專利名稱：生物降解型香煙過濾嘴用非織造布及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種香煙過濾嘴用非織造布及其制備方法，且特別涉及一種生物 降解型香煙過濾嘴用非織造布及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著生活質(zhì)量的提高和環(huán)保意識的增強，人們越來越青睞綠色產(chǎn)品和可生物 降解產(chǎn)品。為提高香煙過濾嘴的過濾效率，業(yè)內(nèi)人士對香煙過濾材料進(jìn)行了系列 研究。目前己開發(fā)出了多種香煙過濾嘴材料。眾所周知，決定香煙過濾材料過濾 效率的關(guān)鍵在于過濾材料在嘴棒中形成的三維過濾通道及分子本身的結(jié)構(gòu)性能。 因此，從材料形成的三維過濾通道和分子的結(jié)構(gòu)性能入手對過濾材料進(jìn)行研究， 不失為開發(fā)香煙過濾材料的新途徑。
申請?zhí)枮?00610024267.X的中國發(fā)明專利，揭示了一種干法紙香煙濾棒及其
制備方法。濾芯基材采用的木漿纖維和熱熔性皮芯纖維，其中的熱熔性皮芯纖維
采用的是合成的PE、 PP、 LPET、 PET纖維或其復(fù)合纖維。我們知道，PE是乙烯
的聚合物，為直鏈型分子，分子鏈上無活性基團，分子鏈規(guī)整度及結(jié)晶度高，因
此PE纖維表面光滑，吸附性能差，且難生物降解；而PP同樣屬于直鏈型分子，
雖然分子鏈上存在甲基，但整個分子呈非極性，規(guī)整度高，缺乏活性基團，纖維
表面光滑，比表面積低，亦不能滿足生物降解及提高過濾效率的要求；LPET和
PET均屬于酯化纖維，雖然在比表面積上優(yōu)越于PE纖維和PP纖維，且分子鏈上
存在酯基，過濾效果上有所提高，但LPET和PET同樣難生物降解。因此，該發(fā)
明仍不滿足纖維完全生物降解的要求，成型的嘴棒接煙抽吸時難免存在異味和熱
塌陷等問題。
申請?zhí)枮?0105690.1的中國發(fā)明專利，公開了一種香煙過濾嘴用無紡布及其 制造方法。它由粗旦的丙綸纖維和滌綸纖維組成。采用混合開松，兩次梳理成網(wǎng)， 雙層疊網(wǎng)加溫加壓熱軋成布的工藝成型。該發(fā)明成型的無紡布用于成型過濾嘴棒 時，由于受材料本身性能的影響，仍然存在如下缺陷(1)丙綸纖維的分子鏈上缺乏活性和極性的基團，其生產(chǎn)的纖維表面光滑，不具有大的比表面積，因此對 煙氣中的有害成分過濾效率并不理想，接煙抽吸時仍然存在像丙纖嘴棒一樣的辛
辣味。同樣，滌綸纖維也存在類似丙綸纖維的部分缺陷；(2)丙綸纖維和滌綸纖 維都屬于難生物降解材料；(3)熱軋方式加壓成型的無紡布難免強度低，因此在 成型嘴棒時容易出現(xiàn)拉斷的現(xiàn)象，在很大程度上限制了嘴棒的生產(chǎn)效率。(4)熱 軋加壓方式成型的無紡布中難免存在部分沒有軋合點的短纖，成型的嘴棒在抽吸 時容易出現(xiàn)"掉粉"現(xiàn)象，因此對人的呼吸道系統(tǒng)存在一定的危害，且過濾效果 較差。
申請?zhí)枮?00610161608.8的中國發(fā)明專利，公開了一種煙用木漿無紡布。其 主原料為木漿纖維及高熔點合成纖維或/和人造纖維混合而成，通過膠粘劑交聯(lián)成 布。該發(fā)明施加膠粘劑后雖然解決了申請?zhí)枮?0105690.1的中國發(fā)明專利中容易 出現(xiàn)的"掉粉"問題，但除木漿纖維外的其它纖維仍然不能解決生物降解及環(huán)保 問題；另一方面，成型的無紡布壓縮回彈性低，嘴棒經(jīng)擠壓時容易出現(xiàn)孔洞變形； 再者，由于其主原料為木漿纖維，木漿纖維分子鏈上存在豐富的羥基，而羥基具 有很強的親水性，所以成型的嘴棒接煙抽吸時由于木漿纖維的羥基吸收了煙氣中 的大量水分，讓人感覺到煙氣干燥，吸味變差，且存在一個熱塌陷的問題。公開 號為CN1830340A的中國發(fā)明專利公開了一種高效降焦減害嘴棒及其生產(chǎn)設(shè)備， 采用的純木漿短纖直接成型復(fù)合棒，因此需要特殊的成型設(shè)備，其成型的復(fù)合嘴 棒在木漿纖維端在抽吸過程中容易出現(xiàn)熱塌陷，煙氣干燥。
申請?zhí)枮?6119261.5的日本發(fā)明專利，公開了以纖維素酯短纖維和粘結(jié)纖維 成型的織物結(jié)構(gòu)的層狀香煙過濾嘴材料。由于其原材料之一的纖維素纖維及酯化 纖維制造流程復(fù)雜，在制造過程中需利用到諸如己烷、甲苯(劇毒)等溶劑和諸 如吡啶、有機羧酸的堿金屬鹽等催化劑，因此對環(huán)境難免存在較大污染，所以以 纖維素酯纖維和酯化纖維為原材料并不理想。在成型方式上，由于本發(fā)明中沒有 利用粘合劑溶液進(jìn)一步粘合纖維，為防止掉粉，采用的濕法紡織技術(shù)成型，因此 成型的層狀材料還存在回彈性低、蓬松度差的問題。

發(fā)明內(nèi)容
4本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的回彈性低、蓬松度差、難生物降解的問題，本 發(fā)明提供了一種生物降解型香煙過濾嘴用非織造布及其制備方法，回彈性高、蓬 松度好、可生物降解。
本發(fā)明的技術(shù)方案為 一種生物降解型香煙過濾嘴用非織造布，基材為木槳 纖維50 70質(zhì)量份、高熔點聚乳酸纖維10 45質(zhì)量份、低熔點聚乳酸纖維5 20 質(zhì)量份、水溶性膠8 25質(zhì)量份，成品非織造布克重30 55g/m2，厚度1.0~2.5mm。 所述的木漿纖維為木漿板經(jīng)粉碎后的纖維，纖維長度2 8rnm，優(yōu)選長度為2~5mm。 所述的高熔點聚乳酸纖維長度為1 10mrn，優(yōu)選纖維長度為4 6mm，纖維熔融溫 度為170~200°C，線密度為1 8dtex，優(yōu)選線密度為2-6dtex。所述的低熔點聚乳酸 纖維切片后纖維長度l~8mm，特別優(yōu)選長度為3 6rnrn的纖維，纖維熔融溫度為 125~165°C，線密度為1 6dtex，優(yōu)選線密度為2~4 dtex。所述的高熔點聚乳酸纖維 與低熔點聚乳酸纖維比電阻<9408 (Q《m)，優(yōu)選比電阻<7><108 (Q'cm)的纖維， 纖維橫斷面形狀為三葉型、Y型、X型、星型、I型、T型、V型、A型，優(yōu)選纖 維截面形狀為三葉型、Y型、X型、T型。所述的水溶性膠為聚丙烯酸酯、聚丙烯 酸酯-苯乙烯共聚物、聚氨酯/聚丙烯酸酯中的一種或幾種。
所述的生物降解型香煙過濾嘴用非織造布的制備方法，步驟為
第一步，將粉碎篩選后的木漿纖維50~70質(zhì)量份、高熔點聚乳酸纖維10~45 質(zhì)量份、低熔點聚乳酸纖維5 20質(zhì)量份混合開松均勻；
第二步，混合開松均勻的復(fù)合纖維經(jīng)計量后輸送到氣流成網(wǎng)機成網(wǎng)；
第三步，通過熱輥整理布面并控制非織造布的厚度在1.5 2.0mrn;
第四步，通過噴淋桿上均勻排布的噴頭向非織造布正面施噴4~15質(zhì)量份的聚 丙烯酸酯及其共聚物膠液后經(jīng)第一道烘箱烘干初步熱合加固非織造布，烘箱溫度 12(M50。C;
第五步，通過負(fù)壓吸風(fēng)的方式在第一道烘箱尾部將非織造布翻網(wǎng)，對其反面 施噴4~15質(zhì)量份的聚丙烯酸酯及其共聚物膠液并進(jìn)入第二道烘箱烘干，烘箱溫度 120~150°C，最后在第二道烘箱尾部通過翻網(wǎng)進(jìn)入第三道烘箱進(jìn)行非織造布熟化膨 化，烘箱溫度150 185。C;第六步，非織造布從第三道烘箱出來后在室溫中冷卻定型，熱輥燙光布面后 巻繞形成克重30~55g/m2，厚度L5 2.0mm的非織造布。
有益效果
1. 采用可以生物降解的聚乳酸纖維取代傳統(tǒng)的巻煙非織造材料中的PP纖維、 PE纖維、PET纖維、纖維素酯纖維、酯化纖維等與木槳纖維制備的非織造布可實 現(xiàn)完全生物降解，不造成環(huán)境污染。
2. 由于低熔點聚乳酸纖維在13(TC左右的溫度下即開始熔融，因此在非織造 布中起到了粘合并增強布面強度的效果，可明顯降低膠液的施加量，從而縮短了 烘干時間并降低了能耗。而且由于施膠量的降低還可以降低膠液在纖維表面的附 著量，從而保護(hù)了纖維的表面結(jié)構(gòu)，保證了纖維較大的比表面積，這樣更有利于 提高濾棒的過濾和吸附效率，而且不影響煙味。而高熔點聚乳酸纖維的加入，利 用其良好的尺寸穩(wěn)定性及彈性，解決了以往非織造布濾棒在抽吸時容易出現(xiàn)熱塌
陷的問題，且保證了非織造布及用其成型的嘴棒具有好的回彈性和硬度。聚乳酸 纖維的加入克服了單純的木漿纖維羥基多、親水性強，成型的非織造布嘴棒抽吸 時讓人感到煙氣干燥、煙味變差的缺點，有效保證了煙氣質(zhì)量。
3. 非織造布成型過程中利用噴淋桿均勻地向非織造布正反兩面施噴了部分水 溶性膠，提高了非織造布強度，同時還克服了以往不加膠非織造布巻煙過濾嘴容 易出現(xiàn)的掉粉問題。
4. 本發(fā)明的非織造布經(jīng)分切后可在現(xiàn)有的絲束嘴棒成型機上直接成型，不需 對成型機進(jìn)行大的改造或重新研究新的成型設(shè)備。由于本發(fā)明的非織造布能很好 地保證強度，因此能保證嘴棒成型速度與絲束嘴棒成型速度一致，克服了以往非 織造布在成型嘴棒時速度難提高的問題。
具體實施例方式
提供下列實施例以進(jìn)一步闡述和解釋本發(fā)明，并且，不認(rèn)為以任何方式限定 本發(fā)明。除非特別指出，所有的用量均為質(zhì)量百分比。
一種生物降解型香煙過濾嘴用非織造布，基材為木槳纖維50 70質(zhì)量份、高
6熔點聚乳酸纖維10 45質(zhì)量份、低熔點聚乳酸纖維5 20質(zhì)量份、水溶性膠8~25 質(zhì)量份，成品非織造布克重30 55g/m2，厚度1.0 2.5mm。所述的木漿纖維為木漿 板經(jīng)粉碎后的纖維，纖維長度2 8mm，優(yōu)選長度為2~5mm。所述的高熔點聚乳酸 纖維長度為1 10mrn，優(yōu)選纖維長度為4 6rnm，纖維熔融溫度為170~200°C，線 密度為1 8dtex，優(yōu)選線密度為2 6dtex。所述的低熔點聚乳酸纖維切片后纖維長 度l 8mm，特別優(yōu)選長度為3~6mm的纖維，纖維熔融溫度為125~165°C，線密度 為1 6dtex，優(yōu)選線密度為2~4 dtex。所述的高熔點聚乳酸纖維與低熔點聚乳酸纖 維比電阻<9><108 (Q'cm)，優(yōu)選比電阻<7><108 (Q'cm)的纖維，纖維橫斷面形狀 為三葉型、Y型、X型、星型、I型、T型、V型、A型，優(yōu)選纖維截面形狀為三 葉型、Y型、X型、T型。所述的水溶性膠為聚丙烯酸酯、聚丙烯酸酯-苯乙烯共 聚物、聚氨酯/聚丙烯酸酯中的一種或幾種。
所述的生物降解型香煙過濾嘴用非織造布的制備方法，步驟為 第一步，將粉碎篩選后的木漿纖維50~70質(zhì)量份、高熔點聚乳酸纖維10-45 質(zhì)量份、低熔點聚乳酸纖維5~20質(zhì)量份混合開松均勻；
第二步，混合開松均勻的復(fù)合纖維經(jīng)計量后輸送到氣流成網(wǎng)機成網(wǎng)； 第三步，通過熱輥整理布面并控制非織造布的厚度在1.5~2.0mm; 第四步，通過噴淋桿上均勻排布的噴頭向非織造布正面施噴4 15質(zhì)量份的聚 丙烯酸酯及其共聚物膠液后經(jīng)第一道烘箱烘干初步熱合加固非織造布，烘箱溫度 120 150°C;
第五步，通過負(fù)壓吸風(fēng)的方式在第一道烘箱尾部將非織造布翻網(wǎng)，對其反面 施噴4~15質(zhì)量份的聚丙烯酸酯及其共聚物膠液并進(jìn)入第二道烘箱烘干，烘箱溫度 120~150°C，最后在第二道烘箱尾部通過翻網(wǎng)進(jìn)入第三道烘箱進(jìn)行非織造布熟化膨 化，烘箱溫度150~185°C;
第六步，非織造布從第三道烘箱出來后在室溫中冷卻定型，熱輥燙光布面后 巻繞形成克重30~55g/m2，厚度1.5~2.0mm的非織造布。
實施例1
首先選用纖維長度為2mm的木槳纖維，纖維熔融溫度為170°C、線密度為2dtex、比電阻〈9xl08 (Q.cm)、纖維橫斷面形狀為三葉型、纖維長度4mm的高熔 點聚乳酸纖維，纖維熔融溫度為125°C、線密度為2dtex、比電阻<9><108 (i>cm)、 纖維橫斷面形狀為三葉型、纖維長度3mm的低熔點聚乳酸纖維，然后按照質(zhì)量比 木漿纖維高熔點聚乳酸纖維低熔點聚乳酸纖維=70 : 10 : 20的比例混合開松均 勻，將混合開松均勻的復(fù)合纖維經(jīng)計量后輸送到氣流成網(wǎng)機成網(wǎng)；通過熱輥整理 布面并控制非織造布的厚度在1.5mm，通過噴淋桿上均勻排布的噴頭向非織造布 正面施噴占非織造布重量5%的聚丙烯酸酯膠液后經(jīng)第一道烘箱烘干初步熱合加 固非織造布，烘箱溫度12(TC，通過負(fù)壓吸風(fēng)的方式在第一道烘箱尾部將非織造布 翻網(wǎng)，對其反面施噴占非織造布4%的聚丙烯酸酯膠液并進(jìn)入第二道烘箱烘干，烘 箱溫度120°C，最后在第二道烘箱尾部通過翻網(wǎng)進(jìn)入第三道烘箱進(jìn)行非織造布熟化 膨化，烘箱溫度150。C，非織造布從第三道烘箱出來后在室溫中冷卻定型，熱輥燙 光布面后巻繞形成克重為40g/m2，厚度為1.83mm，硬挺度為116mm，彈性回復(fù) 率為43%。利用該非織造布成型的嘴棒吸阻為3卯0Pa，硬度為89%，圓周24.1mm， 外觀漂亮，嘴棒斷面無孔洞，非織造布在嘴棒中分布均勻，接煙后抽吸時無熱塌 陷、無異味，嘴棒各項指標(biāo)符合國家要求。
實施例2
首先選用纖維長度為5mm的木漿纖維，纖維熔融溫度為200°C、線密度為 6dtex、比電阻〈9xl08 (Q，cm)、纖維橫斷面形狀為Y型、纖維長度6mm的高熔點 聚乳酸纖維，纖維熔融溫度為165°C、線密度為4dtex、比電阻〈9xl08 (Q'cm)、 纖維橫斷面形狀為Y型、纖維長度6mm的低熔點聚乳酸纖維，然后按照質(zhì)量比木 漿纖維高熔點聚乳酸纖維低熔點聚乳酸纖維-60 :30 :10的比例混合開松均勻， 將混合開松均勻的復(fù)合纖維經(jīng)計量后輸送到氣流成網(wǎng)機成網(wǎng)；通過熱輥整理布面 并控制非織造布的厚度在2.0mm，通過噴淋桿上均勻排布的噴頭向非織造布正面 施噴占非織造布重量15%的聚丙烯酸酯-苯乙烯共聚物膠液后經(jīng)第一道烘箱烘干初 步熱合加固非織造布，烘箱溫度15(TC，通過負(fù)壓吸風(fēng)的方式在第一道烘箱尾部將 非織造布翻網(wǎng)，對其反面施噴占非織造布15%的聚丙烯酸酯膠液并進(jìn)入第二道烘 箱烘干，烘箱溫度15(TC，最后在第二道烘箱尾部通過翻網(wǎng)進(jìn)入第三道烘箱進(jìn)行非
8織造布熟化膨化，烘箱溫度185。C，非織造布從第三道烘箱出來后在室溫中冷卻定
型，熱輥燙光布面后巻繞形成克重為42g/m2，厚度為1.91mm，硬挺度為128mm，
彈性回復(fù)率為48%。利用該非織造布成型的嘴棒吸阻為3800Pa，硬度為90%，圓
周24.1mm，外觀漂亮，嘴棒斷面無孔洞，非織造布在嘴棒中分布均勻，接煙后抽
吸時無熱塌陷、無異味，嘴棒各項指標(biāo)符合國家要求。 實施例3
選用木漿纖維高熔點聚乳酸纖維低熔點聚乳酸纖維=50 : 45 : 5，施噴占
非織造布重量20%的聚丙烯酸酯及其共聚物膠液，經(jīng)氣流成網(wǎng)、烘干熟化膨化、
冷卻定型的非織造布，其克重為45g/m2，厚度為1.84mm，硬挺度為143mm，彈
性回復(fù)率為54%。利用該非織造布成型的嘴棒吸阻為3600Pa，硬度為92%，圓周
24.1mm，外觀漂亮，嘴棒斷面無孔洞，非織造布在嘴棒中分布均勻，接煙后抽吸
時無熱塌陷、無異味，嘴棒各項指標(biāo)符合國家要求。 實施例4
選用木漿纖維高熔點聚乳酸纖維低熔點聚乳酸纖維=50 : 40 : 10，施噴占 非織造布重量15%的聚丙烯酸酯及其共聚物膠液，經(jīng)氣流成網(wǎng)、烘干熟化膨化、 冷卻定型的非織造布，其克重為43g/m2，厚度為1.92mm，硬挺度為137mm，彈 性回復(fù)率為51%。利用該非織造布成型的嘴棒吸阻為3800Pa，硬度為90%，圓周 24.1mm，外觀漂亮，嘴棒斷面無孔洞，非織造布在嘴棒中分布均勻，接煙后抽吸 時無熱塌陷、無異味，嘴棒各項指標(biāo)符合國家要求。
從以上實施例可以看出，加入高熔點聚乳酸纖維和低熔點聚乳酸纖維可以明 顯提高非織造布的壓縮回彈性，成型的嘴棒外觀圓度好、吸阻穩(wěn)定、硬度高，符 合國家標(biāo)準(zhǔn)。嘴棒接煙抽吸時無異味和熱塌陷，煙味純正，用棄后的濾嘴可很快 生物降解，對環(huán)境不造成污染。該發(fā)明的非織造布用于成型復(fù)合嘴棒時仍具有以 上優(yōu)點。
在不超出本發(fā)明的精神和范圍的基礎(chǔ)上，可以對本發(fā)明作出更多的纖維比例、 膠液施加量的調(diào)整，這對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見的。這里描述的具 體實施方式僅作為實施例被提出，僅依照所附權(quán)利要求連同其全部等同物的范圍 而將本發(fā)明限制在權(quán)利要求書所要求的范圍內(nèi)。
9
權(quán)利要求
1.一種生物降解型香煙過濾嘴用非織造布，其特征在于，基材為木槳纖維50～70質(zhì)量份、高熔點聚乳酸纖維10～45質(zhì)量份、低熔點聚乳酸纖維5～20質(zhì)量份、水溶性膠8～25質(zhì)量份，成品非織造布克重30～55g/m2，厚度1.0～2.5mm。
2. 如權(quán)利要求1所述的生物降解型香煙過濾嘴用非織造布，其特征在于，所述的木漿 纖維為木漿板經(jīng)粉碎后的纖維，纖維長度2 8mm。
3. 如權(quán)利要求1所述的生物降解型香煙過濾嘴用非織造布，其特征在于，所述的高熔 點聚乳酸纖維長度為l~10mm，纖維熔融溫度為170~200°C，線密度為 1 8dtex，比電阻< 9xl08 (Q'cm)，纖維橫斷面形狀為三葉型、Y型、X型、星型、I型、T型、V型、A型。
4. 如權(quán)利要求1所述的生物降解型香煙過濾嘴用非織造布，其特征在于，所述的低熔 點聚乳酸纖維長度為1 8mm，纖維熔融溫度為125~165°C，線密度為1 6dtex，比電阻< 9xl08 (Q.cm)，纖維截面形狀為三葉型、Y型、X型、星型、I型、T型、V型、A型。
5. 如權(quán)利要求1所述的生物降解型香煙過濾嘴用非織造布，其特征在于，所述的水溶 性膠為聚丙烯酸酯、聚丙烯酸酯-苯乙烯共聚物、聚氨酯/聚丙烯酸酯中的1一種或幾種。
6. 如權(quán)利要求1所述的生物降解型香煙過濾嘴用非織造布的制備方法，其特征在于， 步驟為-第一步，將粉碎篩選后的木漿纖維50 70質(zhì)量份、高熔點聚乳酸纖維10 45質(zhì)量份、 低熔點聚乳酸纖維5~20質(zhì)量份混合開松均勻；第二步，混合開松均勻的復(fù)合纖維經(jīng)計量后輸送到氣流成網(wǎng)機成網(wǎng)；第三步，通過熱輥整理布面并控制非織造布的厚度在1.2 2.5mrn;第四步，非織造布正面施噴4~15質(zhì)量份的聚丙烯酸酯及其共聚物類膠液后經(jīng)第一道 烘箱烘干；第五步，烘干后的非織造布翻網(wǎng)后，對其反面施噴4~15質(zhì)量份的聚丙烯酸酯及其共 聚物類膠液并進(jìn)入第二道烘箱烘干，隨后進(jìn)入第三道烘箱進(jìn)行熟化膨化；第六步，冷卻定型，熱燙光布面，形成克重30~55g/m2，厚度1.5 2.0mm的非織造布。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種生物降解型香煙過濾嘴用非織造布及其制備方法，基材為木漿纖維50～70質(zhì)量份、高熔點聚乳酸纖維10～45質(zhì)量份、低熔點聚乳酸纖維5～20質(zhì)量份、水溶性膠8～25質(zhì)量份，成品非織造布克重30～55g/m²，厚度1.0～2.5mm。所述的生物降解型香煙過濾嘴用非織造布的制備方法按配方將纖維開松，采用氣流成網(wǎng)法成網(wǎng)，在非織造布的正反兩面施水溶性膠烘干、冷卻、定型后得到成品。所得非織造布具有回彈性好、蓬松度高、尺寸穩(wěn)定性佳、強度滿足嘴棒高速成型要求、對環(huán)境無污染等優(yōu)點。
文檔編號D04H1/64GK101624756SQ20091018440
公開日2010年1月13日 申請日期2009年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月6日
發(fā)明者偉 丁, 朱網(wǎng)云, 束葉俊, 王國平, 石云良, 范忠輝, 蔣玉珍, 貢海坤, 趙丹辰, 顏金華 申請人:大亞科技股份有限公司