一種皮芯型聚乳酸煙用絲束和濾棒及其制備方法，絲束中的單根纖維是由內(nèi)芯和外皮構(gòu)成的皮芯型結(jié)構(gòu)，皮層和芯層主體樹脂均為聚乳酸，皮層樹脂和芯層樹脂的重量比為20∶80～40∶60，絲束皮層和芯層結(jié)晶度分別為3-25%和25-60%，皮層和芯層熔點(diǎn)分別為120-150oC和150-175oC。本發(fā)明專利技術(shù)相比現(xiàn)有技術(shù)最大的特點(diǎn)在于：它結(jié)合了芯層和皮層兩者的優(yōu)勢(shì)，芯層提供了較高的物理機(jī)械性能和耐熱性能，皮層提供了良好的可粘接性。可方便地使用常見增塑劑（如三醋酸甘油酯）進(jìn)行濾棒成型加工。此外，本發(fā)明專利技術(shù)提供的皮芯型聚乳酸絲束其芯層、皮層均具有良好的生物降解性能，為環(huán)境友好型煙用絲束。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于香煙過濾嘴材料及其制備
，具體涉及。
技術(shù)介紹
香煙過濾嘴是香煙的重要組成部分，它對(duì)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(duì)人體的傷害，還能改善煙氣的品質(zhì)。目前市場(chǎng)上的香煙過濾嘴材料主要有兩種:二醋酸纖維素和聚丙烯煙用絲束。用于香煙過濾嘴的二醋酸纖維素絲束過濾和吸附性能優(yōu)異，易于粘合成濾棒，所制備的濾棒綜合性能優(yōu)異，因此其得到廣泛應(yīng)用，占市場(chǎng)上煙用絲束的80%以上。但二醋酸纖維素絲束也存在以下不足:1)生產(chǎn)原料為多年生的優(yōu)質(zhì)木材，我國目前不能自給，主要依靠進(jìn)口，成本較高；2)在紡 絲的過程中采用溶液紡絲法，需要使用大量溶劑，既增加成本，又難免對(duì)環(huán)境造成污染；3)降解周期長(zhǎng)，與木材相比，醋纖絲束的降解性能較差，對(duì)環(huán)境造成的污染正逐步受到重視。聚丙烯煙用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(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)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(xiàn)。但聚丙烯煙用絲束存在明顯不足:1)聚丙烯分子結(jié)構(gòu)中無極性基團(tuán)，纖維表面光滑平整，因此其對(duì)煙氣中有害成分吸附性能差；2)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；3)由于聚丙烯的非極性和高結(jié)晶度特點(diǎn)，粘結(jié)性能較差，聚丙烯絲束濾棒成型加工工藝復(fù)雜。綜上，無論從資源的角度，還是減少環(huán)境污染的角度，尋找一種來源可再生、降解性能良好、吸附性能優(yōu)異的，價(jià)格又相對(duì)低廉的新型煙用絲束具有重要意義。聚乳酸是一種新型環(huán)保材料，具有良好的循環(huán)再生性和生物降解性。它以可再生的植物資源(玉米、小麥、甜菜、大米、土豆、山芋等)以及有機(jī)廢棄物(玉米芯或其他農(nóng)作物的根、莖、葉、皮等)為原料。聚乳酸纖維作為煙用絲束具有以下優(yōu)點(diǎn):1)原料來源廣，再生周期短的植物(如玉米等)以及有機(jī)廢棄物(玉米芯等)均可用于制備聚乳酸，從而可以擺脫了對(duì)木材和石油資源的依賴，符合可持續(xù)發(fā)展的要求；2)聚乳酸的生產(chǎn)能耗低于聚丙烯及二醋酸纖維素，是一種低資源環(huán)境負(fù)荷的高分子材料；3)聚乳酸能夠完全生物降解，降解周期短，不造成環(huán)境污染；4)聚乳酸具有良好的加工性能，可采用熔融紡絲法制備煙用絲束；5)吸附性能優(yōu)異，聚乳酸纖維表面含有豐富的極性基團(tuán)，具有微孔和粗糙感，在對(duì)煙氣的吸附過程中，同時(shí)具有物理吸附和化學(xué)吸附雙重效果。中國專利200610131699.0和200710055310.3介紹了以聚乳酸及其共聚物為原料制備煙用聚乳酸絲束、以及絲束濾棒加工成型的方法。將聚乳酸原料通過熔體紡絲、牽伸、卷曲和熱定型等制定了聚乳酸絲束，并以三醋酸甘油酯等為增塑劑/粘結(jié)劑進(jìn)行了濾棒加工成型。但其在實(shí)際生產(chǎn)和使用過程中存在以下問題1)絲束的耐熱性較差；2)濾棒的粘接性能和硬度較差。專利201010127357. 8通過在聚乳酸中添加結(jié)晶促進(jìn)劑進(jìn)行紡絲并制備成濾棒，但它所使用的膠粘劑為水性丙烯酸樹脂膠粘劑，在濾棒成型工藝中需要額外的加熱固化工藝，此外，水性丙烯酸樹脂膠粘劑中的殘余溶劑和單體在安全性方面存在一定缺陷。皮芯結(jié)構(gòu)的纖維結(jié)合了芯層和皮層兩者的優(yōu)點(diǎn)，從而可為解決上述缺陷提供可能——利用芯層提高絲束的耐熱性和物理機(jī)械性能，利用皮層提供絲束的粘接性能。中國專利201210196240. 4公開了一種皮芯型聚乳酸/聚丙烯煙用復(fù)合絲束及其制備方法，其內(nèi)芯采用聚丙烯骨架，提高了絲束的耐熱性和物理機(jī)械性能，但是其內(nèi)芯原料采用的聚丙烯不具有降解性，易對(duì)環(huán)境造成污染。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的正是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題而專門提供的，該煙用絲束芯層提供了良好的物理機(jī)械性能和耐熱性能，其皮層提供了良好的可粘接性能，且該絲束可方便地使用三醋酸甘油酯(目前醋纖濾棒成型中使用的增塑劑)在醋纖濾棒成型機(jī)上進(jìn)行加工成型。本專利技術(shù)的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的 一種皮芯型聚乳酸煙用絲束，絲束中的單根纖維是由內(nèi)芯和外皮構(gòu)成的皮芯型結(jié)構(gòu)(單根纖維截面外形為圓形或三角形)，其中皮層和芯層主體樹脂均為聚乳酸，皮層樹脂和芯層樹脂的重量比為20 80 60 40，絲束皮層和芯層結(jié)晶度分別為3-25%和25-60%(DSC法測(cè)定值)，皮層和芯層熔點(diǎn)分別為120-150°C和150-175°C，絲束線密度為3 6ktex，單絲線密度為2 6dtex,卷曲數(shù)為15 30個(gè)/25mm。本專利技術(shù)是通過皮層樹脂中聚乳酸中右旋單元的含量的提高或使用丙交酯與乙交酯或己內(nèi)酯共聚達(dá)到降低聚乳酸絲束纖維皮層的結(jié)晶度，提高其粘接性能。皮層樹脂為聚乳酸的一個(gè)規(guī)格或者多個(gè)規(guī)格的混合物，其中，右旋聚乳酸單元的含量為5-15%;聚乳酸的重均分子量為5-20萬，熔點(diǎn)為120-160°c，熔融指數(shù)為5-30g/10min(190°C, 2.16kg)。皮層樹脂也可以為丙交酯和乙交酯或己內(nèi)酯的二元共聚物或三元共聚物，其重量配比為丙交酯80-95%，乙交酯和己內(nèi)酯共為5-20%，乙交酯和己內(nèi)酯的兩者的配比為O :100-100 :0，共聚物重均分子量為5-20萬，熔點(diǎn)為120-160°C，熔融指數(shù)為5-30g/10min(190°C, 2.16kg)。本專利技術(shù)的芯層通過嚴(yán)格控制芯層樹脂中聚乳酸右旋單元的含量或向其中添加結(jié)晶促進(jìn)劑提高聚乳酸煙用絲束芯層的結(jié)晶度，提高其耐熱和物理機(jī)械性能。芯層樹脂為聚乳酸，其中右旋聚乳酸單元的含量小于3%，聚乳酸的重均分子量為5-20 萬，熔點(diǎn)為 150-170°C，熔融指數(shù)為 5_30g/10min (19(TC，2. 16kg). 芯層樹脂中添加一定量的結(jié)晶促進(jìn)劑，結(jié)晶促進(jìn)劑為滑石粉、水合硅酸鎂超細(xì)粉、蒙脫土、有機(jī)蒙脫土、納米碳酸鈣、白碳黑、淀粉、纖維素納米晶須等的一種或多種，其占芯層樹脂的重量比為O. 1-2%。上述聚乳酸煙用絲束的制備方法是將干燥后的皮層樹脂和芯層樹脂通過復(fù)合紡絲技術(shù)，制得皮芯型結(jié)構(gòu)的纖維；該纖維再經(jīng)過牽伸、卷曲、烘干定型等工序，得到皮芯型聚乳酸煙用絲束。具體的制備方法包括以下步驟 (I)紡絲原料的干燥將皮層樹脂和芯層樹脂分別與相應(yīng)的助劑進(jìn)行混合后干燥，使得水分含量小于400ppm。(2)復(fù)合紡絲將皮層樹脂送入一套紡絲系統(tǒng)，在170 210°C熔融、過濾后，經(jīng)計(jì)量泵定量輸入復(fù)合紡絲組件；同時(shí)，將芯層樹脂送入另一套紡絲系統(tǒng)，在200 220°C熔融、過濾后，經(jīng)計(jì)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(dòng)(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(shí)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)冷卻成型和上油采用工藝空調(diào)冷卻裝置對(duì)新紡出的絲束進(jìn)行冷卻成型，冷卻風(fēng)溫10 20°C ;通過轉(zhuǎn)動(dòng)的上油輪將油劑涂覆在絲束表面以改善后道可加工性。(4)卷繞在適宜的卷繞速率下對(duì)絲束卷繞后暫存于盛絲桶中，卷繞速率控制在300 1500m/min。(5)牽伸在一定溫度的水浴中對(duì)絲束進(jìn)行牽伸，牽伸溫度為50 80°C，牽伸倍率為2 3倍。(6)卷曲牽伸后的絲束進(jìn)入卷曲機(jī)進(jìn)行卷曲，卷曲溫度為75 85°C，卷曲蒸汽壓力為 O. 4 1. O kgf/cm2 ο(7)烘干定型烘干定型溫度在50_90°C，烘干定型時(shí)間5 15min。本專利技術(shù)提供的皮芯本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種皮芯型聚乳酸煙用絲束，絲束中的單根纖維是由內(nèi)芯和外皮構(gòu)成的皮芯型結(jié)構(gòu)，其特征在于：皮層和芯層主體樹脂均為聚乳酸，皮層樹脂和芯層樹脂的重量比為20∶80～60:40，絲束皮層和芯層結(jié)晶度分別為3?25%和25?60%，皮層和芯層熔點(diǎn)分別為120?150oC和150?175oC,絲束線密度為3～6ktex，單絲線密度為2～6dtex，卷曲數(shù)為15～30個(gè)/25mm。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種皮芯型聚乳酸煙用絲束，絲束中的單根纖維是由內(nèi)芯和外皮構(gòu)成的皮芯型結(jié)構(gòu)，其特征在于:皮層和芯層主體樹脂均為聚乳酸，皮層樹脂和芯層樹脂的重量比為20: 80 60:40，絲束皮層和芯層結(jié)晶度分別為3-25%和25_60%，皮層和芯層熔點(diǎn)分別為120-150°C和150-175°C，絲束線密度為3 6ktex，單絲線密度為2 6dtex，卷曲數(shù)為15 30 個(gè) /25mm。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的皮芯型聚乳酸煙用絲束，其特征在于:皮層樹脂為聚乳酸的一個(gè)規(guī)格或者多個(gè)規(guī)格的混合物，其中，右旋聚乳酸單元的含量為5-15% ;聚乳酸的重均分子量為5-20萬，熔點(diǎn)為120-160°C，熔融指數(shù)為5_30g/10min。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的皮芯型聚乳酸煙用絲束，其特征在于:皮層樹脂為丙交酯和乙交酯或己內(nèi)酯的二元共聚物或三元共聚物，其重量配比為丙交酯80-95%，乙交酯和己內(nèi)酯共為5-20%，乙交酯和己內(nèi)酯的兩者的配比為O:100-.100:0，共聚物重均分子量為5-20萬，熔點(diǎn)為120-160°C，熔融指數(shù)為5-30g/10min。4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的皮芯型聚乳酸煙用絲束，其特征在于:芯層樹脂為聚乳酸，其中右旋聚乳酸單元的含量小于3%，聚乳酸的重均分子量為5-20萬，熔點(diǎn)為150-170°C,熔融指數(shù)為 5-30g/10min。5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的皮芯型聚乳酸煙用絲束，其特征在于:芯層樹脂中添加一定量的結(jié)晶促進(jìn)劑，結(jié)晶促進(jìn)劑為滑石粉、水合硅酸鎂超細(xì)粉、蒙脫土、有機(jī)蒙脫土、納米碳酸鈣、白碳黑、淀粉、纖維素納米晶須等的一種或多種，其占芯層樹脂的重量比為0.1-2%。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的皮芯型聚乳酸煙用絲束，其特征在于:單根纖維截面外形為圓形或三角形。7....
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉惠民，王曉輝，趙獻(xiàn)忠，孫培健，楊松，聶聰，包旭東，王濤，何映鳴，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國煙草總公司鄭州煙草研究院，江蘇天圣達(dá)集團(tuán)無錫新合纖有限公司，紅塔煙草集團(tuán)有限責(zé)任公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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