WO2011063628A1

WO2011063628A1 - 可生物降解的烟用纤维材料及香烟过滤嘴棒

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Publication number: WO2011063628A1
Application number: PCT/CN2010/073086
Authority: WO
Inventors: 季君晖
Original assignee: 北京中科高意引擎技术有限公司
Priority date: 2009-11-30
Filing date: 2010-05-21
Publication date: 2011-06-03
Also published as: CN102080275B; CN102080275A

Description

可生物降解的烟用纤维材料及香烟过滤嘴棒技术领域

本发明涉及一种烟用纤维材料及利用该纤维材料所制成的香烟过滤嘴棒，所述烟用纤维材料和香烟过滤嘴棒采用经非内酯单体共聚改性的聚乳酸

(PLA)聚合物为基材树脂，具有优良的生物降解性，可用于香烟的生产。背景技术

香烟过滤嘴具有过滤、阻挡和吸附烟气中烟碱、焦油等有害成分的作用，好的过滤嘴材料除具有上述作用外，还应该能改善烟气的口感，减少烟气对口腔的剌激及对人体健康的伤害。作为一个比较成熟的技术，目前用于制造香烟过滤嘴的材料一般是以醋酸纤维素纤维和聚丙烯纤维为原料，从加工性能和最终生产过滤嘴的综合使用性能考虑，以醋酸纤维素纤维为首选，在中高档卷烟中多使用醋酸纤维素纤维滤嘴。

香烟吸完后剩下的过滤嘴部分是要丢弃的，而醋酸纤维素纤维和聚丙烯纤维在自然环境中很难被生物降解，香烟在背负有害人体健康的罪名的基础上，同时还造成了对环境的污染。人类不能完全离开香烟，除了减少香烟本身对人体的危害以外，解决滤嘴丢弃带来的环境污染问题就成为香烟行业必须面对的课题。

另一方面，醋酸纤维素纤维是以优质木材为原料得到的化工产品，从木材到纤维素再到酯化的醋酸纤维素需要消耗大量的木材原料，而生产环节中也伴随着很多污染问题。

所以，无论是从木材资源匮乏，还是从改善环境污染角度出发，寻找替代现有的醋酸纤维素和聚丙烯纤维原料的可生物降解材料，制造出可生物降解的香烟过滤嘴棒，至少在环境保护方面降低香烟生产所带来的危害，是香烟生产行业急需解决的问题。香烟过滤嘴棒的生产工艺主要包括对原料实施熔融纺丝制成烟用丝束，以及增塑定型制棒最终加工成过滤嘴棒的工艺过程，原料的可纺性能，即，是否容易纺成适合于烟用的细旦纤维，以及纤维丝束的牵伸性能和粘合效果，最终都将影响滤棒和滤嘴的综合性能，包括滤过性能，以及外观、硬度和空阻等机械性能。醋酸纤维素纤维就是由于这些性质的优异，才被选择成为香烟过滤嘴棒的主要加工原料。在寻找其替代材料时，既具有生物降解性，还必须满足过滤嘴棒加工要求，是缺一不可的二个条件。

乳酸类聚合物，例如聚乳酸（PLA) 或相关共聚物在自然条件下或人体条件下可完全生物降解，早已是公知的可降解材料。中国专利申请 200610131699.0和 200710055310.3中公开了一种利用乳酸类聚合物树脂制造香烟过滤嘴丝束纤维以及烟用滤棒的技术。虽然该在先公开的专利申请教导了乳酸类聚合物可以用于香烟过滤嘴的加工，且与已经商业化的醋酸纤维素滤棒和聚丙烯滤棒相比，所述聚乳酸香烟滤棒不仅具有可完全生物降解和生产成本低廉的优势，而且制成的滤棒在滤过性能和物理机械性能方面都显示良好的结果，但是从其说明书记载内容可以看到，该技术方案中采用的主体树脂是聚乳酸的一个规格或多个规格的混合物，或是丙交酯与己内酯、丙交酯，或丙交酯与己内酯和乙交酯的共聚物，这些树脂都是由内酯聚合而成，制备的聚合物是无规聚合物，这种材料脆性大，易水解，加工时要求材料的含水量低于万分之零点五，而且这种材料耐热性能差，热变型温度很低（不到 60°C )。由于烟用丝束需要一定的柔性和较好的形变，同时也要求具有较高的耐热性，对于香烟企业工业生产上述在先公开的乳酸类聚合物香烟嘴棒原料仍有很多不尽人意和有待改进的地方。发明内容

本发明主要解决的技术问题在于提供一种可生物降解的烟用纤维材料，以及利用该纤维丝束加工而成的香烟过滤嘴棒，利用非内酯单体共聚改性聚乳酸为原料，经熔融纺丝得到的烟用纤维材料的加工和韧性、耐热性能等使用性能显著提高，所提供的香烟过滤嘴棒与目前通用的香烟过滤嘴性能相当，而丢弃的过滤嘴可被环境中微生物分解，利于对环境的保护。

本发明还提供了制造上述可生物降解的烟用纤维材料及香烟过滤嘴棒的方法，针对所选择的非内酯单体共聚改性聚乳酸原料的特殊性质，摸索和提出了对制造工艺的条件和参数的确定，确保所制造的香烟过滤嘴棒产品能达到目前通用的香烟过滤嘴棒的性能标准。

本发明提供了一种可生物降解的烟用纤维材料，其原料组成包括

90-100wt%的非内酯单体共聚改性聚乳酸和 0-10wt%的稳定剂，所述非内酯单体共聚改性聚乳酸为分子链中含有总链节数的 1-30%的非内酯型单体链节，其余为聚乳酸链节的高分子聚合物，且其重均分子量为 5-35万，分散指数 1.2-3.0, 该烟用纤维材料是所述原料经熔融纺丝工艺加工而成。

在前述公开技术的基础上，本案发明人的进一步研究发现，非内酯单体共聚改性的共聚聚乳酸较均聚聚乳酸的韧性有显著的提高，具有更好的加工性能和使用性能，不仅对环境水气要求较低，而且耐热性能也有一定程度的提高。另一方面，由于非内酯型共聚链节的引入，利用这种聚合物材料制备得到的嘴棒对烟气中有害物质的吸附性也有显著提高。

在上述研究结果的基础上，本发明的实施方案中，所述非内酯单体共聚改性聚乳酸分子链中的非内酯单体链节是由非内酯型且能与乳酸实现共聚的单体聚合得到的，包括乙二醇、丙二醇、乙醇酸、乙二醇单甲醚等或其混合物。例如可以选择乙二醇、乙醇酸等或其混合物。

上述非内酯单体共聚改性聚乳酸聚合物可以按照很多已经公开的方法使按一定比例混合的单体原料聚合得到，很容易地制备具有所要求的链节比例的共聚产物，也可以在公开文献及相关聚合反应的基础理论教导下通过聚合反应、扩链反应等化学过程实现非常方便地制备得到。例如按照发明专利申请 CN 200610016643.0中公开的聚合反应方法，将乳酸与所选择确定的非内酯单体按照要求的比例实现共聚。

本发明提供的烟用纤维材料（丝束）所利用的原料中，除上述非内酯单体共聚改性聚乳酸聚合物材料外，还可以添加适当的稳定剂，所述的稳定剂是指能提高过滤嘴棒中非内酯单体共聚改性聚乳酸聚合物原料在加工、储存和使用过程中稳定性的物质，且应为食品添加剂级的稳定剂，包括但不限于热稳定剂、光稳定剂和抑酸剂，例如可以包括磷酸三甲酯、磷酸二乙酯、磷酸三苯酯、磷酸二苯酯、亚磷酸三苯酯、亚磷酸二苯酯、亚磷酸铵、抗氧剂 1010(四 [亚甲基 3-(3'，5'-二叔丁基 -4-羟苯基）丙酸酯]甲垸）、抗氧剂 1076 ( β- (3，5-二叔丁基 -4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯）、抗氧剂 1425 (双 (3，5-二叔丁基 -4-羟基苄基磷酸单乙酯）钙）、抗氧剂 1222(3,5-二叔丁基 _4-羟苯基磷酸二乙酯)、氢氧化镁、氢氧化铝、氧化钛、氧化钙等或它们的任意混合物。优选采用的稳定剂为磷酸三甲酯、磷酸三苯酯、亚磷酸三苯酯、抗氧剂 1010 、抗氧剂 1076、抗氧剂 1222、抗氧剂 1425、氧化钛、氢氧化镁或它们的任意混合物。

发明人的研究结果显示，满足以上定义的非内酯单体共聚改性聚乳酸聚合物材料具有良好的成型加工性能，因而按照目前对聚丙烯纤维的类似纺丝工艺可以制造满足香烟过滤嘴棒标准的烟用纤维丝束。

在此基础上，本发明进一步提供了一种利用该烟用纤维丝束为原料，经定型加工制成的可生物降解的香烟过滤嘴棒，该过滤嘴棒产品在具有可生物降解性外，还具有较好的韧性、耐热性能等使用性能。

本发明同时还提供了设置有上述以非内酯单体共聚改性聚乳酸聚合物材料为原料的可生物降解过滤嘴的香烟产品，吸烟者丢弃的过滤嘴在自然环境中能短时间内被分解，在满足香烟生产的同时也解决了目前香烟遗弃物对环境的污染影响。

制造本发明可生物降解的烟用纤维丝束的方法包括如下步骤：

将原料进行熔融纺丝，设定纺丝机的螺杆温度 180°C-240°C，使挤出物料流经过滤器、箱体、计量泵和直管后，通过喷丝板喷丝，该过程中控制过滤器温度 170°C-250°C，箱体温度 170°C-250°C，直管温度 170°C-250°C，然后对喷出的丝以干燥空气冷却，冷却温度为 0°C-50°C ;

冷却后的丝束经涂覆油剂，进行慢牵引机绕卷、蒸汽箱牵引、快牵引机绕卷以及皮带输送机的卷绕牵引，油剂是浓度为 0.8%-1%的纤维表面处理剂 (例如：聚乙二醇、乙醇胺甲酯、壬基酚类表面活性剂等）的水溶液，慢牵引机的辊卷绕速度 200-1500m/min, 快牵引机的辊转速 400-2500r/min, 频率 25-50HZ, 皮带输送机喂入轮速度 200-1500 r/min，频率为 30-60HZ;

将从皮带输送机牵弓 I出来的丝束在水温为 40°C-90°C的水槽中水浴牵伸，然后经卷曲和干燥定型，得到的丝束即为所述可生物降解的烟用纤维材料。

如前面所述，为了提高过滤嘴棒中非内酯单体共聚改性聚乳酸在加工、储存和使用过程中的稳定性，在制造丝束的原料组成中还可以包括适量的稳定剂，利用该混合原料纺丝前，还需要先实施混料制粒，即，原料组成中，所述非内酯单体共聚改性聚乳酸含量为≥90wt°/ S<100wt%，稳定剂含量 >0 但≤10^%时，所述制造方法还包括：

将非内酯单体共聚改性聚乳酸和稳定剂干燥后混合均匀，进行挤出制粒，挤出机螺筒温度为 160-240 °C。实际操作中要求原料的含水率低于 lwt%。，通常可以在 40-60 °C、更优选在 50-55°C的环境中干燥 4-8小时即可满足要求；而挤出机螺筒温度优选为 190— 220°C。一般可使用双螺杆挤出机，根据物料的熔融特性在上述温度范围内分段设定合适的螺筒温度，实现制粒，以提供制造香烟过滤嘴棒的专用料。

根据所采用的改性共聚乳酸聚合物原料的性质，本发明有针对性地确定了的制造烟用丝束材料的方法，其具体方案可以为：

熔融纺丝工序中，挤出机螺杆温度 190-230°C ;

卷绕牵引工艺中，各参数的设定可以在以上范围内根据物料的具体性质以及设备运转情况进行调整，例如，慢牵引机的辊卷绕速度 400-900 m/min; 快牵引机的辊转速为 1000-2000 r/min, 频率为 35-40HZ; 皮带输送机喂入轮速度为 500-1000 r/min，频率为 38-42HZ。

上述混料制粒、纺丝及卷绕牵伸的具体操作和设备以及没有特别说明的处理剂均为烟用丝束生产中的公知和常规技术。

本发明进一步提供了采用上述改性共聚乳酸聚合物烟用丝束制造可生物降解的香烟过滤嘴棒的方法，该方法包括：

对所述丝束开松后喷施该丝束重量 0.5~15%的粘合增塑剂使丝束被均匀上胶；

在烟用嘴棒成形器内将所述上了胶的丝束揉卷成条形，用滤棒盘纸包裹定型，成为嘴棒料条，丝束中的纤维抱合在一起，用手撕开可以明显看到丝束的纤维已经形成连通的三维网络嘴棒料条；

将上述嘴棒料条切割成规定长度，即得到所述可生物降解香烟嘴棒；上述粘合增塑剂是指能使所述非内酯单体共聚改性聚乳酸嘴棒中的纤维实现有效交联、粘接、膨胀或蓬松的物质，包括但不限于对苯二甲酸二辛酯、对苯二甲酸二丁酯、偏苯三酸三辛酯、偏苯三酸三癸酯、偏苯三酸三甘油酯、磷酸甘油酯、、乳酸甘油酯、柠檬酸丁酯、二甘醇二醋酸酯、碳酸丙烯酯、乙二醇单乙醚、水基淀粉胶、羧甲基淀粉胶、丙烯酸酯胶、聚乙二醇胶、聚乙烯醇胶、蛋白胶、胶原胶等或它们的任意混合物。

优选地，所述粘合增塑剂包括偏苯三酸三甘油酯、二甘醇二醋酸酯、乳酸甘油酯、羧甲基淀粉胶、丙烯酸酯胶、聚乙二醇胶、胶原胶或它们的任意混合物。

本发明的具体方案中，所用粘合增塑剂以适当的溶剂溶解，该溶剂以能有效溶解粘合增塑剂为选择标准，优选以乙醇或乙醇水溶液为溶剂。

本发明所提供的改性聚乳酸材料烟用嘴棒具有良好的生物降解性能，接到烟上后在正常等储存和运输条件下可以保证在 2年内力学、外观、口感等方面性能基本没有变化，完全符合香烟要求，而在香烟吸用后废弃过滤嘴进入垃圾等富含微生物环境时三个月内降解率可超过 75%，六个月内可完全降解。本发明得到烟用嘴棒在安全性能，吸阻、重量、硬度、圆周等理化指标完全符合烟用嘴棒要求。

经吸收试验，本发明的烟用过滤嘴棒在香烟抽吸过程中对于对人体有害物质的吸附性能优于目前使用的聚丙烯纤维嘴棒和醋酸纤维素纤维嘴棒（检测结果见下表)。非内酯单体共聚改性聚乳酸及醋酸纤维素嘴棒的烟气指标对比

注： 1、表中的 "醋纤嘴棒"为市场品牌香烟用嘴棒； "非内酯单体共聚改性聚乳酸嘴棒"的烟气指标来自本发明实施例制备的嘴棒产品的统计结果。

2、以上指标的检测方法按照 GB5606— 2004 《卷烟》标准进行。与现有技术记载的聚乳酸类聚合物制造烟用嘴棒的技术效果相比，本发明采用非内酯单体共聚改性的聚乳酸聚合物不仅提供了嘴棒的可降解性，材料的加工性能和使用性能（耐热性能的体现）都有明显提高。例如，下表中提供相关的指标对比：

注： 1、实验序号 1-3中的" PLA (对） "为 CN 200610131699.0中使用的乳酸聚合物材料，由于该专利申请没有提供材料力学性能，相关性能由文献获得； 2、实验序号 4-7的实施例是本发明实施例的结果。以上指标中的使用性能实际上就是耐热性能的体现，耐热性能越高，可以使用的温度范围越大；加工性能指高温耐环境湿度的性能。可以看出，本发明使用特殊改性后的聚乳酸材料在使用性能和加工性能上都明显得到提高。本发明的嘴棒较现有技术制备的嘴棒具有显著优点：

1、具有生物降解性能，更加环保；

2、对烟气具有更好的吸附性能，减少了吸烟危害；

3、原料来源广泛，既可采用传统的化石基资源，又可采用生物质通过生物技术得到，既避免了醋酸纤维素嘴棒依赖木浆的资源问题，又可真正实现源自自然（生物质）又回归自然（降解）的绿色生产。综上所述，本发明采用非内酯单体共聚改性聚乳酸为原料制造的烟用过滤嘴棒在质量和性质上均能达到烟用嘴棒的行业标准，并且加工成香烟，使用后的废弃过滤嘴能实现完全生物降解，与目前的醋酸纤维嘴棒相比，从环保角度具有不可比拟的优势；另一方面，本发明提供的可生物降解嘴棒利用的非内酯单体共聚改性聚乳酸原料可以通过化学方法合成制备，原料来源丰富，不再需要进口优质木材，更利于工业化生产。所以，本发明的实施完全可以取代目前使用的醋酸纤维嘴棒和聚丙烯纤维嘴棒，同时具有非常广阔的经济效益和社会效益。具体实施方案

以下通过具体实施例进一步详细说明本发明的实施过程以及所产生的有益效果，以帮助阅读者更好地理解本发明，但不能对本发明的可实施范围构成任何限定。

除特别说明外，本发明权利要求书和说明书中出现的比例或浓度均理解为重量比或以重量为基准的百分浓度，以下实施例中所用稳定剂均为食品添加剂级。实施例 1

称取 100公斤重均分子量为（15±1 )万，分散指数为 1.5，且分子链上含有 15% (链节数）随机分布的乙二醇链节的非内酯单体共聚改性聚乳酸为基材树脂，按改性聚乳酸：磷酸三苯酯：抗氧剂 1222(3，5_二叔丁基— 4—羟苯基磷酸二乙酯)的重量份比例为 97 ： 2.5 ： 0.5的比例称取原料，在 55°C烘箱中烘干 5小时后，在高速搅拌机中搅拌均匀，随后在长径比为 32的 Φ57 双螺杆挤出机上挤出制粒，螺筒温度设定：第一段为 190°C，第二段为 195，第三段为 200°C，第四段为 200°C，第五段为 190°C，挤出的条用切粒机切粒，在线热风干燥，包装，得到本发明烟嘴棒用专用料。

将上述烟嘴棒用专用料在螺杆长径比为 28的 Φ65熔融纺丝机上进行纺丝，纺丝机螺杆温度设定为：第一段为 200°C，第二段为 205°C，第三段为 205 °C ; 过滤器温度为 205°C，箱体温度为 200°C，直管温度为 200°C。从规格为 1050x3的喷丝板喷出后用温度范围为（15±5) °C的干燥空气侧吹风冷却。

上述冷却后的丝束在上油槽中涂覆油剂，上油槽中油剂为以下组成的纤维表面处理剂水溶液为：聚乙二醇 1700，浓度为 0.2%，三乙醇胺硫酸二甲酯，浓度为 0.15%，壬基酚聚环氧乙院，浓度为 0.1%。经过上油槽后丝束通过慢牵引机绕卷，辊卷绕速度为 800 m/min; 然后通过牵引蒸汽箱，进入快牵引机绕卷，快牵引辊转速 1500 r/min，频率 38HZ，然后通过皮带输送机输送，皮带输送机喂入轮速度 800r/min, 频率为 40HZ。

从皮带输送机牵引出来的丝束用多辊牵伸机牵伸，牵伸介质为水，水温为 75°C。牵伸后的丝束在卷曲器中进行卷曲，卷曲数为 24个 /25mm，卷曲后的丝束通过蒸气干燥器干燥。

干燥后通过摆丝机将丝束在盛丝容器中摆放好，打包即得到本发明的可生物降解烟用丝束。

从料箱拉出丝束，经过辊道，送达 Y11丝束开松机进行丝束开松，开松后丝束进入箱体，用風胶盘和喷嘴喷施该丝束重量 6%的粘合增塑剂，并使丝束均匀地沾上胶。粘合增塑剂的溶剂采用水：乙醇质量比为 50 ： 50的混合溶剂，粘合增塑剂组成为：二甘醇二醋酸酯，浓度为 20%，丙烯酸酯胶，浓度为 4%。

将上了胶的丝束在 Y21型烟用嘴棒成形器内揉卷成圆条形，用滤棒盘纸包裹，定型形成嘴棒料条，用切割刀将从成型器中出来嘴棒料条切割成规定长度，利用包装处理装置，经由装盘机装入包装盒即得到本发明的烟用可生物降解嘴棒。

本实施例所采用的非内酯单体共聚改性聚乳酸基材树脂可参照发明专利申请 CN200610016643.0 中公开的聚合反应方法，将乳酸与乙二醇单体按照 85 ： 15的摩尔比混合发生共聚反应而得到。

上述嘴棒具有良好的生物降解性能，按照 ISO 14855要求完全达到降解标准要求， 90天降解率达到 95%。材料生物安全性符合烟用嘴棒要求。圆周 24.1mm, 不圆度 0.2mm，吸阻 3089Pa，硬度 91%，物理性能符合嘴棒要求。经卷烟测试，烟气指标为：烟碱 1.08mg/支，湿焦油 15.9mg/支， C015.7mg/ 支，焦油 12.5mg/支。实施例 2

选取 99.6公斤重均分子量为（10±1 )万，分散指数为 1.2，且分子链上含有 1% (链节数）随机分布的乙二醇单甲醚链节的共聚非内酯单体共聚改性聚乳酸为基材树脂，和 0.4公斤亚磷酸三苯酯，分别在 45°C烘箱中烘干 8小时后，在高速搅拌机中搅拌均匀，在有干燥装置的环境中，采用长径比为 32的 Φ75 双螺杆挤出机上挤出制粒，螺筒温度设定第一段为 160°C，第二段为 185°C，第三段为 195°C，第四段为 200°C，第五段为 195°C。挤出料条用切粒机切粒，在线热风干燥，包装，得到本发明烟嘴棒用专用料。

将上述烟嘴棒用专用料在螺杆长径比为 28的 Φ65熔融纺丝机上进行纺丝，纺丝机螺杆温度设定为：第一段为 195°C，第二段为 200°C，第三段为 205 °C , 过滤器温度为 200 °C，箱体温度 200°C , 直管温度 200 °C。从规格为 1050x3的喷丝板喷出后用温度范围为 0〜15°C的干燥空气侧吹风冷却。

上述冷却后的丝束在上油槽中涂覆油剂，上油槽中油剂为以下组成的纤维表面处理剂水溶液：聚乙二醇 1700，浓度为 0.2%，三乙醇胺硫酸二甲酯，浓度为 0.15%，壬基酚聚环氧乙院，浓度为 0.1%。经过上油槽后的丝束通过慢牵引机绕卷，辊卷绕速度为 1000 m/min; 然后通过牵引蒸汽箱，进入快牵引机绕卷，快牵引辊转速 1800 r/min，频率 40HZ，然后通过皮带输送机输送，皮带输送机喂入轮速度 1000r/min，频率为 40HZ。

从皮带输送机牵引出来的丝束用多辊牵伸机牵伸，牵伸介质为水，水温为 60°C。牵伸后丝束在卷曲器中进行卷曲，卷曲数为 25个 /25mm，卷曲后的丝束通过蒸气干燥器干燥。

从料箱拉出丝束，经过辊道，送达 Y11丝束开松机进行丝束开松，开松后丝束进入箱体，用風胶盘和喷嘴喷施该丝束重量 2%的粘合增塑剂，并使丝束均匀地沾上胶。粘合增塑剂采用乙醇为溶剂，粘合增塑剂组成为：偏苯三酸三辛酯浓度为 30%，聚乙二醇胶浓度为 4%。

本实施例所采用的非内酯单体共聚改性聚乳酸基材树脂可参照发明专利申请 CN200610016643.0中公开的聚合反应方法，将乳酸与乙二醇单甲醚单体按照 99 : 1的摩尔比混合发生共聚反应而得到。

上述嘴棒具有良好的生物降解性能，按照 ISO 14855要求完全达到降解标准要求， 90天降解率达到 96%。材料生物安全性符合烟用嘴棒要求。圆周 24.1mm, 不圆度 0.2mm，吸阻 3210Pa，硬度 92%，物理性能符合嘴棒要求。经卷烟测试，烟气指标为：烟碱 1.07mg/支，湿焦油 15.9mg/支， C015.8mg/ 支，焦油 12.4mg/支。实施例 3

选取重均分子量为 30万，分散指数为 3.0，且分子链上含有 30% (链节数）随机分布的乙醇酸链节的共聚非内酯单体共聚改性聚乳酸为基材树脂，在 50°C烘箱中烘干 8小时后，在螺杆长径比为 28的 Φ65熔融纺丝机上进行纺丝，纺丝机螺杆温度第一段设定为 190 °C，第二段设定为 205°C，第三段设定为 220°C，过滤器温度 200°C，箱体温度 205°C，直管温度 205°C。从规格为 1250x1的喷丝板喷出后用温度范围为 20〜40°C的干燥空气侧吹风冷却。

上述冷却后的丝束在上油槽中涂覆油剂，上油槽中油剂为以下组成的纤维表面处理剂水溶液：聚乙二醇 1700，浓度为 0.6%，三乙醇胺硫酸二甲酯，浓度为 0.2，壬基酚聚环氧乙垸，浓度为 0.2%。经过上油槽后的丝束通过慢牵引机绕卷，辊卷绕速度为 1500 m/min; 然后通过牵引蒸汽箱，进入快牵引机绕卷，快牵引辊转速 2500 r/min，频率 50HZ，然后通过皮带输送机输送，皮带输送机喂入轮速度 1500r/min, 频率为 60HZ。

从皮带输送机牵引出来等丝束用多辊牵伸机牵伸，牵伸介质为水， 7j温为 90°C。牵伸后丝束在卷曲器中进行卷曲，卷曲数为 22个 /25mm，卷曲后的丝束通过蒸气干燥器干燥。干燥后通过摆丝机将丝束在盛丝容器中摆放好，打包即得到本发明的可生物降解烟用丝束。

从料箱拉出丝束，经过辊道，送达 Y11丝束开松机进行丝束开松，开松后丝束进入箱体，用風胶盘和喷嘴喷施丝束重量 0.5%的粘合增塑剂，并使丝束均匀地沾上胶。粘合增塑剂溶剂水：乙醇为 50 ： 50的混合溶剂，羧甲基淀粉胶浓度为 5%。将上了胶的丝束在 Y21型烟用嘴棒成形器内揉卷成圆条形，用滤棒盘纸包裹，形成嘴棒料条，用切割刀将从成型器中出来嘴棒料条中切割成规定长度的嘴棒，经包装处理装置，经由装盘机装入包装盒即得到本发明的烟用可生物降解嘴棒。

本实施例所采用的非内酯单体共聚改性聚乳酸基材树脂可按照发明专利申请 CN200610016643.0 中公开的聚合反应方法，将乳酸与乙醇酸单体按照 70 ： 30的摩尔比混合发生共聚反应而得到。

上述嘴棒具有良好的生物降解性能，按照 ISO 14855要求完全达到降解标准要求， 90天降解率达到 89%。材料生物安全性符合烟用嘴棒要求。圆周 24.1mm, 不圆度 0.2mm，吸阻 3354Pa，硬度 91%，物理性能符合嘴棒要求。经卷烟测试，烟气指标为：烟碱 1.08mg/支，湿焦油 15.9mg/支， C015.4mg/ 支，焦油 12.4mg/支。实施例 4

选取 99公斤重均分子量为 5万，分散指数为 1.3，且分子链上随机分布有 10% (链节数）的丙二醇和 10% (链节数）乙二醇的共聚非内酯单体共聚改性聚乳酸为基材树脂， 1010重量为 0.1公斤， 1076重量为 0.2公斤，氧化钛 0.7公斤，在 55°C烘箱中烘干 7小时后，在高速搅拌机中搅拌均匀，在长径比为 36的 Φ60双螺杆挤出机上挤出，螺筒温度设定第一段为 190°C，第二段为 195°C，第三段为 205°C，第四段为 215°C，第五段为 200°C。挤出料条用切粒机切粒，在线热风干燥，包装，得到本发明烟嘴棒用专用料。

将上述烟嘴棒用专用料在螺杆长径比为 28的 Φ60熔融纺丝机上进行纺丝，纺丝机的螺杆温度设定为：第一段为 200°C，第二段为 215°C，第三段为 215°C ,过滤器温度 205 °C，箱体温度 205 °C，直管温度 205 °C。从规格为 1250x1 的喷丝板喷出后用温度范围为 30〜50°C的干燥空气侧吹风冷却。上述冷却后的丝束在上油槽中涂覆油剂，上油槽中油剂为以下组成的纤维表面处理剂水溶液：聚乙二醇 1700，浓度为 0.8%，三乙醇胺硫酸二甲酯，浓度为 0.1%，壬基酚聚环氧乙垸，浓度为 0.1%。经过上油槽后的丝束通过慢牵引机绕卷，辊卷绕速度为 200 m/min。然后通过牵引蒸汽箱，进入快牵引机绕卷，快牵引辊转速 400 r/min，频率 25HZ，然后通过皮带输送机输送，皮带输送机喂入轮速度 200r/min，频率为 30HZ。

从皮带输送机牵引出来的丝束用多辊牵伸机牵伸，牵伸介质为水，水温为 65°C。牵伸后丝束在卷曲器中进行卷曲，卷曲数为 22个 /25mm，卷曲后的丝束通过蒸气干燥器干燥。干燥后通过摆丝机将丝束在盛丝容器中摆放好，打包即得到本发明的可生物降解烟用丝束。

从料箱拉出丝束，经过辊道，送达 Y11丝束开松机进行丝束开松，开松后丝束进入箱体，用風胶盘和喷嘴喷施丝束重量 15%的粘合增塑剂，并使丝束均匀地沾上胶。粘合增塑剂的溶剂采用水：乙醇为 50 ： 50的混合溶剂，粘合增塑剂组成为：二甘醇二醋酸酯，浓度为 20%，胶原胶，浓度为 4%。

将上了胶的丝束在 Y21型烟用嘴棒成形器内揉卷成圆条形，用滤棒盘纸包裹，定型形成嘴棒料条，用切割刀将从成型器中出来嘴棒料条切割成规定长度，通过包装处理装置，经由装盘机装入包装盒即得到本发明的烟用可生物降解嘴棒。

本实施例所采用的非内酯单体共聚改性聚乳酸基材树脂可参照发明专利申请 CN200610016643.0中公开的聚合反应方法，将乳酸与丙二醇和乙二醇单体按照 80 ： 10 ： 10的摩尔比混合发生共聚反应而得到。

上述嘴棒具有良好的生物降解性能，按照 ISO 14855要求完全达到降解标准要求， 90天降解率达到 93%。材料生物安全性符合烟用嘴棒要求。圆周 24.1mm, 不圆度 0.2mm，吸阻 3167Pa，硬度 91%，物理性能符合嘴棒要求。经卷烟测试，烟气指标为烟碱 1.04mg/支，湿焦油 15.9mg/支， C015.8mg/支，焦油 12.5mg/支。

Claims

权利要求书

1、一种可生物降解的烟用纤维材料，其原料组成包括 90-100^%的非内酯单体共聚改性聚乳酸和 0-10wt%的稳定剂，所述非内酯单体共聚改性聚乳酸为分子链中含有总链节数的 1-30%的非内酯型单体链节，其余为乳酸链节的高分子聚合物，且其重均分子量为 5-35万，分散指数 1.2-3.0，该烟用纤维材料是所述原料经熔融纺丝工艺加工而成。

2、如权利要求 1所述的可生物降解的烟用纤维材料，其中，所述非内酯单体共聚改性聚乳酸分子链中的非内酯单体链节是由非内酯型且能与乳酸实现共聚的单体聚合得到的，所述能与乳酸实现共聚的单体包括但不限于乙二醇、丙二醇、乙醇酸、乙二醇单甲醚或其混合物。

3、如权利要求 1所述的可生物降解的烟用纤维材料，其中，所述稳定剂包括磷酸三甲酯、磷酸二乙酯、磷酸三苯酯、磷酸二苯酯、亚磷酸三苯酯、亚磷酸二苯酯、亚磷酸铵、抗氧剂 1010 、抗氧剂 1076、抗氧剂 1425、抗氧剂 1222、氢氧化镁、氢氧化铝、氧化钛、氧化钙或它们的任意混合物。

4、如权利要求 3所述的可生物降解的烟用纤维材料，其中，所述稳定剂包括磷酸三甲酯、磷酸三苯酯、亚磷酸三苯酯、抗氧剂 1010 、抗氧剂 1076、抗氧剂 1222、抗氧剂 1425、氧化钛、氢氧化镁或它们的任意混合物。

5、一种可生物降解的香烟过滤嘴棒，该香烟过滤嘴棒是利用权利要求 1_4任一项所述的可生物降解的烟用纤维材料加工而成。

6、一种设置有过滤嘴的香烟，所述过滤嘴为权利要求 5所述的可生物降解的香烟过滤嘴棒加工而成。

7、权利要求 1-4任一项所述的可生物降解的烟用纤维材料的制造方法，该方法包括如下步骤：将原料进行熔融纺丝：设定纺丝机的螺杆温度 180°C-240°C，使挤出物料流经过滤器、箱体、计量泵和直管后，通过喷丝板喷丝，该过程中控制过滤器温度 170°C-250°C，箱体温度 170°C-250°C，直管温度 170°C-250°C，然后对喷出的丝以干燥空气冷却，冷却温度为 0°C-50°C ;

冷却后的丝束经涂覆油剂，进行慢牵引机绕卷、蒸汽箱牵引、快牵引机绕卷以及皮带输送机的卷绕牵引，油剂是浓度为 0.8%-1%纤维表面处理剂的水溶液，慢牵引机的辊卷绕速度 200-1500m/min，快牵引机的辊转速 400-2500r/min, 频率 25-50HZ, 皮带输送机喂入轮速度 200-1500 r/min，频率为 30-60HZ;

将从皮带输送机牵引出来的丝束在水温为 40°C-90°C的水槽中水浴牵伸，然后经卷曲和干燥定型，得到的丝束即为所述可生物降解的烟用纤维材料。

8、如权利要求 7所述的可生物降解的烟用纤维材料的制造方法，其中，原料组成中，所述非内酯单体共聚改性聚乳酸含量为≥90wt°/c^S< 100wt%，稳定剂含量 >(Hg≤10wt%，所述制造方法还包括：

将非内酯单体共聚改性聚乳酸和稳定剂干燥后混合均匀，进行挤出制粒，挤出机螺筒温度为 160-240°C。

9、如权利要求 7或 8所述的可生物降解的烟用纤维材料的制造方法，其中，熔融纺丝工序中，挤出机螺杆温度 190-230 °C。

10、权利要求 5所述的可生物降解的香烟过滤嘴棒的制造方法，该方法包括：

按照权利要求 7-9 中任一项所述的方法制造可生物降解的烟用纤维材料丝束；

对所述丝束开松后喷施该丝束重量 0.5~15%的粘合增塑剂使丝束被均匀上胶；在烟用嘴棒成形器内将所述上了胶的丝束揉卷成条形，用滤棒盘纸包裹定型，成为嘴棒料条；

将上述嘴棒料条切割成规定长度，即得到所述可生物降解香烟嘴棒；上述粘合增塑剂包括对苯二甲酸二辛酯、对苯二甲酸二丁酯、偏苯三酸三辛酯、偏苯三酸三癸酯、偏苯三酸三甘油酯、磷酸甘油酯、乳酸甘油酯、柠檬酸丁酯、二甘醇二醋酸酯、碳酸丙烯酯、乙二醇单乙醚、水基淀粉胶、羧甲基淀粉胶、丙烯酸酯胶、聚乙二醇胶、聚乙烯醇胶、蛋白胶、胶原胶或它们的任意混合物。

11、如权利要求 10所述的可生物降解的香烟过滤嘴棒的制造方法，其中，所述粘合增塑剂包括偏苯三酸三甘油酯、二甘醇二醋酸酯、乳酸甘油酯、羧甲基淀粉胶、丙烯酸酯胶、聚乙二醇胶、胶原胶或它们的任意混合物。

12、如权利要求 10或 11所述的可生物降解的香烟过滤嘴棒的制造方法，其中，所用粘合增塑剂以乙醇或乙醇水溶液为溶剂。