專利名稱：一種皮芯型結(jié)構(gòu)的聚乳酸/聚丙烯煙用復(fù)合絲束及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于香煙過濾嘴復(fù)合材料及其制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及ー種皮芯型結(jié)構(gòu)的聚乳酸/聚丙烯煙用復(fù)合絲束及其制備方法。
背景技術(shù)：
香煙過濾嘴是香煙的重要組成部分，它對煙氣中的焦油等有過濾、阻擋和吸附作用，可減少煙氣中有害物質(zhì)對人體的傷害，還能改善煙氣的品質(zhì)。目前市場上的香煙過濾嘴材料主要有兩種ニ醋酸纖維素和聚丙烯煙用絲束。 ニ醋酸纖維素纖維濾嘴是ー種性能優(yōu)良、應(yīng)用普遍的過濾嘴。醋纖分子由含氧環(huán)結(jié)構(gòu)通過醚鍵連接而成，支鏈上含有強極性的こ?；?-OCOCH3)和羥基(-0H)，所以醋纖絲束對極性物質(zhì)具有較強的親合力，可以和焦油組分和低分子物質(zhì)進行化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)物牢牢留在纖維表面；同時，絲束表面具有微孔和粗糙感，在對煙氣的吸附過程中，同時具有物理吸附和化學(xué)吸附雙重效果，其過濾和吸附性能優(yōu)異，因此，ニ醋酸纖維素纖維是ー種性能優(yōu)良、應(yīng)用普遍的過濾嘴材料。但生產(chǎn)ニ醋酸纖維素的原材料是多年生的優(yōu)質(zhì)木材，我國目前不能自給，主要依靠進ロ，更重要的是，隨著國內(nèi)煙草企業(yè)產(chǎn)量的不斷擴大，對醋纖濾棒的需求量也與日俱增，但目前國內(nèi)的醋纖絲束生產(chǎn)企業(yè)并不能完全滿足煙草企業(yè)的需求，造成醋纖供應(yīng)緊張的局面，在一定程度上限制了我國煙草行業(yè)的進一歩發(fā)展。此外，木漿生產(chǎn)、纖維素酯化和醋酸纖維素紡絲伴隨較嚴重的污染問題，生產(chǎn)成本高，價格昂貴，與木材相比，醋酸纖維素的生物降解性能顯著劣化。聚丙烯煙用過濾絲束作為我國卷煙行業(yè)特有的一種過濾材料，在開發(fā)初期具有原材料充足，價格低廉等優(yōu)點而得到大力發(fā)展，并為我國煙草行業(yè)降本增效作出了巨大貢獻。但綜合來講，聚丙烯煙用絲束綜合性能與ニ醋酸纖維絲束仍有一定的差距，聚丙稀分子結(jié)構(gòu)是由亞甲基為支鏈組成的非極性柔性線型高分子，化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，無極性基團，對極性較強的物質(zhì)親合力較差；纖維表面光滑平整，絲束的物理吸附能力差，因此，聚丙烯絲束的吸附能力遠不如醋酸纖維，抽吸時有較強的辛辣味；另外，聚丙烯原料取自石油，屬不可再生資源，且使用后難降解，易造成污染。近年來，隨著煙草行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整，降焦工程的啟動及稅制的調(diào)整，我國香煙檔次不斷提高，低檔卷煙用量逐年下降，丙纖用量逐年降低，并趨向逐步退出市場。由此可見，在目前ニ醋酸纖維素纖維資源相對不足的情況下，卷煙行業(yè)迫切需要ー種綜合性能接近醋纖，價格又相對低廉的新型煙用絲束，部分替代醋纖用于中低檔卷煙的生產(chǎn)。聚乳酸是近年來國際上推出的新型環(huán)保產(chǎn)品，具有良好的循環(huán)再生性和生物降解性。聚乳酸纖維與醋纖結(jié)構(gòu)相似，分子表面含有豐富的極性基團，所以聚乳酸絲束對極性物質(zhì)具有較強的親合力，可以與焦油組分和低分子物質(zhì)進行化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)物牢牢留在纖維表面；同時，絲束表面具有微孔和粗糙感，在對煙氣的吸附過程中，同時具有物理吸附和化學(xué)吸附雙重效果。用聚乳酸材料所制濾棒吸附效果良好，濾棒接裝后，吸附性能、抽吸口感與醋纖相似，明顯優(yōu)于丙纖。目前國內(nèi)已有幾篇關(guān)于聚乳酸煙用絲束的專利，在專利號200610131699. O《一種香煙過濾嘴絲束及其制備方法》中介紹了聚乳酸樹脂原料紡制聚乳酸煙用絲束的エ藝和方法；在專利號200710055310. 3《一種煙用濾棒及其制備方法》中介紹了聚乳酸煙用絲束經(jīng)開松、粘合、包裹、切割和后處理制備出聚乳酸煙用濾棒的方法，但這兩篇專利中存在一些無法解決的問題。如在聚乳酸樹脂原料紡制聚乳酸煙用絲束的過程中，需在100°C左右的高溫下進行卷曲和烘干定型加工，以提高其卷曲性能和物理機械性能，而聚乳酸材料在高溫下的力學(xué)性能差，耐熱穩(wěn)定性差，經(jīng)不起高溫加工，造成紡制的聚乳酸煙用絲束性能變差，由此，在相同的濾棒吸阻、圓周及硬度等要求下，必須填充更多的絲束，在同等條件下，與ニ醋酸纖維素和聚丙烯煙用絲束所制濾棒相比，聚乳酸濾棒單支重量要重O. I O. 3克/支，相當(dāng)于出棒率要低20 50萬支/噸；由此還帶來輔助材料消耗量増加，包裝運輸成 本提高，經(jīng)濟效益降低等問題，從而對聚乳酸煙用絲束在卷煙上的應(yīng)用產(chǎn)生較大限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題而提供一種新的香煙過濾嘴復(fù)合絲束——皮芯型結(jié)構(gòu)的聚乳酸/聚丙烯煙用復(fù)合絲束及其制備方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的
ー種皮芯型結(jié)構(gòu)的聚乳酸/聚丙烯煙用復(fù)合絲束，該復(fù)合絲束中的單根纖維是內(nèi)芯為聚丙烯、外皮為聚乳酸的皮芯型結(jié)構(gòu)，單根纖維截面外形為圓形或三角形，其中聚丙烯占20% 80wt%，聚乳酸占80% 20wt% ;該復(fù)合絲束線密度為3. 5 5. 5ktex,單絲線密度為2 5dtex，卷曲數(shù)為18 28個/25mm，卷曲指數(shù)為55%。上述煙用復(fù)合絲束的制備方法是將干燥后的聚乳酸原料與聚丙烯原料通過復(fù)合紡絲技術(shù)，制得皮芯型結(jié)構(gòu)的復(fù)合纖維；該纖維再經(jīng)過牽伸、卷曲、烘干定型等エ序，得到聚乳酸/聚丙烯復(fù)合煙用絲束。具體的制備方法包括以下步驟
I.將熔融指數(shù)為2 4g/10min(190°C，2. 16 kg)，熔點為163 173°C的聚乳酸樹脂干燥至水分小于200ppm,干燥溫度60 120°C,干燥時間4 8小時。2.將干燥后的上述原料送入ー套紡絲系統(tǒng)，在200 220°C熔融、過濾后，經(jīng)計量泵定量輸入復(fù)合紡絲組件；同時，將聚丙烯樹脂送入另ー套紡絲系統(tǒng)，在250 275°C熔融、過濾后，經(jīng)計量泵定量輸入復(fù)合紡絲組件；兩種紡絲熔體在復(fù)合紡絲組件中隔離的腔內(nèi)分別流動(這種復(fù)合紡絲組件是現(xiàn)有技術(shù)中所用設(shè)備，相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)均備有該設(shè)備)，在出噴絲板時混合形成皮芯型結(jié)構(gòu)的復(fù)合纖維；噴絲板孔數(shù)為8000 15000，噴絲孔外形為圓型和三角型。3.采用エ藝空調(diào)冷卻裝置對新紡出的絲束進行冷卻成型，冷卻風(fēng)溫10 20°C;通過轉(zhuǎn)動的上油輪將油劑(ΤΑΚΕΜ0Τ0 0IL&FAT CO.，LTD公司的DELION牌油剤)涂覆在絲束表面以改善后道可加工性。4.在適宜的卷繞速率下對絲束卷繞后暫存于盛絲桶中，卷繞速率控制在300 1500m/mino5.在一定溫度的水浴中對絲束進行牽伸，牽伸溫度為50 80°C，牽伸倍率為2 3倍。6.牽伸后的絲束進入卷曲機進行卷曲，卷曲溫度為75 100°C，卷曲蒸汽壓カ為
O.4 I. O kgf/cm2。7.卷曲后的絲束烘干定型后得到上述聚乳酸/聚丙烯復(fù)合煙用絲束，烘干定型溫度在100 130°C，烘干定型時間10 15min。本發(fā)明提供的香煙過濾嘴復(fù)合絲束可直接通過已知的香煙過濾嘴成型機制成香 煙過濾嘴棒，生產(chǎn)的濾棒對煙氣中的有害物質(zhì)具有較強的吸附能力。經(jīng)煙氣分析，該絲束所制過濾嘴棒在香煙抽吸過程中，對煙氣中的有害物質(zhì)過濾吸附效果明顯，并保持卷煙的吸味沒有太大改變(檢測結(jié)果見下表)。
權(quán)利要求
1.ー種皮芯型結(jié)構(gòu)的聚乳酸/聚丙烯煙用復(fù)合絲束，其特征在于該復(fù)合絲束中的單根纖維是內(nèi)芯為聚丙烯、外皮為聚乳酸的皮芯型結(jié)構(gòu)，單根纖維截面外形為圓形或三角形，其中聚丙烯占20% 80wt%，聚乳酸占80% 20wt% ;該復(fù)合絲束線密度為3. 5 5. 5ktex，單絲線密度為2 5dtex，卷曲數(shù)為18 28個/25mm，卷曲指數(shù)為53_57%。
2.—種權(quán)利要求I所述的皮芯型結(jié)構(gòu)的聚乳酸/聚丙烯煙用復(fù)合絲束的制備方法，其特征在于將干燥后的聚乳酸原料與聚丙烯原料通過復(fù)合紡絲技術(shù)，制得皮芯型結(jié)構(gòu)的復(fù)合纖維；該纖維再經(jīng)過牽伸、卷曲、烘干定型エ序，得到聚乳酸/聚丙烯復(fù)合煙用絲束。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的皮芯型結(jié)構(gòu)的聚乳酸/聚丙烯煙用復(fù)合絲束的制備方法，其特征在于該制備方法的具體步驟如下 1)將熔融指數(shù)為2 4g/10min，熔點為163 173°C的聚乳酸樹脂干燥至水分小于200ppm，干燥溫度60 120°C，干燥時間4 8小時； 2)將干燥后的上述原料送入ー套紡絲系統(tǒng)，在200 220°C熔融、過濾后，經(jīng)計量泵定量輸入復(fù)合紡絲組件；同時，將聚丙烯樹脂送入另ー套紡絲系統(tǒng)，在250 275°C熔融、過濾后，經(jīng)計量泵定量輸入復(fù)合紡絲組件；兩種紡絲熔體在復(fù)合紡絲組件中隔離的腔內(nèi)分別流動，在出噴絲板時混合形成皮芯型結(jié)構(gòu)的復(fù)合纖維；噴絲板孔數(shù)為8000 15000，噴絲孔外形為圓型或三角型； 3)采用エ藝空調(diào)冷卻裝置對新紡出的絲束進行冷卻成型，冷卻風(fēng)溫10 20°C;通過轉(zhuǎn)動的上油輪將油劑涂覆在絲束表面以改善后道可加工性； 4)在300 1500m/min的卷繞速率下對絲束卷繞后暫存于盛絲桶中； 5)在一定溫度的水浴中對絲束進行牽伸，牽伸溫度為50 80°C，牽伸倍率為2 3倍; 6)牽伸后的絲束進入卷曲機進行卷曲，卷曲溫度為75 100°C，卷曲蒸汽壓カ為O.4 I. O kgf/cm2 ； 7)卷曲后的絲束烘干定型后得到上述聚乳酸/聚丙烯復(fù)合煙用絲束，烘干定型溫度在100 130°C，烘干定型時間10 15min。
全文摘要
一種皮芯型結(jié)構(gòu)的聚乳酸/聚丙烯煙用復(fù)合絲束及其制備方法，該聚乳酸/聚丙烯復(fù)合煙用絲束是采用復(fù)合紡絲技術(shù)，通過熔融紡絲法制得，制得的單根纖維的截面呈皮芯型結(jié)構(gòu)(芯為聚丙烯，皮為聚乳酸)，其絲束線密度為3.5～5.5ktex，單絲線密度為2～5dtex，卷曲數(shù)為18～28個/25mm，卷曲指數(shù)為0.55左右。由于采用皮芯型結(jié)構(gòu)，里面的聚丙烯作骨架，使復(fù)合絲束能在100℃左右的高溫下進行卷曲和烘干定型加工，得到卷曲性能和物理機械性能優(yōu)良的煙用絲束；此外，由于該絲束中的聚乳酸具有生物可降解的特點，可減少對環(huán)境造成的污染。
文檔編號D01F8/06GK102691121SQ201210196240
公開日2012年9月26日 申請日期2012年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月14日
發(fā)明者何映鳴, 劉惠民, 包旭東, 楊松, 聶聰, 趙獻忠 申請人:中國煙草總公司鄭州煙草研究院, 江蘇天圣達集團無錫新合纖有限公司