CN120078184A - 一种短纤维滤棒的制备装置及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种短纤维滤棒的制备装置及其应用，所述装置包括依次相连的纤维定长分切装置、流化装置、纤维储料装置、吸附装置和成型装置；所述纤维定长分切装置的出口通过管道与流化装置的进口相连；所述流化装置的出口通过管道与纤维储料装置的进口相连；所述纤维储料装置的出口通过管道与吸附装置的进口相连；所述吸附装置的出口与成型装置的进口通过传送带相连；所述纤维收拢装置用于将不同纤维丝束收拢为单一连续丝束；所述流化装置用于对纤维表面改性处理。本发明提供的短纤维滤棒的制备装置通过通过特定装置的配合，可以实现从纤维输入到成型、切割的全流程连续生产，大幅提升产能。

Description

一种短纤维滤棒的制备装置及其应用

技术领域

本发明属于卷烟滤棒技术领域，具体涉及一种短纤维滤棒的制备装置及其应用。

背景技术

随着吸烟与健康、环保等问题日益受到关注，以及公众对健康、环保的追求，一系列控烟措施逐步出台。这迫使烟草行业努力研发既能满足消费者吸烟需求，又能减少烟草对健康危害，降低卷烟废弃物对环保的污染的新型烟草。而滤棒作为卷烟的关键组件，其也直接影响着上述技术效果的实现，因此滤棒的制备技术和装置的研发也显得尤为重要。

在滤棒制备技术方面，目前已有多种专利和技术方案被提出。例如，CN207084103U公开了一种滤棒成型装置及滤棒成型系统，涉及卷烟制造设备的技术领域，包括固定座、蒸汽软化槽、沟槽轮、冷却槽和动力装置；沟槽轮包括主动轧辊和从动轧辊；通过蒸汽软化槽增加滤棒纤维素纸的湿度，从而将滤棒纤维素纸软化，主动轧辊设置有轮齿，从而将软化后的滤棒纤维素纸进行轧辊，从而形成间断性的沟槽，最后通过冷却槽使滤棒纤维素纸定型，使得沟槽的纹路更加清晰，缓解了现有技术中存在的纤维纸的沟槽容易出现深浅不一的沟槽、沟槽滤棒的质量难以保证，沟槽不规则，不清晰，影响滤棒过滤烟气内的有害物质，影响消费者的健康的技术问题；提高了滤棒的吸附烟气内的有害物质的技术效果，更加实用。

CN211832796U公开了一种PLA-醋酸丝束共混滤棒的成型设备，包括导丝杆、导丝系统、开松系统、成型系统，醋酸纤维丝束经过导丝杆直接进入开松系统，PLA丝束经过导丝系统进入开松系统，醋酸纤维丝束和PLA丝束开松完成之后经过送丝辊送入成型系统，所述导丝系统由多个导丝牵引杆组成，所述导丝牵引杆上设有金属稳定轮，所述开松系统分为上、下两层开松轮，分别对应醋酸纤维丝束和PLA丝束。该成型设备，结构简单、使用方便，能生产出特定规格和特定混合比例的混合滤棒，有效降低烟气温度。

然而，尽管已有多种滤棒制备技术和装置被提出，但在滤棒的制备方面，仍存在一些技术难题和挑战。例如，如何确保纤维在滤棒中的不发生团聚、如何提高滤棒辅料的添加均匀性等。因此，研发更加高效、环保、安全的滤棒制备装置和技术，仍是当前烟草行业面临的重要课题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种短纤维滤棒的制备装置及其应用。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种短纤维滤棒的制备装置，所述装置包括依次相连的纤维收拢装置、纤维定长分切装置、流化装置、纤维储料装置、吸附装置和成型装置；

所述纤维定长分切装置的出口通过管道与流化装置的进口相连；

所述流化装置的出口通过管道与纤维储料装置的进口相连；

所述纤维储料装置的出口通过管道与吸附装置的进口相连；

所述吸附装置的出口与成型装置的进口通过传送带相连；

所述纤维收拢装置用于将不同纤维丝束收拢为单一连续丝束；

所述流化装置用于对纤维表面改性处理。

本发明提供的短纤维滤棒的制备装置通过通过特定装置的配合，可以实现从纤维输入到成型、切割的全流程连续生产，大幅提升产能，通过使用纤维定切装置，不仅可以对纤维进行更精准的分切处理，还能提高最终得到滤棒的生物可降解性；通过使用流化装置可以确保不同的纤维混合更均匀，可以使最终得到的滤棒硬度更强，使用过程中更加坚固，不易出现断裂等问题，且还能提高最终滤棒的过滤效率。

优选地，所述纤维收拢装置包括开松螺纹辊和丝束收拢辊。

优选地，所述纤维通过丝束收拢辊后形成单一丝束后进入纤维定长分切装置。

优选地，所述纤维定长分切装置将丝束分切后长度为5-10mm，例如可以为6mm、7mm、8mm、9mm或10mm等。

优选地，所述流化装置设有负压口，与负压气体管连接。

优选地，所述纤维定长分切装置分切后的丝束通过负压作用通过管道进入流化装置。

优选地，所述流化装置设有空气喷嘴和颗粒加料口。

优选地，所述空气喷嘴用于增加流化装置内空气流动。

优选地，所述空气喷嘴还用于输入液体增塑材料。

本发明的流化装置中通过设置颗粒加料口和空气喷嘴，可以使滤棒负载的辅料更方便的与纤维相结合，且通过与负压气体相连，可以通过气流分散技术，确保不同纤维以及纤维与辅料的混合更均匀。

优选地，所述纤维储料装置和吸附装置均设有负压口，与负压气体管连接。

优选地，所述成型装置设有热空气流。

优选地，所述热空气流的温度为100-150℃，例如可以为105℃、110℃、120℃、130℃、140℃或145℃等。

优选地，所述成型装置后还设置有冷却装置；

优选地，所述冷却装置内设有冷风流。

优选地，所述冷风流的温度为10-20℃，例如可以为11℃、12℃、13℃、14℃、15℃、16℃、17℃、18℃或19℃等。

第二方面，本发明提供了一种如第一方面所述的制备装置在制备短纤维滤棒中的应用。

第三方面，本发明提供了一种如如第一方面所述的制备装置在制备短纤维滤棒时的使用方法，所述方法包括：

将纤维进入纤维定长分切装置进行分切得到短纤维，然后通过管道进入短纤流化装置中进行改性，将改性后的短纤维通过管道进入纤维储料装置中，然后通过管道进入吸附装置中，将短纤维吸附在传送带上，然后传送至成型装置中得到所述短纤维滤棒。

优选地，所述方法包括：

将纤维进料箱中的纤维经过开松螺纹辊得到开松后的丝束，经过丝束收拢辊后将丝束收拢为单一丝束，然后利用丝束收拢辊和纤维定长分切装置之间的产生的张力使丝束呈拉直状态；

丝束进入纤维定长分切装置中，将连续的丝束，切断为短纤维，经过管道进入短纤流化装置，流化装置设有负压口，与负压气体管连接，短纤维在流化装置中利用负压作用进行悬浮流化运动，在短纤维流化装置中设置有空气喷嘴，可以根据设计需要喷洒液体增塑材料；还设置有颗粒加料口，根据需要通过此进口加入固体颗粒材料，所加物料在负压作用下和短纤维充分混合，得到添加功能材料的短纤维，通过流化装置出口管道后，利用负压作用进入纤维储料装置(连接有负压气流)，然后经过管道进入吸附装置(连接有负压气流)，短纤维在吸附装置中经过负压吸附在传送带上，通过传送带带动进入成型装置，成型装置设置有热空气流，通过加热使短纤维之间发生粘合搭接作用形成短纤维条，短纤维条通过传送带进入冷却装置(设有冷风流)，经过冷却作用使滤棒硬度增加，挺度增加，最终得到成型滤芯，将成型滤芯包裹包装纸，分切后得到所述短纤维滤棒。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明提供的短纤维滤棒的制备装置通过通过特定装置的配合，可以实现从纤维输入到成型、切割的全流程连续生产，大幅提升产能，通过使用纤维定切装置，不仅可以对纤维进行更精准的分切处理，还能提高最终得到滤棒的生物可降解性；通过使用流化装置可以确保不同的纤维混合更均匀，可以使最终得到的滤棒硬度更强，使用过程中更加坚固，不易出现断裂等问题，且还能提高最终滤棒的过滤效率。

(2)本发明提供的制备装置在流化装置内设置负压，通过气流分散技术可以对纤维和所加物料混合更均匀，且通过对纤维进行分切，均匀加料，使得同一批次的产品外观和功能基本保持一致。

附图说明

图1为本发明所述装置示意图；

图2为本发明滤棒制备工艺物料流程图。

其中1、纤维进料箱；2、纤维进料箱；3、开松螺纹辊；4、开松后的丝束；5、丝束收拢辊；6、收拢后的单一丝束；6-1、短纤维；6-2、添加功能材料后的短纤维；7、纤维定长分切装置；8、管道；9、流化装置；9-1、空气喷嘴；9-2、颗粒加料口；10、流化装置出口管道；11、纤维储料装置、12、管道；13、吸附装置；14、成型装置；15、冷却装置；16、传送带；17、驱动轮；18、成品滤芯。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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。

本发明应用例和对比应用例所用的的原料只要购买自正规经销商均可使用。

实施例1

本实施例提供了一种短纤维滤棒的制备装置，所述的装置如图1所示，包括所述装置包括依次相连的纤维进料箱1(或2)、开松螺纹辊3、丝束收拢辊5、纤维定长分切装置7、流化装置9、纤维储料装置11、吸附装置13、成型装置14和冷却装置15。

所述纤维定长分切装置7与流化装置9通过管道8相连；

所述流化装置9与纤维储料装置11通过管道10相连；

所述纤维储料装置11与吸附装置13通过管道12相连；

所述吸附装置与成型装置通过传送带16相连；

本发明所述装置的使用方法：

将纤维进料箱1和2中的纤维经过开松螺纹辊3得到开松后的丝束4，经过丝束收拢辊5后将丝束收拢为单一丝束6，然后利用丝束收拢辊5和纤维定长分切装置7之间的产生的张力使丝束6呈拉直状态；

丝束6进入纤维定长分切装置7中，将连续的丝束，切断为短纤维6-1，经过管道8，进入短纤流化装置9，流化装置9设有负压口，与负压气体管连接，短纤维6-1在流化装置9中利用负压作用进行悬浮流化运动，并不断的通过上面的流化装置出口管道10进入下一步工序，在短纤流化装置9中，9-1为空气喷嘴，除了增加横向流动，还可以根据设计需要喷洒液体增塑材料；9-2为颗粒加料口，当需要添加颗粒材料时，通过此进口加入固体颗粒材料，颗粒在负压作用下和短纤维充分混合，得到添加功能材料的短纤维6-2，通过流化装置出口管道10后，利用负压作用进入纤维储料装置11，装置11有旋转负压气流，6-2经过管道12进入吸附装置13，装置13为负压吸附装置，6-2经过负压吸附在传送带16上，由驱动轮17驱动传送带16带动短纤维6-2进入成型装置14，成型装置14提供热空气流，使短纤维之间发生粘合搭接作用形成短纤维条，短纤维条通过传送带进入冷却装置15，装置15设有冷风流，经过冷却作用使滤棒硬度增加，挺度增加，最终得到成型滤芯18。

对比例1

本对比例提供了一种短纤维滤棒的制备装置，所述装置与实施例1的区别仅在于没有纤维定长分切装置7，其余装置及连接关系与实施例1一致，

本发明所述装置的使用方法为：

将纤维进料箱1和2中的纤维经过开松螺纹辊3得到开松后的丝束4，经过丝束收拢辊5后将丝束收拢为单一丝束6；

将丝束6直接进入短纤流化装置9中，后续使用方法与实施例1一致。

对比例2

本对比例提供了一种短纤维滤棒的制备装置，所述装置与实施例1的区别仅在于没有短纤流化装置9，其余装置及连接关系与实施例1一致，

本发明所述装置的使用方法：

将纤维进料箱1和2中的纤维经过开松螺纹辊3得到开松后的丝束4，经过丝束收拢辊5后将丝束收拢为单一丝束6，然后利用丝束收拢辊5和纤维定长分切装置7之间的产生的张力使丝束6呈拉直状态；

丝束6进入纤维定长分切装置7中，将连续的丝束，切断为短纤维6-1，利用负压作用进入纤维储料装置11，后续使用方法与实施例1一致，如纤维负载有物料在纤维进料箱中进行。

应用例1

本应用例提供了一种短纤维滤棒，所述滤棒包括滤芯和和包裹在滤芯上的包装纸；

所述滤芯的纤维为醋纤纤维和聚乳酸纤维；

所述纤维表面需要负载液体增塑材料和活性炭颗粒；

所述液体增塑材料为三醋酸甘油酯和乙酰柠檬酸三丁酯。

所述短纤维滤棒使用实施例1的短纤维滤棒的制备装置制备得到，制备方法为：

(1)将醋纤纤维装入将纤维进料箱1中，将聚乳酸纤维装入纤维进料箱2，两种纤维经过开松螺纹辊3进行开松，然后经过丝束收拢辊5收拢为单一丝束；

(2)单一丝束进入纤维定长分切装置7中，切断为长度为8mm的均匀的短纤维；

(3)将短纤维通过管道进入短纤流化装置9，流化装置9设有负压口，与负压气体管连接，短纤维利用负压作用进行悬浮流化运动，同时将液体增塑材料通过空气喷嘴9-1喷洒到悬浮的短纤维表面，将活性炭颗粒通过颗粒加料口9-2进入，然后在负压作用下和短纤维充分混合，得到添加功能材料的短纤维；

(4)将添加功能材料的短纤维通过流化装置出口管道进入纤维储料装置11，然后再通过管道进入吸附装置13，装置13为负压吸附装置，短纤维经过负压吸附在传送带16上，由驱动轮17驱动传送带16带动短纤维进入成型装置14，成型装置14连接有温度为120℃的热空气流，在高温下使短纤维之间发生粘合搭接作用形成短纤维条；

(5)将短纤维条通过传送带送至冷却装置15进行冷却，装置15内设有温度为15℃的冷风流，经过冷却，最终得到成型滤芯，将成型滤芯包裹包装纸，分切后得到所述短纤维滤棒。

对比应用例1

本对比应用例提供了一种纤维滤棒，所述滤棒的滤芯材质，负载的物料与应用例1一致，

所述滤棒使用对比例1的短纤维滤棒的制备装置制备得到，制备方法为：

(1)将醋纤纤维装入将纤维进料箱1中，将聚乳酸纤维装入纤维进料箱2，两种纤维经过开松螺纹辊3进行开松，然后经过丝束收拢辊5收拢为单一丝束；

(2)将短纤维通过管道进入短纤流化装置9，流化装置9设有负压口，与负压气体管连接，短纤维利用负压作用进行悬浮流化运动，同时将液体增塑材料通过空气喷嘴9-1喷洒到悬浮的短纤维表面，将活性炭颗粒通过颗粒加料口9-2进入，然后在负压作用下和短纤维充分混合，得到添加功能材料的短纤维；

(3)将添加功能材料的短纤维通过流化装置出口管道进入纤维储料装置11，然后再通过管道进入吸附装置13，装置13为负压吸附装置，短纤维经过负压吸附在传送带16上，由驱动轮17驱动传送带16带动短纤维进入成型装置14，成型装置14连接有温度为120℃的热空气流，在高温下使短纤维之间发生粘合搭接作用形成短纤维条；

(4)将短纤维条通过传送带送至冷却装置15进行冷却，装置15内设有温度为15℃的冷风流，经过冷却，最终得到成型滤芯，将成型滤芯包裹包装纸，分切后得到所述纤维滤棒。

对比应用例2

本对比应用例提供了一种短纤维滤棒，所述滤棒的滤芯材质，负载的物料与应用例1一致，

所述短纤维滤棒使用对比例2的短纤维滤棒的制备装置制备得到，制备方法为：

(1)将醋纤纤维装入将纤维进料箱1中并与液体增塑材料和活性炭混合，将聚乳酸纤维装入纤维进料箱2并与液体增塑材料和活性炭混合，两种纤维经过开松螺纹辊3进行开松，然后经过丝束收拢辊5收拢为单一丝束；

(2)单一丝束进入纤维定长分切装置7中，切断为长度为8mm的均匀的短纤维；

(3)将短纤维通过管道进入纤维储料装置11，然后再通过管道进入吸附装置13，装置13为负压吸附装置，短纤维经过负压吸附在传送带16上，由驱动轮17驱动传送带16带动短纤维进入成型装置14，成型装置14连接有温度为120℃的热空气流，在高温下使短纤维之间发生粘合搭接作用形成短纤维条；

(4)将短纤维条通过传送带送至冷却装置15进行冷却，装置15内设有温度为15℃的冷风流，经过冷却，最终得到成型滤芯，将成型滤芯包裹包装纸，分切后得到所述短纤维滤棒。

测试例1

将应用例1以及对比应用例1-2得到的滤棒依据GB/T22838-2009进行吸阻和硬度测试；

结果见表1。

表1

由表1数据可知，使用本发明特定装置制备得到的滤棒吸阻更小，且硬度更大，而且降解率明显较好；

由对比应用例1可知，当没有使用本发明的分切装置对纤维进行定量分切时，滤棒的降解率明显较高；

由对比应用例2可知，当没有使用本发明的流化装置对纤维进行改性时，虽说都添加的有增塑材料和颗粒材料，但物料的混合不能均匀，进而使得到的滤棒吸阻较高，硬度也明显较差。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的一种短纤维滤棒的制备装置及其应用，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

Claims (10)

1.一种短纤维滤棒的制备装置，其特征在于，所述装置包括依次相连的纤维定长分切装置、流化装置、纤维储料装置、吸附装置和成型装置；

所述纤维定长分切装置的出口通过管道与流化装置的进口相连；

所述流化装置的出口通过管道与纤维储料装置的进口相连；

所述纤维储料装置的出口通过管道与吸附装置的进口相连；

所述吸附装置的出口与成型装置的进口通过传送带相连；

所述纤维收拢装置用于将不同纤维丝束收拢为单一连续丝束；

所述流化装置用于对纤维表面改性处理。

2.根据权利要求1所述的制备装置，其特征在于，所述纤维定长分切装置将丝束分切后长度为5-10mm。

3.根据权利要求1或2所述的制备装置，其特征在于，所述纤维定长分切装置前还包括有开松螺纹辊和丝束收拢辊；

优选地，纤维依次通过开松螺纹辊和丝束收拢辊后形成单一丝束进入纤维定长分切装置。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的制备装置，其特征在于，所述流化装置设有负压口，与负压气体管连接；

优选地，所述纤维定长分切装置分切后的丝束通过负压作用通过管道进入流化装置。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的制备装置，其特征在于，所述流化装置设有空气喷嘴和颗粒加料口。

6.根据权利要求5所述的制备装置，其特征在于，所述空气喷嘴用于增加流化装置内空气流动；

优选地，所述空气喷嘴还用于输入液体增塑材料。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的制备装置，其特征在于，所述纤维储料装置和吸附装置均设有负压口，与负压气体管连接。

8.如权利要求1-7中任一项所述的制备装置，其特征在于，所述成型装置设有热空气流；

优选地，所述热空气流的温度为100-150℃。

9.如权利要求1-8中任一项所述的制备装置，其特征在于，所述成型装置后还设置有冷却装置；

优选地，所述冷却装置内设有冷风流；

优选地，所述冷风流的温度为10-20℃。

10.一种如权利要求1-9中任一项所述的制备装置在制备短纤维滤棒中的应用。