CN116210962A - 一种多功能的中空滤棒制备装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多功能的中空滤棒制备装置，涉及中空滤棒技术领域，包括成型腔、至少有一部分位于成型腔内的成型内芯以及用于与成型腔连通的供气部，供气部包括用于与成型腔连通的加热仓、用于与加热仓连通的过滤仓以及设置于加热仓和过滤仓之间的气泵；使得在气泵的驱使下，经过过滤仓过滤后的纯净空气在加热仓处加热，加热空气最后到达成型腔与成型腔内的聚乳酸纤维丝束进行接触，达到聚乳酸纤维中空滤棒的成型的效果。本发明结构简单，采用热空气加热的方式完成滤棒成型，不仅可以制备聚乳酸材质的中空滤棒，还可以制备多层结构的中空滤棒，且有效避免了蒸汽加热时的滤棒孔壁不规整问题，中空滤棒成型效果好。

Description

一种多功能的中空滤棒制备装置

技术领域

本发明涉及中空滤棒技术领域，尤其是，本发明涉及一种多功能的中空滤棒制备装置。

背景技术

随着香烟生产技术的日益发展，香烟种类和外观也更加多元化，有着独特外形的香烟更易受到人们的喜爱，从而诞生出中空滤棒这种新型滤棒。

用醋纤丝束生产空管(中空)滤棒，已是基本成熟的工艺技术。例如中国专利发明专利CN113576024A公开了一种中空滤棒成型设备，包括开松机、滤棒成型装置、拉拔装置以及切割装置；所述开松机、滤棒成型装置、拉拔装置以及切割装置依次连接，且所述开松机包括第一辊柱传送组件、第一甘油添加组件、第二辊柱传送组件以及第二甘油添加组件；所述第一辊柱传送组件和第一甘油添加组件间隔设置；所述第二辊柱传送组件和第二甘油添加组件间隔设置，所述滤棒成型装置将第一甘油添加组件和第二甘油添加组件的醋纤丝束加工成型为滤棒，所述拉拔装置拉拔滤棒向切割装置运动，所述切割装置将滤棒切割分段。

由于聚乳酸相较于醋纤，具备有价格低廉易降解无污染的优点，所以现在对于聚乳酸滤棒的制备研究十分重要；但采用聚乳酸丝束生产空管(中空)滤棒，现在的工艺技术确实十分空缺的。

醋纤丝束生产空管(中空)滤棒，都是采用蒸汽加热快速固化制成滤棒，但是空管(中空)滤棒通常是圆孔的，不过，在成型过程中，通过选用不同形状的芯棒，可制成各种特殊形状的空管(中空)滤棒，若是蒸汽加热成型时，特殊形状的弯折处容易产生蒸汽凝结，造成成型的中空孔壁产生不平整现象，滤棒形状更不规整。

而且聚乳酸PLA是一种热塑性脂肪族聚酯，玻璃化转变温度较低，在高温条件下会出现僵化和热塌陷的状况，用聚乳酸丝束生产空管(中空)滤棒的初期，也采用蒸汽加热的方法来试制滤棒，但蒸汽温度过高，效果不佳，滤棒形状不规整，无法正常生产。

因此为了解决上述问题，设计一种合理高效的多功能的中空滤棒制备装置对我们来说是很有必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多功能的中空滤棒制备装置，其结构简单，采用热空气加热的方式完成滤棒成型，不仅可以制备聚乳酸材质的中空滤棒，还可以制备多层结构的中空滤棒，且有效避免了蒸汽加热时的滤棒孔壁不规整问题，中空滤棒成型效果好。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案得以实现的：

一种多功能的中空滤棒制备装置，包括成型腔、至少有一部分位于所述成型腔内的成型内芯以及用于与所述成型腔连通的供气部，所述供气部包括用于与所述成型腔连通的加热仓、用于与所述加热仓连通的过滤仓以及设置于所述过滤仓靠近所述成型腔的一侧的气泵；

使得在所述气泵的驱使下，经过所述过滤仓过滤后的纯净空气在所述加热仓处加热，加热空气最后到达所述成型腔与所述成型腔内的聚乳酸纤维丝束进行接触，达到聚乳酸纤维中空滤棒的成型的效果。

作为本发明的优选，所述加热仓加热后的空气的温度范围为65℃至85℃。

作为本发明的优选，所述气泵为干式无油气泵。

作为本发明的优选，所述成型腔外侧设置有外套腔，所述外套腔与所述成型腔之间设置有第一通孔。

作为本发明的优选，所述外套腔连通有蒸汽仓；

使得蒸汽仓内的蒸汽进入成型腔与所述成型腔内的醋纤丝束进行接触，达到醋纤丝束滤棒的成型的效果。

作为本发明的优选，所述成型内芯包括用于在加热聚乳酸纤维丝束时伸入至所述成型腔内的第一内芯和用于在加热醋纤丝束时伸入至所述成型腔内的第二内芯，所述第二内芯的外径大于第一内心的外径。

作为本发明的优选，所述第一内芯设置有空心腔，所述第一内芯外侧壁上设置有第二通孔，所述第一内芯与所述加热仓连通设置。

作为本发明的优选，所述第二内芯为密实结构的圆柱型件。

作为本发明的优选，所述加热仓内侧壁设置有电热丝和与所述电热丝电连接的温度感应器。

作为本发明的优选，所述成型腔内侧壁为光滑设置。

本发明一种多功能的中空滤棒制备装置的有益效果在于：结构简单，采用热空气加热的方式完成滤棒成型，不仅可以制备聚乳酸材质的中空滤棒，还可以制备多层结构的中空滤棒，且有效避免了蒸汽加热时的滤棒孔壁不规整问题，中空滤棒成型效果好。

附图说明

图1为本发明一种多功能的中空滤棒制备装置的一个实施例的整体结构示意图；

图2为本发明一种多功能的中空滤棒制备装置的另一个实施例的整体结构示意图；

图3为本发明一种多功能的中空滤棒制备装置的制备的(聚乳酸)中空滤棒的截面示意图；

图4为本发明一种多功能的中空滤棒制备装置制备多层中空滤棒中对醋纤丝束进行加热时的结构示意图；

图5为本发明一种多功能的中空滤棒制备装置制备多层中空滤棒中对聚乳酸纤维丝束进行加热时的结构示意图；

图6为本发明一种多功能的中空滤棒制备装置的制备的多层中空滤棒的截面示意图；

图中：1、成型腔，2、成型内芯，21、第一内芯，22、第二内芯，3、供气部，31、加热仓，32、过滤仓，33、气泵，4、外套腔，41、蒸汽仓。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的模块和步骤的相对布置和步骤不限制本发明的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中的流程并不仅仅是单独进行，而是多个步骤相互交叉进行。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是本发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法及系统可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法及系统应当被视为本说明书的一部分。

实施例一：如图1至3所示，一种多功能的中空滤棒制备装置，包括成型腔1、至少有一部分位于所述成型腔1内的成型内芯2以及用于与所述成型腔1连通的供气部3，所述供气部3包括用于与所述成型腔1连通的加热仓31、用于与所述加热仓31连通的过滤仓32以及设置于所述过滤仓32靠近所述成型腔1的一侧的气泵33；

使得在所述气泵33的驱使下，经过所述过滤仓32过滤后的纯净空气在所述加热仓31处加热，加热空气最后到达所述成型腔1与所述成型腔1内的聚乳酸纤维丝束进行接触，达到聚乳酸纤维中空滤棒的成型的效果。

在本发明中，醋纤滤棒的加热成型工艺已经较为完善，但是聚乳酸质的加热成型工艺十分缺乏，由于聚乳酸相较于醋纤，具备有价格低廉易降解无污染的优点，所以现在对于聚乳酸滤棒的制备研究十分重要，本发明的重点在于对聚乳酸纤维的中空滤棒进行加热制备。

进一步的，由于醋纤中空滤棒大多采用蒸汽加热的方式，蒸汽温度可达170℃以上，由于聚乳酸是一种热塑性脂肪族聚酯，玻璃化转变温度较低，在高温条件下会出现僵化和热塌陷的状况，所以使用高温蒸汽加热的方式进行聚乳酸中空滤棒制备成型效果极差。

经过多次实验和总结，发现聚乳酸中空滤棒的加热制备所需温度小于100℃，蒸汽会凝结成水，无法使用蒸汽加热方式。

故而，我们创造性的提出直接采用空气加热的方式进行聚乳酸中空滤棒制备成型，且经实验验证可行度很高，具体如下：

通过对纯净空气进行加热至预定温度，然后与开松完成送入成型机组的的聚乳酸纤维丝束进行接触，对聚乳酸纤维丝束进行加热固化制成聚乳酸滤棒。

具体的，本发明一种多功能的中空滤棒制备装置，包括成型腔1、至少有一部分位于所述成型腔1内的成型内芯2以及用于与所述成型腔1连通的供气部3，所述供气部3包括用于与所述成型腔1连通的加热仓31、用于与所述加热仓31连通的过滤仓32以及设置于所述过滤仓32靠近所述成型腔1的一侧的气泵33；

当成型内芯2延伸至成型腔1内时，聚乳酸纤维丝束可以到达成型内芯2外侧至成型腔1内侧壁内侧之间的空间，与加热后的空气进行接触，形成带有中空孔(形状取决于成型内芯2结构)的聚乳酸中空滤棒。

还有，到达至成型腔1的空气需要纯净且温度达到预定温度，那么便先需要使用过滤仓32对空气进行过滤，确保达到纯净空气标准；然后纯净空气进行加热输入至成型腔1内。

总之，使得在所述气泵33的驱使下，经过所述过滤仓32过滤后的纯净空气在所述加热仓31处加热，加热空气最后到达所述成型腔1与所述成型腔1内的聚乳酸纤维丝束进行接触，达到聚乳酸纤维中空滤棒的成型的效果。

当然，上述的预定温度，即对聚乳酸的加热温度，也就是所述加热仓31加热后的空气的温度范围，为65℃至85℃。

实验考察了不同热空气温度对滤棒成型生产以及滤棒物理指标和外观的影响，结果如下：

表1.1不同热空气温度对聚乳酸成型的影响(24.0mm×120mm)

也就是，采用聚乳酸丝束生产空管(中空)滤棒，当热空气温度在60℃以下时，由于滤棒在成型过程中无法快速固化，生产情况不佳，滤棒变形，圆度差，硬度低；热空气温度在65～85℃时，生产情况正常，滤棒指标及外观均符合要求；当热空气温度超过90℃时，生产情况变差，滤棒圆度、同心度变差。因此，生产空管(中空)滤棒，热空气温度在65～85℃是适宜的，该温度远低于制备醋纤滤棒时所用的高温蒸汽温度。

当然，所述加热仓31内侧壁设置有电热丝和与所述电热丝电连接的温度感应器，一旦温度偏离65～85℃这个区间，及时发送警报。

在本发明中，加热空气进入成型腔1有两种方式：

第一种、外侧进入式：即加热空气是从成型腔1的外侧流入至成型腔1内，需要成型腔1外侧壁设置有用于与加热仓31连通的通孔，如图1所示；

第二种、中心进入式：即加热空气是从成型腔1的中心的成型内芯2处流入至成型腔1内，需要成型内芯2空心设置，成型内芯2与加热仓31连通，且成型内芯2外侧设置有用于与成型腔1连通的通孔，图2所示。

本发明一种多功能的中空滤棒制备装置的结构简单，通过采用热空气加热的方式完成滤棒成型，可以很好的制备聚乳酸材质的中空滤棒。

实施例二，仍如图1至3所示，仅为本发明的其中一个实施例，在实施例一的基础上，本发明一种多功能的中空滤棒制备装置中，所述气泵33为干式无油气泵，可以避免杂质水汽等混入待加热的空气中，最好是气泵33设置于过滤仓32和加热仓31之间，也就是说空气先经过过滤仓32、在经过气泵33，再经过加热仓31之后，到达成型腔1，即为气泵33设置于过滤仓32后方，使得不会有灰尘杂质绞入气泵33内；同时，气泵33设置于加热仓31前方，使得气泵33无需承受高温损伤。

另外，在制备聚乳酸中空滤棒过程中，所述成型腔1处设置有摄像头和传感器，及时查看聚乳酸纤维丝束供料情况，并在异常时及时发出警报。

需要注意的是，所述成型腔1处的聚乳酸纤维丝束供料规格最好为30000d×2～33000d×2(相当于60000～66000d)。

实验考察了不同热空气温度对滤棒成型生产以及滤棒物理指标和外观的影响，结果如下：

表1.2不同总旦聚乳酸丝束成型情况(24.0mm×120mm)

也就是，采用聚乳酸丝束生产常规空管(中空)滤棒，当丝束总旦在26000d×2(即5.2万旦)以下时，生产情况不佳，滤棒圆度差，硬度低；丝束总旦在30000d×2～33000d×2(相当于60000～66000d)时，生产情况正常，滤棒指标及外观均符合要求；当丝束总旦超过35000d×2(即7万旦)时，生产情况变差，滤棒指标波动变大。因此，生产常规空管(中空)滤棒，聚乳酸丝束规格在30000d×2～33000d×2(相当于60000～66000d)是适宜的。

还有，在制备聚乳酸中空滤棒过程中，所述成型腔1处设置用于施加三乙酸甘油酯的施加口，需要对聚乳酸纤维丝束处施加三乙酸甘油酯提高成型效果。

实验考察了不同三乙酸甘油酯施加量对滤棒成型生产以及滤棒物理指标和外观的影响，结果如下：

表1.3不同三乙酸甘油酯施加量对成型的影响(24.0mm×120mm)

也就是，采用聚乳酸丝束生产空管(中空)滤棒，当三乙酸甘油酯施加量在10％以下时，生产情况尚可，但成型后滤棒不成型，硬度低；三乙酸甘油酯施加量在12％～16％时，生产情况正常，滤棒指标及外观均符合要求；当三乙酸甘油酯施加量超过18％时，生产情况变差，滤棒指标波动变大。因此，生产聚乳酸空管(中空)滤棒，三乙酸甘油酯施加量在12％～16％是适宜的。

当然，所述成型腔1内侧壁为光滑设置。

最后，所述成型腔1外侧设置有外套腔4，所述外套腔4与所述成型腔1之间设置有第一通孔。

当加热空气进入成型腔1的方式为外侧进入式时，可以使得加热空气先到达外套腔4，然后从第一通孔到达成型腔1内，当然，第一通孔设置有多个且为均匀设置，使得成型腔1外侧四周都有热空气进行进入。

实施例三，如图1至6所示，仅为本发明的其中一个实施例，在上述任一实施例的基础上，本发明一种多功能的中空滤棒制备装置中，由于空气加热的方式，空气的比热容较小，对滤棒的加热效率较低，在制备大支滤棒(滤棒直径较大)时，可能加热的聚乳酸滤棒厚度(成型内芯2外壁至成型腔1内壁之间的这一段距离，以厚度进行表示)达不到要求，为了方便成型效果，可以将大支的中空滤棒设置为多层结构，即外侧为醋纤材质，内侧为聚乳酸纤维材质的中空滤棒，如图6所示，这样可以减少聚乳酸纤维丝束的成型的厚度，降低工艺需求。

本发明依然可以完成上述双层中空滤棒的制备。

由于醋纤部分的加热温度要求高，聚乳酸纤维部分的加热温度低，为了方便制备多层中空滤棒，应当先加热成型醋纤部分，待温度下降，再进行聚乳酸纤维部分的加热成型，此时不会影响已经成型的醋纤部分，制备得到双层中空滤棒。

那么只能使得用于加热醋纤部分的蒸汽为外侧进入式，用于加热聚乳酸纤维部分的空气为中心进入式。

也就是，所述外套腔4连通有蒸汽仓41；

使得蒸汽仓41内的蒸汽(温度可达170℃)进入成型腔1与所述成型腔1内的醋纤丝束进行接触，达到醋纤丝束滤棒的成型的效果。

进一步的，所述成型内芯2包括用于在加热聚乳酸纤维丝束时伸入至所述成型腔1内的第一内芯21和用于在加热醋纤丝束时伸入至所述成型腔1内的第二内芯22，所述第二内芯22的外径大于第一内心21的外径。

也就是，先将第二内芯22伸入至所述成型腔1内，进行醋纤部分的加热成型，待温度下降，再将第一内芯21伸入至所述成型腔1内，进行聚乳酸纤维部分的加热成型。

在这里，所述第一内芯21设置有空心腔，所述第一内芯21外侧壁上设置有第二通孔，所述第一内芯21与所述加热仓31连通设置，使得加热仓31的加热空气可以经过第一内芯21内的空心腔以及第一内芯21的第二通孔到达成型腔1内。

其中，第一内芯21可以是桃心形、方型、圆形、梅花形甚至其他各种形状，当然，所述第二内芯22为密实结构的圆柱型件。

这样，可以使得，在第二内芯22伸入至所述成型腔1内进行醋纤部分的加热成型时，醋纤部分可以理解为同心环形的结构，蒸汽不会存在弯折处淤积影响成型效果；反之在第一内芯21伸入至所述成型腔1内进行聚乳酸纤维部分的加热成型时，由于进入的是纯净空气，那么异形的第一内芯21处不担心有任何空气堆积，依然可以保证成型效果好。

但是，在工艺发展的情况下，可以预见的是，可以加热的聚乳酸滤棒厚度会越来越大，可以制备大支甚至超大支的中空滤棒，且是纯聚乳酸材质的大支中空滤棒。

只不过，需要对进入成型腔1的热空气的流量进行精确控制，故而，需要在加热仓31和过滤仓32之间添加一个流量计。

本发明一种多功能的中空滤棒制备装置的结构简单，采用热空气加热的方式完成滤棒成型，不仅可以制备聚乳酸材质的中空滤棒，还可以制备多层结构的中空滤棒，且有效避免了蒸汽加热时的滤棒孔壁不规整问题，中空滤棒成型效果好。

本发明不局限于上述具体的实施方式，本发明可以有各种更改和变化。凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种多功能的中空滤棒制备装置，其特征在于：包括成型腔（1）、至少有一部分位于所述成型腔（1）内的成型内芯（2）以及用于与所述成型腔（1）连通的供气部（3），所述供气部（3）包括用于与所述成型腔（1）连通的加热仓（31）、用于与所述加热仓（31）连通的过滤仓（32）以及设置于所述过滤仓（32）靠近所述成型腔（1）的一侧的气泵（33）；

使得在所述气泵（33）的驱使下，经过所述过滤仓（32）过滤后的纯净空气在所述加热仓（31）处加热，加热空气最后到达所述成型腔（1）与所述成型腔（1）内的聚乳酸纤维丝束进行接触，达到聚乳酸纤维中空滤棒的成型的效果。

2.根据权利要求1所述的一种多功能的中空滤棒制备装置，其特征在于：所述加热仓（31）加热后的空气的温度范围为65℃至85℃。

3.根据权利要求1所述的一种多功能的中空滤棒制备装置，其特征在于：所述气泵（33）为干式无油气泵。

4.根据权利要求1所述的一种多功能的中空滤棒制备装置，其特征在于：所述成型腔（1）外侧设置有外套腔（4），所述外套腔（4）与所述成型腔（1）之间设置有第一通孔。

5.根据权利要求4所述的一种多功能的中空滤棒制备装置，其特征在于：所述外套腔（4）连通有蒸汽仓（41）；

使得蒸汽仓（41）内的蒸汽进入成型腔（1）与所述成型腔（1）内的醋纤丝束进行接触，达到醋纤丝束滤棒的成型的效果。

6.根据权利要求5所述的一种多功能的中空滤棒制备装置，其特征在于：所述成型内芯（2）包括用于在加热聚乳酸纤维丝束时伸入至所述成型腔（1）内的第一内芯（21）和用于在加热醋纤丝束时伸入至所述成型腔（1）内的第二内芯（22），所述第二内芯（22）的外径大于第一内心（21）的外径。

7.根据权利要求6所述的一种多功能的中空滤棒制备装置，其特征在于：所述第一内芯（21）内设置有空心腔，所述第一内芯（21）外侧壁上设置有第二通孔，所述第一内芯（21）的空心腔与所述加热仓（31）连通设置。

8.根据权利要求6所述的一种多功能的中空滤棒制备装置，其特征在于：所述第二内芯（22）为密实结构的圆柱型件。

9.根据权利要求1所述的一种多功能的中空滤棒制备装置，其特征在于：所述加热仓（31）内侧壁设置有电热丝和与所述电热丝电连接的温度感应器。

10.根据权利要求1所述的一种多功能的中空滤棒制备装置，其特征在于：所述成型腔（1）内侧壁为光滑设置。

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