專利名稱：醋酸纖維素絲束及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醋酸纖維素絲束及其制造醋酸纖維素絲束的方法。
背景技術(shù)：
醋酸纖維素絲束生產(chǎn)商向香煙濾咀生產(chǎn)商推銷均勻壓降(PD)的絲束。然而，絲束按重量進(jìn)行出售。PD和重量之間的關(guān)系被稱為產(chǎn)率(PD/重量)。產(chǎn)率在X軸為重量而Y軸為PD的圖中通常以直線表示。產(chǎn)率線的最低端被定為煙條形成凹端的位置，而產(chǎn)率線的最高端被定為由于過多絲束而發(fā)生煙條裂開或機(jī)器輥纏繞的位置。Browne，C.L.，The Design of Cigarettes，Hoechst Celanese公司，1990年，第66頁。
香煙濾咀是非常復(fù)雜的裝置，并且許多因素影響其產(chǎn)量和性能。由于這些因素經(jīng)常與所有復(fù)雜裝置互相關(guān)聯(lián)，以致于一個(gè)因素中的變化會(huì)影響其它因素。本文中特別強(qiáng)調(diào)的幾個(gè)因素包括堅(jiān)固度、壓降、PD可變性、飛毛、和解纖性。當(dāng)比較絲束供應(yīng)商時(shí)，濾咀生產(chǎn)商考慮這些品質(zhì)。煙條品質(zhì)的堅(jiān)固度是指在給定載荷及給定接觸時(shí)間下濾咀條的變形。負(fù)載單元的重量和接觸時(shí)間取決于所采用的設(shè)備。堅(jiān)固度通常被表示為保持直徑的百分比(即，百分比越高越理想)。煙條品質(zhì)的PD可變性是指大量煙條的PD均勻度，并由Cv(變異系數(shù))定量。濾咀生產(chǎn)商想要盡可能最低的Cv，以便在香煙發(fā)煙元件輸送中產(chǎn)生最小的變化。絲束品質(zhì)的飛毛也稱為“掉毛”，通常并不定量，但當(dāng)從包中或在制濾咀條機(jī)中除去絲束時(shí)，對(duì)濾咀生產(chǎn)商是顯而易見的，并且可以是缺陷濾咀煙條的重要來源(塊狀纖維，蛀孔)，并且是更頻繁清凈解纖和制濾咀條機(jī)的原因。絲束品質(zhì)的解纖性是指在制濾咀條機(jī)中解纖到完全打開(deregister)即“分開(bloom)”絲束的容易程度，并且很少被定量，但對(duì)濾咀生產(chǎn)商是顯而易見的。
顯然，濾咀生產(chǎn)商想要一種絲束產(chǎn)品，該絲束產(chǎn)品提供一種煙條，該煙條具有理想的堅(jiān)固度和低的PD可變性，易于解纖，并且沒有飛毛。在現(xiàn)有技術(shù)中，不能獲得這樣的產(chǎn)品。此外，由于與香煙濾咀和香煙濾咀絲束生產(chǎn)有關(guān)的復(fù)雜性，生產(chǎn)這種產(chǎn)品的路線并不明確。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員知道堅(jiān)固度、壓降、PD可變性、飛毛、和解纖性可受絲束卷曲影響。卷曲是在制造中賦予合成纖維的波紋，并且卷曲度可以解卷曲能(UCE)測(cè)試。本領(lǐng)域的技術(shù)人員認(rèn)為為了改善一個(gè)品質(zhì)而影響卷曲經(jīng)常使另一個(gè)品質(zhì)受損。例如，在其他工藝條件總體保持未改變的情況下，增加UCE還增加飛毛(壞的)，并且減小PD可變性(好的)，并抑制解纖性(壞的)。
已經(jīng)產(chǎn)生具有極高卷曲的產(chǎn)品，但是并非沒有問題。例如，RhodiaAcetow以商品名稱Rhodia SK生產(chǎn)一種產(chǎn)品。Rhodia SK是一高產(chǎn)率的絲束(指為低重量而高PD)，并實(shí)現(xiàn)高卷曲的結(jié)果。但Rhodia SK還是具有大于正常的飛毛，并且難以在通常用于常規(guī)絲束的條件下解纖。這符合常識(shí)?？赏ㄟ^從傳統(tǒng)的制濾咀條設(shè)置改變的要求來看與解纖相關(guān)的難度，即，必須采用額外的工作來完全打開或“分開”絲束，這可通過改變螺紋輥設(shè)計(jì)、螺紋輥壓力、和/或所述制濾咀條機(jī)的輥速度的比值來完成。這種額外的工作由于纖維斷裂導(dǎo)致額外的飛毛。
因此，問題是如何生產(chǎn)一種絲束產(chǎn)品，該絲束產(chǎn)品容易解纖并提供具有所需堅(jiān)固度、低PD可變性、和低飛毛的濾咀條?；诂F(xiàn)有技術(shù)，這樣的產(chǎn)品不能僅由高卷曲絲束獲得。
美國(guó)專利No.3,353,239公開了一種填塞箱卷曲機(jī)，其壓送輥具有環(huán)形槽。
日本專利No.2964191(基于日本專利申請(qǐng)No.1991-358234，該日本專利申請(qǐng)于1991年12月27日提交)涉及一種用于香煙絲束生產(chǎn)的填塞箱卷曲機(jī)。該專利給出教導(dǎo)在卷曲之前以25-50cc/min的注入速度，用潤(rùn)滑劑(例如水)潤(rùn)滑絲束的邊緣，可減少飛毛。
美國(guó)專利No.3,305,897公開了在填塞箱卷曲機(jī)中聚酯絲束的蒸汽卷曲。將20-40磅/平方英寸的蒸汽引入填塞室。No.5,225,277和No.5,618,620兩個(gè)美國(guó)專利公開了在卷曲機(jī)上游或絲束處于所述卷曲機(jī)時(shí)用蒸汽熱處理絲束。日本專利申請(qǐng)No.54-127861公開了在卷曲機(jī)上游熱處理絲束。美國(guó)專利No.5,591,388公開了一種生產(chǎn)卷曲的天絲(lyocell，溶劑紡紗的纖維素)的方法，當(dāng)其在卷曲機(jī)填塞箱中卷曲時(shí)，采用稍過熱(干的)蒸汽噴射到纖維上。該過熱蒸汽具有5磅/平方英寸至70磅/平方英寸或更大的壓力。
WIPO公開號(hào)WO02-087366表示增加卷曲度也增加絲束的飛毛(絨毛)。注意實(shí)施例。

發(fā)明內(nèi)容
一種香煙濾咀絲束是具有解卷曲能(UCE)和低飛毛的醋酸纖維素絲束。在一個(gè)實(shí)施方式中，平均UCE大于280，平均飛毛小于或等于0.030克/30分鐘。在另外一個(gè)實(shí)施方式中，平均UCE大于265，平均飛毛小于或等于0.023克/30分鐘。在另外一個(gè)實(shí)施方式中，平均UCE大于250，平均飛毛小于或等于0.017克/30分鐘。


為了解釋本發(fā)明的目的，在附圖中示出一種目前優(yōu)選的形式，然而，應(yīng)該理解，本發(fā)明不局限于所示的精確布置和手段。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的香煙絲束生產(chǎn)工藝的示意圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明制造的卷曲機(jī)填塞箱的側(cè)視圖，為清楚起見部分剖開。
圖3是圖2中的卷曲機(jī)填塞箱的俯視圖，為清楚起見部分剖開。
圖4是圖2中的卷曲機(jī)填塞箱的進(jìn)口區(qū)域的詳細(xì)正視圖，為清楚起見部分剖開。
圖5是濾咀條的條至條壓降中UCE對(duì)變異系數(shù)(Cv)的常規(guī)關(guān)系的圖示。
圖6是常規(guī)絲束與發(fā)明的絲束的飛毛對(duì)UCE的圖解對(duì)比。
圖7是堅(jiān)固度對(duì)濾咀條關(guān)系的圖示，該濾咀條具有可變絲束增塑劑量，該絲束采用和不采用填塞箱蒸汽。
圖8是絲束的百分比(％)總濕度(在所述卷曲機(jī)的出口測(cè)量)對(duì)UCE的常規(guī)關(guān)系的圖示。
圖9是絲束的百分比(％)總濕度(在所述卷曲機(jī)的出口測(cè)量)與飛毛之間發(fā)明關(guān)系的圖示。
對(duì)本發(fā)明的說明通常，香煙絲束如此制成，即將紡絲液旋轉(zhuǎn)成許多細(xì)絲、卷取細(xì)絲、潤(rùn)滑細(xì)絲、將許多細(xì)絲集束而形成絲束、卷曲該絲束、干燥卷曲的絲束、并且包裝該干燥的卷曲的絲束。在本發(fā)明中，除了以下所論述的，這些步驟中的每一步驟都是常規(guī)的。
紡絲液是聚合物和溶劑的溶液。優(yōu)選的聚合物是醋酸纖維素，優(yōu)選的溶劑是丙酮。適于用作香煙濾咀材料的醋酸纖維素的置換度通常小于3.0，優(yōu)選地在2.2至2.8之間，并且最優(yōu)選在2.4至2.6之間。
該細(xì)絲通常為1到10丹尼爾/絲(dpf)的范圍。該細(xì)絲可具有任何橫截面形狀，包括但不局限于圓形、細(xì)圓齒狀、Y、X、和狗吃的骨頭(dogbone)。該絲束的總丹尼爾數(shù)在10,000到100,000之間。該絲束具有小于3英寸(8厘米)的從卷曲機(jī)排出的寬度(側(cè)邊至側(cè)邊)。
參照?qǐng)D1，示出的是香煙絲束的流程100。紡絲液制備站102注入多個(gè)室104(僅顯示三個(gè)，但是并不必要如此限制)。在室104內(nèi)，以常規(guī)方式生產(chǎn)纖維。該纖維被卷取到卷取輥106上。這些纖維在潤(rùn)滑站108處用整理劑(在下面詳細(xì)討論)潤(rùn)滑。這些被潤(rùn)滑的纖維集束在一起，以便在輥110上形成絲束。該絲束在增塑站112(在下面詳細(xì)討論)增塑。該絲束隨后通過卷曲機(jī)114(在下面詳細(xì)討論)。該卷曲絲束在干燥器116中干燥。然后，該干燥的卷曲絲束在包裝站118處包裝。
通常，用于香煙的濾咀條是這樣進(jìn)行制造的，即打開包裝并且解纖絲束，并且通過常規(guī)的制濾咀條機(jī)對(duì)解纖的絲束進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，該常規(guī)的制濾咀條機(jī)例如是Hauni AF-KDF-2E或AF-KDF-4，可從德國(guó)漢堡的Hauni購(gòu)得。在制濾咀條機(jī)中，絲束被打開或“分開(bloomed)”，形成條狀，并用紙包卷，稱為“包卷塞(plugwrap)”。該濾咀條隨后被切為指定長(zhǎng)度，并連接到香煙上。在本發(fā)明中，所述制濾咀條技術(shù)是常規(guī)的。
雖然本發(fā)明主要涉及香煙絲束，本發(fā)明還可以用于任何可紡聚合物的生產(chǎn)。這些可紡的聚合物包括但并不局限于聚烯烴、聚酰胺、聚酯、纖維素酯和醚及其衍生物、聚乳酸(PLA)等。
在第一潤(rùn)滑站108對(duì)所述纖維應(yīng)用的該潤(rùn)滑劑(或整理劑)包括礦物油、乳化劑、和水。該礦物油為液態(tài)的石油衍生物。優(yōu)選的礦物油是無色透明的(例如澄清)礦物油，其在100下測(cè)試具有80-95 SUS(Sabolt UniversalSeconds)的粘度。所述乳化劑優(yōu)選為乳化劑的混合物。該優(yōu)選混合物包括失水山梨醇單月桂酸脂(例如來自德國(guó)Uniqema of Wilmington的司盤-20)和POE20失水山梨醇單月桂酸脂(例如來自德國(guó)Uniqema of Wilmington的吐溫-20)。所述水優(yōu)選軟化水、去離子水、或其它適當(dāng)經(jīng)過濾并且處理的水。潤(rùn)滑劑可以由(％表示重量％)62.0-65.0％的礦物油、27.0-28.0％的乳化劑、和8.0-10.0％的水組成；優(yōu)選63.5-64.0％的礦物油、27.5-28.0％的乳化劑、8.3-8.5％的水組成；和最優(yōu)選63.6％的礦物油、28.0％的乳化劑、和8.4％的水組成。乳化劑混合物由(％表示重量％，應(yīng)該理解為一些水包含于這些材料中，但是不包含于本文中)50.0-52.0％的失水山梨醇單月桂酸脂和48.0-50.0的POE(20)失水山梨醇單月桂酸脂組成；由50.5-51.5％的失水山梨醇單月桂酸脂和48.5-49.5％的POE(20)失水山梨醇單月桂酸脂組成；最優(yōu)選地，由50.9-51.4％的失水山梨醇單月桂酸脂和49.6-49.1％的POE(20)失水山梨醇單月桂酸脂組成。然后，該潤(rùn)滑劑與水混合(例如，去離子水或軟化水)來形成3-15％的水乳液。將該水乳液加在絲束上，以獲得最終范圍為0.7-1.8％的FOY(即干燥之后)，優(yōu)選約1.0％的FOY(FOY是紡絲的整理劑，表示添加少量水的潤(rùn)滑劑)。
在將纖維集束成絲束后，并且在絲束進(jìn)入卷曲機(jī)之前，該絲束在增塑站112增塑。該增塑站112可上下和可從一側(cè)到另一側(cè)調(diào)節(jié)，使該絲束適當(dāng)?shù)剡M(jìn)入卷曲機(jī)114，這將在以下卷曲機(jī)的描述中更明顯。該增塑站112與卷曲機(jī)114隔離。該增塑站112布置在卷曲機(jī)114之前，使添加到絲束的增塑劑具有充足的時(shí)間對(duì)絲束增塑。優(yōu)選地，增塑站112在卷曲夾具之前至少半米(1/2米)處，更優(yōu)選在卷曲夾之前一米處。該增塑站112給絲束添加增塑劑，優(yōu)選的是水，最優(yōu)選的是軟化水。該增塑劑以最大流速?gòu)木砬鷫核洼佁砑拥竭^度回噴(spray-back)的位置。在具有總丹尼爾數(shù)為10,000-100,000的絲束并且線速度為200-1,000米/分鐘的情況下，該添加速度優(yōu)選小于300cc/min，最優(yōu)選的是，在具有總丹尼爾數(shù)為10,000-100,000的絲束并且線速度為200-1,000米/分鐘的情況下，該添加速度為25-200cc/min。該供料器優(yōu)選為適合輸送增塑劑的“卷筒”型導(dǎo)向器(一個(gè)或多個(gè))。優(yōu)選地，采用一對(duì)卷筒導(dǎo)向器來確保絲束兩側(cè)適當(dāng)?shù)臐駶?rùn)。該對(duì)卷筒導(dǎo)向器分開布置，使絲束在其間直線前進(jìn)，或該卷筒導(dǎo)向器可緊密布置，使絲束在其間以“S”形路徑前進(jìn)。該卷筒導(dǎo)向器的表面可以是平坦或彎曲的(例如凹的、凸的、波動(dòng)的、或凹/凸的)。該卷筒導(dǎo)向器可由陶瓷材料或涂覆陶瓷制成。該卷筒導(dǎo)向器可具有凸緣或無凸緣。該卷筒導(dǎo)向器可具有多個(gè)開口，增塑劑通過這些開口施加到絲束上。
在圖2中，表示根據(jù)本發(fā)明制造的填塞箱式卷曲機(jī)10。卷曲機(jī)10具有底座12和頂架14。底座12和頂架14以常規(guī)方式連接在一起，使頂架14可相對(duì)于底座12移動(dòng)(或“浮動(dòng)”)。該絲束如所示箭頭A移動(dòng)穿過卷曲機(jī)。
通常，絲束(未示出)由一對(duì)從動(dòng)壓送輥20、22(在下面詳細(xì)討論)牽引通過卷曲機(jī)10，該壓送輥安裝于軸23上并通過鍵21固定。上壓送輥20安裝于頂架14。下壓送輥22安裝于底座12。軸23連接至電動(dòng)機(jī)(未示出)。該絲束離開壓送輥20、22，進(jìn)入填塞箱(在下面詳細(xì)討論)，該填塞箱具有通道30和位于通道30遠(yuǎn)端的片閥32。在通道30中，當(dāng)遇到由被推擠(或填充)到通道30中并抵住片閥32的絲束而造成的背壓時(shí)，絲束垂直于其前進(jìn)方向折疊。該折疊在絲束中產(chǎn)生卷曲。
在本發(fā)明中，壓送輥20、22是指“引起卷曲”的輥。當(dāng)該絲束通過輥隙從而“傳送”至進(jìn)行卷曲處(例如，通過擇優(yōu)弱化要卷曲的絲束的區(qū)域來影響絲束中的卷曲位置)時(shí)，引起卷曲的輥使絲束折疊(或彎曲)。其結(jié)果是，一個(gè)更均勻的卷曲絲束。更均勻是指，在某一方面，卷曲絲束的頂部(假定從前視圖觀察，卷曲絲束具有一個(gè)通常鋸齒形)彼此相互平行(當(dāng)從俯視圖觀察)；若沒有引起卷曲的輥，卷曲絲束的頂部將彼此更隨機(jī)(非均勻地平行)地定向。雖然本發(fā)明優(yōu)選的是引起卷曲的輥是卷曲機(jī)的壓送輥，但本發(fā)明并不局限于此。引起卷曲的輥可以是位于卷曲機(jī)10之前的另一對(duì)輥。引起卷曲輥還夾緊絲束，從而防止滑動(dòng)。
每個(gè)或兩個(gè)壓送輥可以是“引起卷曲的輥”。一個(gè)壓送輥可具有平滑的圓周表面，并且另一個(gè)可具有軸向凹槽的圓周表面，或兩個(gè)輥可都具有軸向凹槽的圓周表面。該軸向凹槽的輥使絲束折疊，從而將其以均勻的方式輸送，使其卷曲。該帶凹槽的輥可位于該輥對(duì)的頂部或底部，但是優(yōu)選在底部。
術(shù)語“凹槽”指會(huì)“引起”卷曲的任何表面紋理。這樣的表面紋理可以包括凹槽、凹窩、或其他類型的紋理。優(yōu)選具有凹槽的表面。該凹槽優(yōu)選是正弦曲線的形式，但也可以是矩形的、三角形的、或半圓的凹口、凹槽、或具有或不具有其間平坦表面的各脊，該平坦表面跨越輥的表面軸向延伸(例如，從側(cè)面到側(cè)面)。這些凹槽可在10到100凹槽/英寸(2.5厘米)的范圍，優(yōu)選地在25至75凹槽/英寸(2.5厘米)的范圍，最優(yōu)選在50凹槽/英寸(2.5厘米)的范圍。該槽的深度(頂點(diǎn)至低谷)可在0.5到5.0密耳(12.5微米至150微米)的范圍，優(yōu)選地在1-2密耳(25-50微米)的范圍。
上壓送輥20，光滑輥，可由金屬或陶瓷材料制成。那些材料包括但不局限于結(jié)合碳化鈦、碳化鎢、經(jīng)熱等靜壓或未經(jīng)熱等靜壓(hipped or unhipped)的氧化鎂穩(wěn)定二氧化鋯、或經(jīng)熱等靜壓或未經(jīng)熱等靜壓的氧化釔(Yttria)穩(wěn)定二氧化鋯(YTZP)的鋼/合金。(hipped是指熱等靜壓)。氧化鋯是優(yōu)選的。經(jīng)熱等靜壓的氧化釔穩(wěn)定二氧化鋯是最優(yōu)選的，因?yàn)槠渚哂凶詈玫膿p耗壽命和抗切屑性。該表面光潔度(紋理)優(yōu)選不大于16rms，并具有尖銳的側(cè)棱并且無切屑。
下壓送輥22，有軸向凹槽的輥，可由金屬或陶瓷材料制成。那些材料包括但不局限于結(jié)合碳化鈦、碳化鎢、經(jīng)熱等靜壓或未經(jīng)熱等靜壓的氧化鎂穩(wěn)定二氧化鋯、或經(jīng)熱等靜壓或未經(jīng)熱等靜壓的氧化釔穩(wěn)定二氧化鋯(YTZP)的鋼/合金。氧化鋯是優(yōu)選的。經(jīng)熱等靜壓的氧化釔穩(wěn)定二氧化鋯是最優(yōu)選的，因?yàn)槠渚哂凶詈玫膿p耗壽命和抗切屑性。該表面光潔度(紋理)優(yōu)選不大于12rms，并具有尖銳的側(cè)棱、導(dǎo)圓凹槽邊緣、并且無切屑。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式中，壓送輥20、22并不是如上所述的“引起卷曲”的輥(即每個(gè)輥20、22上沒有軸向凹槽)。在該實(shí)施方式中，壓送輥20、22由硬質(zhì)陶瓷材料制成。這意味著該輥是陶瓷的(即，不僅僅是涂層)。該陶瓷材料包括未經(jīng)熱等靜壓或經(jīng)熱等靜壓的氧化鎂穩(wěn)定二氧化鋯、經(jīng)熱等靜壓或未經(jīng)熱等靜壓的氧化釔穩(wěn)定二氧化鋯(YTZP)。氧化鋯是優(yōu)選的。該經(jīng)熱等靜壓的氧化釔穩(wěn)定二氧化鋯是最優(yōu)選的，因?yàn)槠渚哂凶詈玫膿p耗壽命和抗切屑性。該表面光潔度(紋理)優(yōu)選不大于16rms，并具有尖銳的側(cè)棱并且無切屑。
頰板24(圖3)位于壓送輥20、22的兩個(gè)橫向側(cè)面，并與刮刀25相鄰接。用頰板24將絲束保持在壓送輥20、22的輥隙之間。該頰板24可由金屬、陶瓷、或有陶瓷涂覆的金屬制成。優(yōu)選地，該頰板是具有良好耐磨性和低摩擦性的氧化鋁陶瓷。
該填塞箱具有固定于頂架14的上半部26和固定于底座12的下半部28。當(dāng)兩個(gè)半部配合在一起時(shí)確定填塞箱通道30。片閥32位于通道30的遠(yuǎn)端。片閥32優(yōu)選通過樞軸34安裝在上半部26上，使片閥32能夠轉(zhuǎn)動(dòng)到通道30內(nèi)并部分關(guān)閉通道。片閥32的動(dòng)作可由致動(dòng)器36控制，該致動(dòng)器通過桿38可操作地連接至片閥32。優(yōu)選通過任何常規(guī)方式控制片閥32的動(dòng)作，以確保卷曲的均勻，該常規(guī)方式包括但不局限于砝碼、或者氣動(dòng)、電器或電子裝置。
刮刀25優(yōu)選與填塞箱的上半部26和下半部28成為整體。刮刀25相鄰于(即，具有約1密耳(25微米)的間隙)壓送輥20、22布置，使絲束不粘在輥上而直接導(dǎo)入通道30。
蒸汽噴射器58位于填塞箱的上半部26。蒸汽噴射器58在實(shí)踐中盡可能位于靠近鄰近于壓送輥20的刮刀25的端部的位置。蒸汽噴射器58布置于片閥32與鄰近于壓送輥20的刮刀25的端部之間。蒸汽噴射器58與填塞箱的通道30連通。蒸汽噴射器58允許蒸汽設(shè)定并且輕微束縛絲束的卷曲。蒸汽噴射器58可具有任何類型適當(dāng)?shù)拈_口，如單個(gè)或多個(gè)狹槽，或單個(gè)或多個(gè)孔。蒸汽噴射器58優(yōu)選具有跨越通道30的寬度的多個(gè)圓孔，使蒸汽能夠均勻分布橫跨通道30中的絲束的寬度。(輸送到通道的)蒸汽優(yōu)選為100℃的低壓蒸汽。該蒸汽最優(yōu)選為100℃的低壓干蒸汽。蒸汽壓為0.01至5磅/平方英寸。優(yōu)選地，蒸汽通過2微米的過濾器過濾，以從蒸汽中除去顆粒，并且蒸汽通過不銹鋼管從過濾器注入到噴射器。該蒸汽優(yōu)選由緊鄰填塞箱布置的針閥(也可使用其它適當(dāng)?shù)拈y)控制。優(yōu)選地，在閥和填塞箱之間有集水器。蒸汽壓將根據(jù)蒸汽噴射器58的孔/狹槽的尺寸和形狀而變化。蒸汽通過蒸汽進(jìn)汽口62導(dǎo)入噴射器58，進(jìn)汽口62是柔性接頭，使填塞箱的上半部26可隨頂架14浮動(dòng)。
蒸汽噴射器60位于填塞箱的下半部28。蒸汽噴射器60事實(shí)上盡可能布置在靠近鄰近于壓送輥22的刮刀25的端部。蒸汽噴射器60優(yōu)選位于填塞箱上半部26的噴射器58的正下面。蒸汽噴射器60與填塞箱的通道30連通。蒸汽噴射器60允許蒸汽設(shè)定并且輕微束縛絲束的卷曲。蒸汽噴射器60可具有任何類型適當(dāng)?shù)拈_口，如單個(gè)或多個(gè)狹槽，或單個(gè)或多個(gè)孔。蒸汽噴射器60優(yōu)選具有跨越通道30(圖3)寬度的多個(gè)圓孔，使蒸汽能夠均勻分布橫跨通道30中的絲束的寬度。(輸送到通道的)蒸汽優(yōu)選為100℃的低壓蒸汽。該蒸汽最優(yōu)選為100℃的低壓干蒸汽。蒸汽壓為0.01至5磅/平方英寸。優(yōu)選地，蒸汽通過2微米的過濾器而過濾，以從蒸汽中除去顆粒，并且蒸汽通過不銹鋼管從過濾器輸入到噴射器。該蒸汽最好由緊鄰填塞箱布置的針閥(也可使用其它合適的閥)進(jìn)行控制。優(yōu)選地，在閥和填塞箱之間有一集水器。蒸汽壓將根據(jù)蒸汽噴射器58的孔/狹槽的尺寸和形狀而變化。蒸汽通過蒸汽進(jìn)汽口64導(dǎo)入噴射器60。
由蒸汽噴射器58/60噴入填塞箱通道的蒸汽總量為0.002-0.08磅蒸汽/磅絲束，優(yōu)選為0.005-0.02磅蒸汽/磅絲束。
在進(jìn)入填塞箱卷曲機(jī)10之前，潤(rùn)滑絲束的邊緣。優(yōu)選在緊接進(jìn)入填塞箱卷曲機(jī)10之前添加潤(rùn)滑。最優(yōu)選在緊接絲束進(jìn)入輥20、22的輥隙之前把潤(rùn)滑添加到絲束的邊緣。這種邊緣潤(rùn)滑使壓送輥與頰板之間的細(xì)絲損傷最小化。這種邊緣潤(rùn)滑系統(tǒng)安裝于固定于底座12的定位座40上。緊固機(jī)構(gòu)56(圖3)允許頰板24以常規(guī)方式(即，具有墊片和/或楔)相對(duì)于壓送輥20、22定位。在圖4中，顯示兩個(gè)邊緣潤(rùn)滑劑供料器42牢固地安裝于座40，以致于當(dāng)絲束進(jìn)入卷曲機(jī)10時(shí)，絲束的邊緣以適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑劑如水進(jìn)行潤(rùn)滑。
每個(gè)邊緣潤(rùn)滑劑供料器42包括供料器面44和背板50。背板50足夠長(zhǎng)，以支持(即，在后延伸)供料器面44和頰板24(圖3)。供料器面44連接于背板50。供料器面44優(yōu)選進(jìn)行火焰噴涂陶瓷涂覆，以提供低摩擦和良好的磨損。頰板24并不固定連接于背板50，而是可替換或可拆卸連接于背板50。供料器面44具有一個(gè)縱向槽46。絲束的兩個(gè)邊緣適合于接觸和穿過凹槽46，兩個(gè)邊緣在此潤(rùn)滑。一個(gè)或多個(gè)孔口48(圖2)貫穿于供料器42，并與凹槽46連通。該孔口48可以是適于該任務(wù)的任何數(shù)量、尺寸、或形狀?？卓?8可以是狹槽或圓孔。優(yōu)選地，各孔口48為圓形，并具有相同直徑。直徑可優(yōu)化為最佳分布，例如，優(yōu)選與絲束的高度相同。入口54向供料器42提供潤(rùn)滑劑。通過供料器添加潤(rùn)滑劑的速度根據(jù)許多因素發(fā)生變化，這些因素包括但不局限于絲束速度、絲束尺寸(總丹尼爾數(shù))、單絲尺寸(dpf)、和提到了但是很少的橫截面形狀。潤(rùn)滑劑以低于最大速度進(jìn)行添加，當(dāng)絲束線波動(dòng)或從所述卷曲機(jī)存在過度回噴時(shí)，達(dá)到最大速度。通常，潤(rùn)滑劑添加速度小于100立方厘米/分鐘/面，優(yōu)選小于50立方厘米/分鐘/面，并且最優(yōu)選在10-50立方厘米/分鐘/面。
該香煙絲束(即，使用上述裝置和方法生產(chǎn)的)具有一個(gè)高的解卷曲能(UCE)、低的飛毛、改進(jìn)的堅(jiān)固度，并易于解纖。此外，由于UCE增加，條至條壓力降系數(shù)的變化(Cv)減小。
參照?qǐng)D5，說明Cv與UCE間的常規(guī)關(guān)系。已知的是隨著UCE增加，Cv減小。參照?qǐng)D6，曲線A表示UCE與飛毛之間的常規(guī)關(guān)系。注意隨著UCE增加，飛毛迅速增加。由于曲線A所示的關(guān)系，絲束生產(chǎn)商還不能充分利用圖5所示關(guān)系。直線D表示0.06g/30min的可接受飛毛的上限。
另一方面，圖6的曲線B示出了UCE與飛毛之間的發(fā)明關(guān)系，即高的UCE和低的飛毛。這種關(guān)系可表示為飛毛Fly(g/30min)＝0.00009e0.0209UCE注意在等價(jià)的UCE中，發(fā)明的絲束具有較少的飛毛。曲線C表示所獲的試驗(yàn)結(jié)果(下面討論該方法)。該試驗(yàn)結(jié)果可表示為飛毛Fly(g/30min)＝0.00017UCE-0.0276注意隨著UCE增加，飛毛幾乎保持未變。因此，絲束生產(chǎn)商能夠制造具有低飛毛的高UCE絲束(其轉(zhuǎn)化為更低Cv的絲束)。此外，盡管其較高的UCE，發(fā)明的絲束可像常規(guī)絲束那樣可解纖。
由圖6所示的曲線C表示的絲束通過一種方法獲得，該方法具有引起卷曲的輥(上面討論的)和邊緣潤(rùn)滑劑供料器42(上面討論的)，但其不采用增塑站112或蒸汽噴射器58/60。蒸汽噴射器和增塑站的額外優(yōu)點(diǎn)將在下面討論。
蒸汽噴射器對(duì)于所述方法和產(chǎn)品至少具有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)；第一，它會(huì)進(jìn)一步增加UCE，第二，它會(huì)增加煙條的堅(jiān)固度。堅(jiān)固度，以及UCE增加的一定程度，將由絲束增加的最終模數(shù)確定。堅(jiān)固度的優(yōu)點(diǎn)將在下面討論。
參照?qǐng)D7，表示堅(jiān)固度對(duì)添加到給定條的增塑劑(例如，用于纖維粘合的三醋酸精甘油酯等)量pz％的關(guān)系。曲線A是常規(guī)的絲束；曲線B是由0.2磅/平方英寸蒸汽蒸過的發(fā)明絲束。該煙條具有108毫米長(zhǎng)×24.45毫米直徑，曲線A和B之間僅有的差異是蒸汽，其他一切(例如，絲束、包卷塞(plugwrap)、增塑劑(用于纖維粘合)、制濾咀條機(jī)、和測(cè)試機(jī))是相同的。該堅(jiān)固度檢測(cè)將在下面討論。注意，用等同的煙條，通過蒸汽改進(jìn)堅(jiān)固度，并且增加蒸汽壓將進(jìn)一步提高有益效果。蒸汽的效果能夠使煙條堅(jiān)固度至少提高0.5的堅(jiān)固度單位。
增塑站對(duì)于所述方法和產(chǎn)品具有優(yōu)點(diǎn)，允許絲束含水量增加。絲束含水量增加的優(yōu)點(diǎn)將在下面討論。
參照?qǐng)D8，表示進(jìn)入卷曲機(jī)的總水分(在卷曲機(jī)的出口測(cè)量)和UCE之間的常規(guī)關(guān)系。該UCE由于絲束模數(shù)減少而增加，在給定的卷曲機(jī)設(shè)置下形成更多的卷曲。另外，如圖9所示，這種增加濕度也減少飛毛。卷曲絲束越容易，卷曲所需機(jī)械作業(yè)越少，因此，絲束損傷越少。
然而，許多工藝難度使增加水分超出如圖8所示范圍(在20％和25％的垂直線)變得不實(shí)用。增塑站解決了這個(gè)問題，并且會(huì)提供具有減少飛毛并且更均勻地隨時(shí)間卷曲變化的方法和產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)。用卷曲機(jī)邊緣供水器和增塑站使飛毛減少的機(jī)構(gòu)是不同的并且是可取的。該邊緣供水器通過在高壓和卷曲的磨損區(qū)域添加的潤(rùn)滑劑來提供纖維保護(hù)，同時(shí)增塑站減少了卷曲的機(jī)械作業(yè)和通常的纖維損傷。
在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述絲束具有UCE/Fly的關(guān)系為飛毛Fly(g/30min)＜0.00009e(0.0209UCE)，飛毛值高達(dá)為0.06?；蛘撸摻z束具有平均UCE＞280gcm/cm和平均飛毛值≤0.030g/30min，或平均UCE＞265和平均飛毛值≤0.023，或平均UCE＞250和平均飛毛值≤0.017。此外，這些絲束具有平均Cv＜2.5或2.2或1.75?；贑erulean(以前Filtrona)QTM-7，這些絲束還具有80個(gè)堅(jiān)固度單位或以上的堅(jiān)固度。這些絲束具有總丹尼爾數(shù)為10,000-100,000并且dpf為1.5-4dpf。
UCE是纖維解卷曲所需的做工量。如下面所討論的，在包裝前即在干燥后且包裝前，UCE被抽樣。如本文中所采用的，UCE按如下測(cè)量采用預(yù)熱(在常規(guī)校準(zhǔn)前20分鐘)的Instron張力測(cè)定儀(1130型，十字頭齒輪-齒輪#R1940-1和R940-2，Instron系列IX-第6版數(shù)據(jù)采集及分析軟件，Instron最大容量為50kg的負(fù)載單元，Instron頂部輥?zhàn)咏M件，1″×4″×l/8″厚的高級(jí)Buna-N 70 Shore A硬度計(jì)橡皮夾持面)，大約76厘米長(zhǎng)的預(yù)處理的絲束樣本(在22℃±2℃和相對(duì)濕度在60％±2％下預(yù)處理24小時(shí))跨越上輥中心彎曲成環(huán)并均勻分布，通過輕輕拉至100g±2g(由讀出器顯示)來預(yù)拉伸，并且樣本每端均被夾緊(以可達(dá)到的最大壓力，但不超過制造商的推薦值)于下夾具，以便實(shí)現(xiàn)50厘米的標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度(標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度從橡膠夾具頂部測(cè)量)，然后在十字頭速度為30厘米/分鐘下測(cè)試，直到斷裂。重復(fù)這種測(cè)試，直到獲得三次可接受的試驗(yàn)，并且從這些試驗(yàn)報(bào)出三個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的平均值。能量(E)的極限在0.220kg和10.0kg之間。位移(D)具有10.0kg的預(yù)置點(diǎn)。UCE由以下公式計(jì)算UCE(gcm/cm)＝(E*1000)/((D*2)+500)。
進(jìn)一步，本文中所采用的值為平均UCE。平均UCE是指至少三十五包絲束的平均，其表示在現(xiàn)有可變性、95％的置信度下樣本之間檢測(cè)10UCE差異的能力。
在香煙絲束中，飛毛是小的斷裂絲。如本文中所采用的，飛毛按照如下方法測(cè)量將飛毛收集于由平坦黑色膠木制成的板上，該板29.5厘米×68.5厘米，置于Hauni AF-2解纖裝置的螺紋輥之間并且在中心位置之下；絲束前進(jìn)通過清凈(無飛毛)的Hauni AF-2/KDF-2制濾咀條機(jī)(設(shè)置制濾咀條機(jī)速度400m/min(5％公差)，螺紋輥比1.5∶1，螺紋輥壓力2.5巴，預(yù)拉伸壓力類型A 1.0巴)10分鐘；10分鐘后，采用皮重(至接近毫克)屏蔽帶(長(zhǎng)大約6.5厘米-7.5厘米，安裝于圓筒上，粘結(jié)劑側(cè)外的)從板上拾取所有飛毛；然后確定獲得飛毛的帶的重量。飛毛Fly使用下面的公式計(jì)算飛毛Fly(g/30min)＝(G-T)*3G＝獲得飛毛的帶的總重量T＝帶的皮重進(jìn)一步，本文所采用的值是平均飛毛。平均飛毛是指至少一百包絲束的平均，其代表在現(xiàn)有可變性、95％的置信度下，在樣本之間檢測(cè)0.01g/30min差異的能力。
壓降是當(dāng)空氣以流速為17.5cc/秒被吸過煙條時(shí)濾咀條端部之間的壓差。如本文使用的壓降(和煙條至煙條壓降Cv)按照以下方法測(cè)量使用來自于美國(guó)VA的Cerulean of Richmond的用于壓降的Quality Test Module(QTM-6)，其具有密封的乳膠管，淡黃色5/16”ID×0.015”壁厚，35±5硬度計(jì)，用認(rèn)證的1.0g砝碼和用于圓周條及玻璃的Cerulean標(biāo)準(zhǔn)來校準(zhǔn)，該QTM設(shè)置為具有50磅/平方英寸的氣壓，流速指標(biāo)17.7cc/sec，密封乳膠管5/16”ID×0.015”(長(zhǎng)157毫米(伸展8％))，并且lf＝開，cr＝開，stop2＝關(guān)，parity＝關(guān)，baud＝9600，Pd settle＝0，inches＝關(guān)，Pd＝開，shape＝關(guān)，roundness＝關(guān)，ova＝關(guān)，size-laser＝開，suspend＝關(guān)，wt＝開，QTM ld＝0，auto cal＝關(guān)，protocal＝0(or 1，如果HOST＝開)，host＝關(guān)(或在LIMS或PC連接時(shí)為開)，sw2 ident＝2，swl ident＝1，batch size＝0，cofy＝開，statistics＝開，results＝開，language＝GB，printer＝開，測(cè)量30根經(jīng)預(yù)處理(在22℃±2℃和相對(duì)濕度60％±2％下，預(yù)處理48小時(shí))的煙條，并且報(bào)告壓降和Cv的值。進(jìn)一步，本文中所采用的值是平均Cv值。平均Cv值是指至少400包絲束的平均，其代表在可變性95％置信度下檢測(cè)15％變化的能力。
堅(jiān)固度(或硬度)是指濾咀條在壓力下的變形。堅(jiān)固度表示為在負(fù)載下保持直徑的％，有時(shí)也指堅(jiān)固度單位。
本文中報(bào)告的堅(jiān)固度在由來自于VA的Cerulean of Richmond的具有廠家設(shè)置的QTM-7上測(cè)量得到。
本發(fā)明可具體化為其它的形成，而不背離其精神和本質(zhì)屬性，因此，應(yīng)該參考所附的權(quán)利要求書，而不是上述說明書，作為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種香煙濾咀絲束，其包括醋酸纖維素絲束，該醋酸纖維素絲束具有大于280gcm/cm的平均解卷曲能和小于或等于0.030克/30分鐘的平均飛毛。
2.一種香煙濾咀絲束，其包括醋酸纖維素絲束，該醋酸纖維素絲束具有大于265gcm/cm的平均解卷曲能和小于或等于0.023克/30分鐘的平均飛毛。
3.一種香煙濾咀絲束，其包括醋酸纖維素絲束，該醋酸纖維素絲束具有大于250gcm/cm的平均解卷曲能和小于或等于0.017克/30分鐘的平均飛毛。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的香煙濾咀絲束，進(jìn)一步包括數(shù)值為2.5或更低的平均條至條壓降變異系數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的香煙濾咀絲束，進(jìn)一步包括數(shù)值為2.2或更低的平均條至條壓降變異系數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的香煙濾咀絲束，進(jìn)一步包括數(shù)值為1.75或更低的平均條至條壓降變異系數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的香煙濾咀絲束，進(jìn)一步包括數(shù)值為80堅(jiān)固度單位或更大的堅(jiān)固度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的香煙濾咀絲束，進(jìn)一步包括范圍在2-4之間的丹尼爾/絲。
9.一種香煙濾咀條，其包括根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的絲束。
10.一種香煙濾咀頭，其包括根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的絲束。
11.一種香煙，其具有包括根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的絲束的濾咀頭。
12.一種香煙濾咀絲束，其包括醋酸纖維素絲束，該醋酸纖維素絲束的平均UCE和平均飛毛的關(guān)系為飛毛Fly(g/30min)＜0.00009e(0.0209UCE)，飛毛值高達(dá)為0.06。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的香煙濾咀絲束，進(jìn)一步包括小于2.2的平均條至條壓降變異系數(shù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的香煙濾咀絲束，進(jìn)一步包括數(shù)值為80堅(jiān)固度單位或更大的堅(jiān)固度。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的香煙濾咀絲束，進(jìn)一步包括范圍在2-4之間的丹尼爾/絲。
16.一種香煙濾咀條，其包括根據(jù)權(quán)利要求12所述的絲束。
17.一種香煙濾咀頭，其包括根據(jù)權(quán)利要求12所述的絲束。
18.一種香煙，其具有包括根據(jù)權(quán)利要求12所述的絲束的濾咀頭。
全文摘要
一種香煙濾咀絲束是具有解卷曲能(UCE)和低飛毛的醋酸纖維素絲束。在一個(gè)實(shí)施方式中，平均UCE大于280，平均飛毛小于或等于0.030克/30分鐘。在另外一個(gè)實(shí)施方式中，平均UCE大于265，平均飛毛小于或等于0.023克/30分鐘。在另外一個(gè)實(shí)施方式中，平均UCE大于250，平均飛毛小于或等于0.017克/30分鐘。
文檔編號(hào)A24D3/00GK1981074SQ200580021119
公開日2007年6月13日 申請(qǐng)日期2005年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月25日
發(fā)明者菲利浦·I·L·卡埃奈恩, 謝麗爾·F·科拉羅, 蓋瑞·B·埃利森, 羅賓納·M·C·豪崗, 大衛(wèi)·O·庫(kù)茨車, 威廉·S·善德森, 馬克·E·斯卡波拉夫, 羅納德·T·斯蒂威爾 申請(qǐng)人:賽拉尼斯醋酸鹽有限公司