一种皮芯型烟用丝束及其制备方法
文献发布时间：2024-04-18 19:48:15
技术领域
本发明涉及香烟过滤嘴材料制备领域，尤其是涉及一种皮芯型烟用丝束及制备方法。
背景技术
现有香烟减害降焦中，主要采用过滤嘴对香烟烟气进行过滤，减少人体吸入的有害成分。烟用丝束是生产香烟过滤嘴棒的重要材料，具有弹性好、无毒、无味、热稳定性高、吸阻小、截滤效果好、选择性好等优点。当前采用的烟用丝束材料有醋酸纤维、聚丙烯、聚乳酸。醋酸纤维性能稳定、口感好是市面上的主力，但其降焦油能力逊于纸滤嘴棒，但是醋酸纤维素是需要很多年才能分解的材料，聚丙烯的性能不及醋酸纤维，聚乳酸是一种新型的环保产品，具备再生性和生物降解性，有一定的发展前景。因此需要找到一种可以保留烟草香味、提高抽吸品质，同时性能优异的烟草丝束材料是目前发展的重点。
CN113584629 B公开了一种皮芯型烟用丝束，包括皮层和芯层；所述皮层包括醋酸纤维素；所述芯层由包括以下质量百分比的原料制备得到：98.5～99.98％的聚乳酸树脂、0.01～1％苯甲酸钠和0.01～0.5％水合硅酸镁超细粉。本发明提供的皮芯型烟用丝束的皮层采用醋酸纤维素，利用醋酸纤维素优异的耐温性能，能够避免聚乳酸烟用丝束在滤棒成型装备的压力、摩擦等剪切作用下软化，发生粘辊和粘刀现象；在芯层中添加苯甲酸钠和水合硅酸镁超细粉，作为成核剂，通过调控用量，协同提高聚乳酸的结晶度，从而进一步提高皮芯型烟用丝束的热稳定性，进而提高了烟用丝束的过滤性能。但是由于采用了醋酸纤维素其降解性能差，和未来发展趋势不太一致。
发明内容
本发明的目的是提供一种截滤效果好、性能优良的皮芯型烟用丝束及其制备方法。
本发明采用如下技术方案：
一种皮芯型烟用丝束，包括皮层和芯层，
所述皮层由以下质量份数的原料制备得到：
80～92份聚乳酸树脂
0.1～0.3份白炭黑
1～2份聚对苯二甲酰对苯二胺；
所述芯层由以下质量份数的原料制备得到：
80～85份的聚乳酸树脂
2～3份木质素
1～2份聚对苯二甲酰对苯二胺
0.1～0.3份白炭黑；
所述皮层与芯层的质量比为1∶1～15。
在芯层中加入木质素，利用木质素中多羟基等极性基团，可以增强对香烟中的极性物质的吸附，特别是苯酚类物质的吸附。
在皮层和芯层中加入聚对苯二甲酰对苯二胺，利用聚对苯二甲酰对苯二胺的优良性能，可以提高皮芯型烟用丝束的阻燃性能和耐热性能，增加皮层和芯层的熔点。
进一步地，所述芯层中木质素需要预处理，预处理过程为将工业木质素采用丙酮洗涤、水洗、干燥，得到预处理后的木质素，预处理可以对工业木质素进一步提纯，除去里面含有的小分子有机物，增强性能；优选地，对预处理后的木质素进行粉碎过筛，得到目数500～1200目粉末。
进一步地，所述芯层或皮层中对苯二甲酰对苯二胺为粉状，目数在500～1200目之间。
进一步地，所述芯层或皮层中白炭黑为气相疏水白炭黑，加入气相疏水白炭黑，提高芯层或皮层均一性，提高聚乳酸结晶度，同时由于其表面活性多，接触面积大，对有害物质的吸附性能增强，其疏水性能也降低了芯层的吸水性。
进一步地，所述木质素的干燥方法为太阳照射，风干，可以最大限度的保留木质素中极性基团。
本发明还提供一种上述皮芯型烟用丝束的制备方法，包括以下步骤：
(1)将皮层原料和芯层原料分别干燥，使水分含量低于150mg/kg；
(2)将皮层原料按照质量配比送入第一套纺丝系统，温度在200～300℃之间熔融，定量输入复合纺丝部件；将皮层原料按照质量配比送入第二套纺丝系统，温度在150～300℃之间熔融，定量输入复合纺丝部件；两种熔融后流体分别在独立的管道内流动，在出喷丝板时混合形成皮芯型复合纤维；
(3)将步骤(2)中复合纤维经过冷却，牵引，卷曲，烘干得到皮芯型烟用丝束。
进一步地，皮层和芯层原料需要完全混合后再送入纺丝系统。
进一步地，步骤(3)中牵引温度为60～95℃之间。
进一步地，步骤(3)中卷曲温度为70～100℃之间。
本发明与现有技术相比具有下列优点：
1、制备的烟用丝束对有害物质吸附性能好。
2、耐高温、耐热、阻燃性能好。
3、可降解。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步说明，本发明并不局限于实施例，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。
实施例1
一种皮芯型烟用丝束，包括皮层和芯层，
所述皮层由以下质量份数的原料制备得到：
80份聚乳酸树脂
0.1份气相疏水白炭黑
1份粉状聚对苯二甲酰对苯二胺，500～600目；
所述芯层由以下质量份数的原料制备得到：
80份的聚乳酸树脂
2份木质素
1份粉状聚对苯二甲酰对苯二胺，500～600目
0.1份气相疏水白炭黑；
所述皮层与芯层的质量比为1∶3。
所述芯层中木质素需要预处理，预处理过程为将工业木质素采用丙酮洗涤、水洗、干燥，得到预处理后的木质素。
上述皮芯型烟用丝束的制备方法，包括以下步骤：
(1)将皮层原料和芯层原料分别干燥，使水分含量低于150mg/kg；
(2)将皮层原料按照质量配比送入第一套纺丝系统，温度在200～250℃之间熔融，定量输入复合纺丝部件；将皮层原料按照质量配比送入第二套纺丝系统，温度在150～200℃之间熔融，定量输入复合纺丝部件；两种熔融后流体分别在独立的管道内流动，在出喷丝板时混合形成皮芯型复合纤维；
(3)将步骤(2)中复合纤维经过冷却，牵引，卷曲，烘干得到皮芯型烟用丝束。
上述皮层和芯层原料需要完全混合后再送入纺丝系统，步骤(3)中牵引温度为60～85℃之间，卷曲温度为70～90℃之间。
实施例2
一种皮芯型烟用丝束，包括皮层和芯层，
所述皮层由以下质量份数的原料制备得到：
92份聚乳酸树脂
0.3份气相疏水白炭黑
2份粉状聚对苯二甲酰对苯二胺，1000～1200目；
所述芯层由以下质量份数的原料制备得到：
85份的聚乳酸树脂
3份木质素，500～800目
2份粉状聚对苯二甲酰对苯二胺，100～1200目
0.3份气相疏水白炭黑；
所述皮层与芯层的质量比为1∶10。
所述芯层中木质素需要预处理，预处理过程为将工业木质素采用丙酮洗涤、水洗、干燥，得到预处理后的木质素，其中木质素的干燥方法为太阳照射，风干。
上述皮芯型烟用丝束的制备方法，包括以下步骤：
(1)将皮层原料和芯层原料分别干燥，使水分含量低于100mg/kg；
(2)将皮层原料按照质量配比送入第一套纺丝系统，温度在255～300℃之间熔融，定量输入复合纺丝部件；将皮层原料按照质量配比送入第二套纺丝系统，温度在250～300℃之间熔融，定量输入复合纺丝部件；两种熔融后流体分别在独立的管道内流动，在出喷丝板时混合形成皮芯型复合纤维；
(3)将步骤(2)中复合纤维经过冷却，牵引，卷曲，烘干得到皮芯型烟用丝束。
上述皮层和芯层原料需要完全混合后再送入纺丝系统，步骤(3)中牵引温度为86～95℃之间，卷曲温度为91～100℃之间。
实施例3
一种皮芯型烟用丝束，包括皮层和芯层，
所述皮层由以下质量份数的原料制备得到：
90份聚乳酸树脂
0.2份气相疏水白炭黑
1.5份粉状聚对苯二甲酰对苯二胺，800～1000目；
所述芯层由以下质量份数的原料制备得到：
83份的聚乳酸树脂
3份木质素
1份粉状聚对苯二甲酰对苯二胺，800～1000目
0.26份气相疏水白炭黑；
所述皮层与芯层的质量比为1∶15。
所述芯层中木质素需要预处理，预处理过程为将工业木质素采用丙酮洗涤、水洗、干燥，得到预处理后的木质素，其中木质素的干燥方法为太阳照射，风干。
上述皮芯型烟用丝束的制备方法，包括以下步骤：
(1)将皮层原料和芯层原料分别干燥，使水分含量低于150mg/kg；
(2)将皮层原料按照质量配比送入第一套纺丝系统，温度在240～270℃之间熔融，定量输入复合纺丝部件；将皮层原料按照质量配比送入第二套纺丝系统，温度在200～240℃之间熔融，定量输入复合纺丝部件；两种熔融后流体分别在独立的管道内流动，在出喷丝板时混合形成皮芯型复合纤维；
(3)将步骤(2)中复合纤维经过冷却，牵引，卷曲，烘干得到皮芯型烟用丝束。
上述皮层和芯层原料需要完全混合后再送入纺丝系统，步骤(3)中牵引温度为75～85℃之间，卷曲温度为81～90℃之间。
对比例1
对比例1与实施例2的不同是：去掉皮层和芯层中的聚对苯二甲酰对苯二胺组分，其他同其余同实施例2，不再赘述。
对比例2
对比例1与实施例2的不同是：去掉皮层和芯层中的白炭黑组分，其他同其余同实施例2，不再赘述。
对比例3
对比例1与实施例2的不同是：去掉芯层中的木质素组分，其他同其余同实施例2，不再赘述。
将实施例及对比例制备得到的烟用丝束制备成烟用过滤棒进行性能测试，结果见表1。
表1采用上述实施例及对比例制备得到的烟用丝束制备成烟用过滤棒测试的性能数据
由上表数据看出，对比例1的干热收缩率增大明显，其余数值均有一定降低，说明说明聚对苯二甲酰对苯二胺的加入，可以增强烟用过滤棒的耐热性能；对比例2的各数值均有一定降低，说明白炭黑的加入可以增强对香烟中大部分物质的吸附；对比例3的焦油量明显降低，其余数值均有一定降低，说明木质素的加入可以增强对香烟中的极性物质的吸附，特别是苯酚类物质等焦油的吸附。