專(zhuān)利名稱(chēng)：可生物降解的煙用纖維材料及香煙過(guò)濾嘴的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種煙用纖維材料及利用該纖維材料所制成的香煙過(guò)濾嘴，所述煙用 纖維材料和香煙過(guò)濾嘴采用以聚丁二酸丁二醇酯(PBQ聚合物與聚乳酸聚合物組成的合 金材料為基材樹(shù)脂，具有優(yōu)良的生物降解性。
背景技術(shù)：
香煙過(guò)濾嘴具有過(guò)濾、阻擋和吸附煙氣中煙堿、焦油等有害成分的作用，好的過(guò)濾 嘴材料除具有上述作用外，還應(yīng)該能改善煙氣的口感，減少煙氣對(duì)口腔的刺激及對(duì)人體健 康的傷害。作為一個(gè)比較成熟的技術(shù)，目前用于制造香煙過(guò)濾嘴的材料一般是以醋酸纖維 素纖維和聚丙烯纖維為原料，從加工性能和最終生產(chǎn)過(guò)濾嘴的綜合使用性能考慮，以醋酸 纖維素纖維為首選，在中高檔卷煙中多使用醋酸纖維素纖維濾嘴。在香煙吸完后剩下的過(guò)濾嘴部分是要丟棄的，而醋酸纖維素纖維和聚丙烯纖維在 自然環(huán)境中很難被生物降解，香煙在背負(fù)有害人體健康的罪名的基礎(chǔ)上，同時(shí)還造成了對(duì) 環(huán)境的污染。人類(lèi)不能完全離開(kāi)香煙，除了減少香煙本身對(duì)人體的危害以外，解決濾嘴丟棄 帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題就成為香煙行業(yè)必須面對(duì)的課題。另一方面，醋酸纖維素纖維是以?xún)?yōu)質(zhì)木材為原料得到的化工產(chǎn)品，從木材到纖維 素再到酯化的醋酸纖維素需要消耗大量的木材原料，而生產(chǎn)環(huán)節(jié)中也伴隨著很多污染問(wèn) 題。所以，無(wú)論是從木材資源匱乏，還是從改善環(huán)境污染角度出發(fā)，尋找替代現(xiàn)有的醋 酸纖維素和聚丙烯纖維原料的可生物降解材料，制造出可降解的香煙過(guò)濾嘴，至少在環(huán)境 保護(hù)方面降低香煙生產(chǎn)所帶來(lái)的危害，是香煙生產(chǎn)行業(yè)急需解決的問(wèn)題。香煙過(guò)濾嘴的生產(chǎn)工藝主要包括對(duì)原料實(shí)施熔融紡絲制成煙用絲束，以及增塑定 型制棒最終加工成過(guò)濾嘴棒的工藝過(guò)程，原料的可紡性能，即，是否容易紡成細(xì)旦纖維，以 及纖維絲束的牽伸性能和粘合效果，最終都將影響濾棒和濾嘴的綜合性能，包括濾過(guò)性能， 以及外觀、硬度和空阻等機(jī)械性能。醋酸纖維素纖維就是由于這些性質(zhì)的優(yōu)異，才被選擇成 為香煙過(guò)濾嘴的主要加工原料。在尋找其替代材料時(shí)，既具有生物降解性，還必須滿(mǎn)足過(guò)濾 嘴棒加工要求，是缺一不可的二個(gè)條件。乳酸類(lèi)聚合物，例如聚乳酸(PLA)或相關(guān)共聚物在自然條件下或人體條件下可完 全生物降解，早已是公知的可降解材料。中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)200610131699. 0和200710055310. 3 中公開(kāi)了一種利用乳酸類(lèi)聚合物樹(shù)脂制造香煙過(guò)濾嘴絲束纖維以及煙用濾棒的技術(shù)。雖 然該在先公開(kāi)的專(zhuān)利申請(qǐng)教導(dǎo)了乳酸類(lèi)聚合物可以用于香煙過(guò)濾嘴的加工，且與已經(jīng)商業(yè) 化的醋酸纖維素濾棒和聚丙烯濾棒相比，所述聚乳酸香煙濾棒不僅具有可完全生物降解和 生產(chǎn)成本低廉的優(yōu)勢(shì)，而且制成的濾棒在濾過(guò)性能和物理機(jī)械性能方面都顯示良好的結(jié) 果，但是從其說(shuō)明書(shū)記載內(nèi)容可以看到，該技術(shù)方案中采用的主體樹(shù)脂是聚乳酸的一個(gè)規(guī) 格或多個(gè)規(guī)格的混合物，或是丙交酯與己內(nèi)酯、丙交酯，或丙交酯與己內(nèi)酯和乙交酯的共聚 物，這些樹(shù)脂都是由內(nèi)酯聚合而成，制備的聚合物是無(wú)規(guī)聚合物，這種材料脆性大，易水解，加工時(shí)要求材料的含水量低于萬(wàn)分之零點(diǎn)五，而且這種材料耐熱性能差，熱變型溫度很低 (只有58°C )。由于煙用絲束需要一定的柔性和較好的形變，以及要求具有較高的耐熱性， 對(duì)于香煙企業(yè)推廣生產(chǎn)上述在先公開(kāi)的乳酸類(lèi)聚合物香煙嘴棒原料仍有很多不盡人意和 有待改進(jìn)的地方。聚丁二酸丁二醇酯(PBQ是一種可完全生物降解的聚合物，它可以在細(xì)菌或酶的 作用下最終降解為二氧化碳和水等物質(zhì)，所以目前開(kāi)始在塑料領(lǐng)域使用，以緩解傳統(tǒng)塑料 對(duì)環(huán)境造成的污染。根據(jù)目前的研究和報(bào)道，PBS塑料可制備膜類(lèi)包裝材料，例如可降解塑 料袋、一次性餐具的片材原料等；PBS塑料還可以在農(nóng)用地膜方面以及一些日用雜品方面應(yīng)用。中國(guó)專(zhuān)利CN 200610026044. 7中公開(kāi)了一種可生物降解的復(fù)合及改性樹(shù)脂及其 制備方法以及該復(fù)合改性樹(shù)脂的用途。該專(zhuān)利提供的可生物降解的復(fù)合及改性樹(shù)脂由 10-73. 5%聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、5-60%聚乳酸(PLA)、5_35%變性淀粉、9-29. 85%活 化無(wú)機(jī)填料和0. 15-1. 5%添加助劑組成，經(jīng)設(shè)定條件的螺桿擠出造粒，可制備成吹塑專(zhuān)用 樹(shù)脂。根據(jù)該專(zhuān)利提供的方案，將PBS和PLA按照特定的比例復(fù)合，并在確定的加工助劑作 用下，具有很好的耐熱性和剛性，適合作為吹塑專(zhuān)用樹(shù)脂，并且由于其生物可降解性，可以 取代現(xiàn)有塑料產(chǎn)品。由于香煙過(guò)濾嘴的特殊要求，在本發(fā)明申請(qǐng)日以前，有關(guān)PBS或PBS與PLA復(fù)合材 料在香煙過(guò)濾嘴加工中的應(yīng)用還沒(méi)有記載。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種可生物降解的煙用纖維材料，以及利用 該纖維絲束加工而成的香煙過(guò)濾嘴，所用原料為聚丁二酸丁二醇酯和聚乳酸復(fù)合的高分子 聚合物，所提供的香煙過(guò)濾嘴具有與目前通用的香煙過(guò)濾嘴性能相當(dāng)，而丟棄的煙蒂可被 環(huán)境中微生物分解，利于對(duì)環(huán)境的保護(hù)。本發(fā)明還提供了制造上述可生物降解的煙用纖維材料及香煙過(guò)濾嘴的方法，針對(duì) 聚丁二酸丁二醇酯與聚乳酸復(fù)合產(chǎn)品的性質(zhì)，摸索和提出了對(duì)制造工藝的條件和參數(shù)的確 定，確保所制造的香煙過(guò)濾嘴產(chǎn)品能達(dá)到目前通用的香煙過(guò)濾嘴的性能標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明提供了一種可生物降解的煙用纖維材料，其原料組成包括l-99wt%的聚丁 二酸丁二醇酯聚合物、l_99wt %的聚乳酸聚合物和0-3wt %的穩(wěn)定劑，該煙用纖維材料是所 述原料經(jīng)熔融紡絲工藝加工而成。根據(jù)本發(fā)明的方案，本案申請(qǐng)人將二種均具有生物降解性的聚合物材料有機(jī)地復(fù) 合后作為基本原料，對(duì)加工工藝進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整和改變，提供一種煙用纖維材料(絲束)以及 香煙用濾棒，可以生產(chǎn)出香煙濾棒和過(guò)濾嘴，進(jìn)而取代現(xiàn)有的醋酸纖維素或丙烯酸纖維用 于香煙過(guò)濾嘴，設(shè)置這種過(guò)濾嘴的香煙在綜合性能達(dá)到醋酸纖維素過(guò)濾嘴的水平同時(shí)，該 過(guò)濾嘴在丟棄后能盡快被降解，應(yīng)用在香煙行業(yè)，對(duì)于保護(hù)環(huán)境將產(chǎn)生更顯著的社會(huì)效益。 申請(qǐng)人:的研究結(jié)果顯示，在聚乳酸材料中加入適量的聚丁二酸丁二醇酯(PBS)，可以有效地 提高聚乳酸的韌性和耐水性。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述原料組成包括5-95wt%的聚丁 二酸丁二醇酯聚合物和5-95wt%的聚乳酸聚合物。結(jié)合煙用纖維絲束和過(guò)濾嘴的特定技術(shù)要求，發(fā)明人的研究結(jié)果顯示，本發(fā)明的煙用纖維和過(guò)濾嘴原料可以采用完全均聚的聚丁二酸丁二醇酯和聚乳酸，也可以使用聚合 物分子鏈中存在適當(dāng)其它單體的聚合鏈節(jié)，以利于提高原料的加工性能和最終濾棒和過(guò)濾 嘴產(chǎn)品的相關(guān)指標(biāo)。具體地，本發(fā)明用于制造煙用絲束的復(fù)合材料可以滿(mǎn)足以下定義之一 或全部所述聚丁二醇丁二酸酯聚合物為分子鏈中丁二酸丁二醇酯鏈節(jié)的量不少于總鏈 節(jié)數(shù)的70%的高分子聚合物，且其重均分子量為5-35萬(wàn)，分散指數(shù)1. 2-3. 0 ；所述聚乳酸聚合物為分子鏈中乳酸鏈節(jié)的不少于總鏈節(jié)數(shù)的70%的高分子聚合 物，且其重均分子量為5-30萬(wàn)，分散指數(shù)1. 2-3. 0。根據(jù)本發(fā)明的方案，所述聚丁二醇丁二酸酯聚合物的分子鏈中丁二酸丁二醇酯鏈 節(jié)的量不少于總鏈節(jié)數(shù)的70%，其余為二元酸、二元醇或其混合物聚合而成的共聚鏈節(jié)。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方案，當(dāng)所述聚丁二酸丁二醇酯聚合物分子鏈含有除丁二酸丁 二醇酯以外的共聚鏈節(jié)時(shí)，形成所述共聚鏈節(jié)的單體中，形成所述共聚鏈節(jié)的單體中，二元 酸選自C2-C12的脂肪族二元酸、芳香族二元酸或它們的混合物；二元醇選自C2-C12的脂肪 族二元醇或它們的混合物。作為非限制性示例，所述二元酸包括乙二酸、1，2-丙二酸、1，3-丙二酸、戊二酸、 己二酸、壬二酸、癸二酸、十一碳二元酸、十二碳二元酸、富馬酸、馬來(lái)酸、苯二甲酸、萘二甲 酸等或其混合物；所述二元醇包括乙二醇、丙二醇、戊二醇、己二醇、癸二醇等或其混合物。更優(yōu)選地，所述形成共聚鏈節(jié)的單體選自乙二酸、丙二酸、己二酸、富馬酸、苯二甲 酸、乙二醇、丙二醇或己二醇等，或它們的多種混合物。根據(jù)本發(fā)明的方案，所述聚乳酸聚合物的分子鏈中乳酸鏈節(jié)的量不少于總鏈節(jié)數(shù) 的70%，其余為能與乳酸進(jìn)行共聚的單體物質(zhì)聚合而成的共聚鏈節(jié)。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方案，當(dāng)所述聚乳酸聚合物的分子鏈上含有除乳酸鏈節(jié)以外的 共聚鏈節(jié)時(shí)，所述形成共聚鏈節(jié)單體物質(zhì)可包括乙交酯、ε -己內(nèi)酯、乙二醇、丙二醇、乙醇 酸、乙二醇單甲醚等或其混合物。上述用于制造煙用纖維材料(絲束)的二種高分子聚合物原料均可按照公知的方 法制備或商購(gòu)得到。例如，中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利01144133. X中公開(kāi)了 一種利用丁二酸和丁 二醇為單體原 料，經(jīng)常壓酯化(縮合)再減壓聚合制備聚丁二酸丁二醇酯(PBS)的方法，中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng) 200710049370. 4中也公開(kāi)了一種制備高分子量PBS的方法，按照這些現(xiàn)有技術(shù)的方法制備 得到的聚丁二酸丁二醇酯聚合物均可滿(mǎn)足本發(fā)明原料要求，在此將上述公開(kāi)內(nèi)容并入本發(fā) 明。對(duì)于含有所述二元酸和/或二元醇共聚鏈節(jié)的PBS聚合物，也可以通過(guò)聚合反應(yīng)、擴(kuò)鏈 反應(yīng)等化學(xué)過(guò)程實(shí)現(xiàn)非常方便地制備得到，且不同鏈節(jié)之間至少有一個(gè)化學(xué)鍵連接。例如 按照以上文獻(xiàn)記載的方法，在丁二酸與丁二醇的縮合反應(yīng)體系中加入確定比例的二元酸和 /或二元醇，進(jìn)一步聚合即可使聚合產(chǎn)物中含有所要求比例的聚合物鏈節(jié)。另一種聚合物材料，聚乳酸或含共聚鏈節(jié)的聚乳酸聚合物也可以按照公知方法制 備或來(lái)自商購(gòu)，前者已經(jīng)是普遍公知并且使用多年的聚合物材料，是一種可以方便商購(gòu)或 按照成熟方法合成得到的聚合物產(chǎn)品，而含共聚鏈節(jié)的聚乳酸聚合物則可以按照很多已經(jīng) 公開(kāi)的方法使按一定比例混合的單體原料聚合得到，從而很容易地制備具有所要求的鏈節(jié) 比例的共聚產(chǎn)物，也可以在公開(kāi)文獻(xiàn)及相關(guān)聚合反應(yīng)的基礎(chǔ)理論教導(dǎo)下通過(guò)聚合反應(yīng)、擴(kuò)鏈反應(yīng)等化學(xué)過(guò)程實(shí)現(xiàn)非常方便地制備得到，且不同鏈節(jié)之間至少有一個(gè)化學(xué)鍵連接。例 如按照發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)CN 200610016643.0中公開(kāi)的聚合反應(yīng)方法，將乳酸與所選擇確定的 聚合單體按照要求的比例實(shí)現(xiàn)共聚。本發(fā)明提供的煙用纖維材料(絲束)所利用的原料中，除上述純均聚或含有共聚 酯鏈節(jié)的PBS聚合物和聚乳酸聚合物材料外，還可以添加適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定劑，所述的穩(wěn)定劑指 能提高嘴棒材料包括PBS和聚乳酸及共聚物物在加工、儲(chǔ)存和使用過(guò)程中穩(wěn)定性的物質(zhì)， 包括但不限于熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑和抑酸劑，例如可以包括磷酸、亞磷酸、次亞磷酸、焦磷 酸、磷酸銨、磷酸三甲酯、磷酸二甲酯、磷酸三苯酯、磷酸二苯酯、亞磷酸三苯酯、亞磷酸二苯 酯、亞磷酸銨、磷酸二氫銨、抗氧劑1010(四[亞甲基3-(3'，5' -二叔丁基-4-羥苯基) 丙酸酯]甲烷)、抗氧劑1222 (3，5- 二叔丁基-4-羥苯基磷酸二乙酯)、抗氧劑1076 ( β - (3， 5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸正十八碳醇酯)、抗氧劑1425(雙(3，5-二叔丁基-4-羥 基芐基磷酸單乙酯)鈣)、長(zhǎng)鏈含磷硫化合物Η-MOD、環(huán)氧聚丁二烯、環(huán)氧亞麻子油、環(huán)氧大 豆油、1，2_環(huán)氧基-3-苯氧基丙烷、氫氧化鎂、氫氧化鋁、氧化鈣、氨基樹(shù)脂等或它們的任意 混合物。優(yōu)選地，所述穩(wěn)定劑包括磷酸三甲酯、磷酸三苯酯、亞磷酸三苯酯、抗氧劑1010、抗 氧劑1076、H-M0D、環(huán)氧亞麻子油、環(huán)氧大豆油、1，2_環(huán)氧基-3-苯氧基丙烷、氫氧化鎂、氨基 樹(shù)脂等或它們的任意混合物。發(fā)明人的研究結(jié)果顯示，滿(mǎn)足以上定義的聚丁二酸丁二醇酯聚合物和聚乳酸聚合 物的復(fù)合材料具有良好的成型加工性能，因而按照目前對(duì)聚丙烯纖維的類(lèi)似紡絲工藝可以 制造滿(mǎn)足香煙過(guò)濾嘴標(biāo)準(zhǔn)的煙用纖維材料絲束。在此基礎(chǔ)上，本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種利 用該煙用纖維絲束為原料，經(jīng)定型加工制成的可生物降解的香煙過(guò)濾嘴棒。本發(fā)明同時(shí)還提供了設(shè)置有上述以均聚PBS或含有共聚鏈節(jié)的PBS聚合物與均聚 聚乳酸或含有共聚鏈節(jié)的聚乳酸聚合物為原料的可生物降解過(guò)濾嘴的香煙產(chǎn)品，吸煙者丟 棄的過(guò)濾嘴在自然環(huán)境中能短時(shí)間內(nèi)被分解，在滿(mǎn)足香煙生產(chǎn)的同時(shí)也解決了目前香煙遺 棄物對(duì)環(huán)境的污染影響。制造本發(fā)明可生物降解的煙用纖維絲束的方法包括如下步驟將干燥的原料混合均勻，用螺桿擠出機(jī)擠出制粒，制粒時(shí)擠出機(jī)螺筒溫度在 140-230°C，擠出后切粒，干燥，即得到的煙嘴棒用專(zhuān)用料。將上述制粒得到的專(zhuān)用料進(jìn)行熔融紡絲，設(shè)定紡絲機(jī)的螺桿溫度170°C -250
使擠出物料流經(jīng)過(guò)濾器、箱體、計(jì)量泵和直管后，通過(guò)噴絲板噴絲，控制過(guò)濾器溫度 1700C -250°C，箱體溫度170°C _250°C，直管溫度170°C _250°C，對(duì)噴出的絲以干燥空氣冷 卻，冷卻溫度為0°C -500C ；冷卻后的絲束經(jīng)涂覆油劑、慢牽引機(jī)繞卷、蒸汽箱牽引、快牽引機(jī)繞卷以及皮帶輸 送機(jī)的卷繞牽引，油劑為濃度0.8% -1%的纖維表面處理劑(例如聚乙二醇、乙醇胺甲 酯、壬基酚類(lèi)表面活性劑等)的水溶液，慢牽引機(jī)的輥卷繞速度200-1500m/min，快牽引機(jī) 的輥轉(zhuǎn)速400-2500r/min，頻率25-50HZ，皮帶輸送機(jī)喂入輪速度200-1500r/min，頻率為 30-60HZ ；將從皮帶輸送機(jī)牽引出來(lái)的絲束在水溫為40°C _85°C的水槽中水浴牽伸，然后經(jīng) 卷曲和干燥定型，得到的絲束即為所述可生物降解的煙用纖維材料。根據(jù)本發(fā)明的制造工藝，原料應(yīng)先干燥，優(yōu)選將原料分別干燥至含水率低于lwt%。，再擠出制粒。具體地，對(duì)原料的干燥條件可以確定為聚丁二酸丁二醇酯聚合物于 50-85°C干燥2-3小時(shí)，聚乳酸聚合物合穩(wěn)定劑于40-60°C干燥4_8小時(shí)，即可滿(mǎn)足要求。以上制粒和紡絲工藝中，各參數(shù)的設(shè)定可以在所定義范圍內(nèi)根據(jù)物料的具體性質(zhì) 以及設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況進(jìn)行調(diào)整。原料的擠出制粒時(shí)，一般可使用雙螺桿擠出機(jī)，根據(jù)物料的熔 融特性在上述溫度范圍內(nèi)分段設(shè)定合適的螺筒溫度，實(shí)現(xiàn)制粒，以提供制造香煙過(guò)濾嘴棒 的專(zhuān)用料。同樣地，根據(jù)所采用的PBS聚合物和聚乳酸或它們的共聚酯原料的性質(zhì)，本發(fā)明 有針對(duì)性地確定了的制造煙用絲束材料的方法，其具體方案可以根據(jù)物料選擇情況適當(dāng)調(diào) 整，例如，熔融紡絲工序中，其中，熔融紡絲工序中，擠出機(jī)螺桿溫度180-210°C;對(duì)噴出絲的 冷卻溫度為10-50°C ；卷繞牽引工藝中，慢牽引機(jī)的輥卷繞速度400-900m/min ；快牽引機(jī)的 輥轉(zhuǎn)速為1000-2000r/min，頻率為35-40HZ ；皮帶輸送機(jī)喂入輪速度為500_1000r/min，頻 率為 38-42HZ。上述混料制粒、紡絲及卷繞牽伸的具體操作和設(shè)備以及沒(méi)有特別說(shuō)明的處理劑均 為煙用絲束生產(chǎn)中的公知和常規(guī)技術(shù)。本發(fā)明進(jìn)一步提供了采用上述PBS+PLA合金材料煙用絲束制造可生物降解的香 煙過(guò)濾嘴的方法，該方法包括對(duì)所述絲束開(kāi)松后噴施該絲束重量0. 5 15%的粘合增塑劑使絲束被均勻上膠；在煙用嘴棒成形器內(nèi)將所述上了膠的絲束揉卷成圓條形，用濾棒盤(pán)紙包裹定型， 成為嘴棒料條，絲束中的纖維抱合在一起，用手撕開(kāi)可以明顯看到絲束的纖維已經(jīng)形成連 通的三維網(wǎng)絡(luò)嘴棒料條；用切割刀將上述嘴棒料條切割成規(guī)定長(zhǎng)度，即得到所述可生物降解香煙嘴棒；上述粘合增塑劑是指能使聚丁二酸丁二醇酯嘴棒中纖維出現(xiàn)交聯(lián)、粘接、膨脹或 蓬松的物質(zhì)，包括但不限于包括苯二甲酸二辛酯、對(duì)苯二甲酸二丁酯、偏苯三酸三辛酯、偏 苯三酸三丁酯、偏苯三酸三癸酯、偏苯三酸三甘油酯、磷酸甘油酯、三醋酸甘油酯、二甘酸二 醋酸酯、碳酸丙烯酯、乳酸甘油酯、乙二醇單乙醚、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳 酸二丁酯、水基淀粉膠、羧甲基淀粉膠、丙烯酸酯膠、聚乙二醇膠、聚乙烯醇膠、蛋白膠、膠原 膠等或它們的任意混合物。優(yōu)選地，所述粘合增塑劑包括偏苯三酸三甘油酯、三醋酸甘油酯、二甘醇二醋酸 酯、碳酸丙烯酯、碳酸二丁酯、羧甲基淀粉膠、聚乙二醇膠、膠原膠等或它們的任意混合物。本發(fā)明的具體方案中，所用粘合增塑劑以適當(dāng)?shù)娜軇┤芙?，該溶劑以能有效溶?粘合增塑劑為選擇標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)選以乙醇或乙醇水溶液為溶劑。本發(fā)明利用聚丁酸丁二醇酯聚合物和聚乳酸聚合物組成的合金材料制造提供的 煙用過(guò)濾嘴棒具有良好的生物降解性能，接到煙上后在正常的儲(chǔ)存和運(yùn)輸條件下可以保證 在3年內(nèi)力學(xué)、外觀?？诟械确矫嫘阅芑緵](méi)有變化，完全符合香煙要求，而在香煙使用后 廢棄煙蒂進(jìn)入垃圾等富含微生物環(huán)境時(shí)三個(gè)月內(nèi)降解率可超過(guò)70%，六個(gè)月內(nèi)可完全降 解。本發(fā)明得到煙用嘴棒在安全性能，吸阻、重量、硬度、圓周等理化指標(biāo)完全符合煙用嘴棒 要求。經(jīng)吸收試驗(yàn)，本發(fā)明的煙用過(guò)濾嘴棒在香煙抽吸過(guò)程中對(duì)于對(duì)人體有害物質(zhì)的吸 附性能優(yōu)于目前使用的聚丙烯纖維嘴棒和醋酸纖維素纖維嘴棒(檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)下表)。
各種原料的過(guò)濾嘴棒煙氣指標(biāo)對(duì)比
權(quán)利要求
1.一種可生物降解的煙用纖維材料，其原料組成包括l-99wt%的聚丁二酸丁二醇酯 聚合物、l_99wt %的聚乳酸聚合物和0-3wt %的穩(wěn)定劑，該煙用纖維材料是所述原料經(jīng)熔融 紡絲工藝加工而成。
2.如權(quán)利要求1所述的可生物降解的煙用纖維材料，其中，所述聚丁二醇丁二酸酯聚 合物為分子鏈中丁二酸丁二醇酯鏈節(jié)的量不少于總鏈節(jié)數(shù)的70%的高分子聚合物，且其重 均分子量為5-35萬(wàn)，分散指數(shù)1. 2-3. 0。
3.如權(quán)利要求2所述的可生物降解的煙用纖維材料，其中，所述聚丁二醇丁二酸酯聚 合物的分子鏈中丁二酸丁二醇酯鏈節(jié)的量不少于總鏈節(jié)數(shù)的70%，其余為二元酸、二元醇 或其混合物聚合而成的共聚鏈節(jié)。
4.如權(quán)利要求3所述的可生物降解的煙用纖維材料，其中，形成所述共聚鏈節(jié)的單 體中，二元酸選自C2-C12的脂肪族二元酸、芳香族二元酸或它們的混合物；二元醇選自 C2-C12的脂肪族二元醇或它們的混合物。
5.如權(quán)利要求4所述的可生物降解的煙用纖維材料，其中，所述二元酸包括乙二酸、1， 2-丙二酸、1，3-丙二酸、戊二酸、己二酸、壬二酸、癸二酸、十一碳二元酸、十二碳二元酸、富 馬酸、馬來(lái)酸、苯二甲酸、萘二甲酸或其混合物；所述二元醇包括乙二醇、丙二醇、戊二醇、己 二醇、癸二醇或其混合物。
6.如權(quán)利要求5所述的可生物降解的煙用纖維材料，其中，所述形成共聚鏈節(jié)的單體 選自乙二酸、丙二酸、己二酸、富馬酸、苯二甲酸、乙二醇、丙二醇或己二醇，或它們的多種混 合物。
7.如權(quán)利要求1所述的可生物降解的煙用纖維材料，其中，所述聚乳酸聚合物為分子 鏈中乳酸鏈節(jié)不少于總鏈節(jié)數(shù)的70%的高分子聚合物，且其重均分子量為5-30萬(wàn)，分散指 數(shù) 1. 2-3. 0。
8.如權(quán)利要求7所述的可生物降解的煙用纖維材料，其中，所述聚乳酸聚合物的分子 鏈中乳酸鏈節(jié)的量不少于總鏈節(jié)數(shù)的70%，其余為能與乳酸進(jìn)行共聚的單體物質(zhì)聚合而成 的共聚鏈節(jié)。
9.如權(quán)利要求8所述的可生物降解的煙用纖維材料，其中，所述形成共聚鏈節(jié)的單體 物質(zhì)包括乙交酯、ε -己內(nèi)酯、乙二醇、丙二醇、乙醇酸、乙二醇單甲醚或其混合物。
10.如權(quán)利要求1所述的可生物降解的煙用纖維材料，其中，所述穩(wěn)定劑包括磷酸、亞 磷酸、次亞磷酸、焦磷酸、磷酸銨、磷酸三甲酯、磷酸二甲酯、磷酸三苯酯、磷酸二苯酯、亞磷 酸三苯酯、亞磷酸二苯酯、亞磷酸銨、磷酸二氫銨、抗氧劑1010、抗氧劑1222、抗氧劑1076、 抗氧劑1425、長(zhǎng)鏈含磷硫化合物Η-MOD、環(huán)氧聚丁二烯、環(huán)氧亞麻子油、環(huán)氧大豆油、1，2-環(huán) 氧基-3-苯氧基丙烷、氫氧化鎂、氫氧化鋁、氧化鈣、氨基樹(shù)脂或它們的任意混合物。
11.如權(quán)利要求10所述的可生物降解的煙用纖維材料，其中，所述穩(wěn)定劑包括磷酸三 甲酯、磷酸三苯酯、亞磷酸三苯酯、1010、1076』-1 )0、環(huán)氧亞麻子油、環(huán)氧大豆油、1，2-環(huán)氧 基-3-苯氧基丙烷、氫氧化鎂、氨基樹(shù)脂或它們的任意混合物。
12.—種可生物降解的香煙過(guò)濾嘴棒，該香煙過(guò)濾嘴棒是利用權(quán)利要求1-11任一項(xiàng)所 述的可生物降解的煙用纖維材料經(jīng)加工而成。
13.一種設(shè)置有過(guò)濾嘴的香煙，所述過(guò)濾嘴為權(quán)利要求12所述的可生物降解的香煙過(guò) 濾嘴棒加工而成。
14.權(quán)利要求1-11任一項(xiàng)所述的可生物降解的煙用纖維材料的制造方法，該方法包括 如下步驟將干燥的原料混合均勻，用螺桿擠出機(jī)擠出制粒，制粒時(shí)擠出機(jī)螺筒溫度在 140-230°C，擠出后切粒，干燥，即得到的煙嘴棒用專(zhuān)用料；將上述制粒得到的專(zhuān)用料進(jìn)行熔融紡絲，設(shè)定紡絲機(jī)的螺桿溫度170°C -250 使擠出物料流經(jīng)過(guò)濾器、箱體、計(jì)量泵和直管后，通過(guò)噴絲板噴絲，控制過(guò)濾器溫度 1700C -250°C，箱體溫度170°C _250°C，直管溫度170°C _250°C，對(duì)噴出的絲以干燥空氣冷 卻，冷卻溫度為O0C -500C ；冷卻后的絲束經(jīng)涂覆油劑、慢牽引機(jī)繞卷、蒸汽箱牽引、快牽引機(jī)繞卷以及皮帶輸送機(jī) 的卷繞牽引，油劑為濃度0.8% -1%的纖維表面處理劑的水溶液，慢牽引機(jī)的輥卷繞速度 200-1500m/min,快牽引機(jī)的輥轉(zhuǎn)速400_2500r/min，頻率25-50HZ，皮帶輸送機(jī)喂入輪速度 200-1500r/min，頻率為 30-60HZ ；將從皮帶輸送機(jī)牽引出來(lái)的絲束在水溫為40°C _85°C的水槽中水浴牽伸，然后經(jīng)卷曲 和干燥定型，得到的絲束即為所述可生物降解的煙用纖維材料。
15.如權(quán)利要求14所述的可生物降解的煙用纖維材料的制造方法，其中，將原料分別 干燥至含水率低于lwt%。，再擠出制粒。
16.如權(quán)利要求15所述的可生物降解的煙用纖維材料的制造方法，其中，對(duì)原料的干 燥條件為聚丁二酸丁二醇酯聚合物于50-85°C干燥2-3小時(shí)，聚乳酸聚合物合穩(wěn)定劑于 40-60°C干燥4-8小時(shí)。
17.權(quán)利要求12所述的可生物降解的香煙過(guò)濾嘴的制造方法，該方法包括按照權(quán)利要求14-16中任一項(xiàng)所述的方法制造可生物降解的煙用纖維材料絲束；對(duì)所述絲束開(kāi)松后噴施該絲束重量0. 5 15%的粘合增塑劑使絲束被均勻上膠；在煙用嘴棒成形器內(nèi)將所述上了膠的絲束揉卷成圓條形，用濾棒盤(pán)紙包裹定型，成為 嘴棒料條；用切割刀將上述嘴棒料條切割成規(guī)定長(zhǎng)度，即得到所述可生物降解香煙嘴棒；上述粘合增塑劑包括對(duì)苯二甲酸二辛酯、對(duì)苯二甲酸二丁酯、偏苯三酸三辛酯、偏苯三 酸三丁酯、偏苯三酸三癸酯、偏苯三酸三甘油酯、磷酸甘油酯、三醋酸甘油酯、二甘酸二醋酸 酯、碳酸丙烯酯、乳酸甘油酯、乙二醇單乙醚、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸二 丁酯、水基淀粉膠、羧甲基淀粉膠、丙烯酸酯膠、聚乙二醇膠、聚乙烯醇膠、蛋白膠、膠原膠或 它們的任意混合物。
18.如權(quán)利要求17所述的可生物降解的香煙過(guò)濾嘴的制造方法，其中，所述粘合增塑 劑包括偏苯三酸三甘油酯、三醋酸甘油酯、二甘醇二醋酸酯、碳酸丙烯酯、碳酸二丁酯、羧甲 基淀粉膠、聚乙二醇膠、膠原膠或它們的任意混合物。
19.如權(quán)利要求17所述的可生物降解的香煙過(guò)濾嘴的制造方法，其中，所用粘合增塑 劑以乙醇或乙醇水溶液為溶劑。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可生物降解的煙用纖維材料及香煙過(guò)濾嘴，該可生物降解的煙用纖維材料的原料組成包括1-99wt％的聚丁二酸丁二醇酯聚合物、1-99wt％的聚乳酸聚合物和0-3wt％的穩(wěn)定劑，該煙用纖維材料是所述原料經(jīng)熔融紡絲工藝加工而成。本發(fā)明中聚丁二酸丁二醇酯聚合物和聚乳酸聚合物分別可以是它們的均聚物，也可以是含有不超過(guò)其各自分子鏈節(jié)總數(shù)30％的其它單體物質(zhì)的共聚物。本發(fā)明還提供了利用該煙用纖維材料經(jīng)定型加工制成的可生物降解的香煙過(guò)濾嘴棒以及香煙產(chǎn)品。所提供的香煙過(guò)濾嘴具有與目前通用的香煙過(guò)濾嘴性能相當(dāng)，而被吸煙者丟棄的煙蒂在自然環(huán)境中能短時(shí)間內(nèi)被分解，在滿(mǎn)足香煙生產(chǎn)的同時(shí)也解決了目前香煙遺棄物對(duì)環(huán)境的污染影響。
文檔編號(hào)D01D5/10GK102080278SQ20091024164
公開(kāi)日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2009年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月30日
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