本發(fā)明涉及一種用于煙草過濾嘴的纖維及其制造方法，更具體地涉及一種用于煙草過濾嘴的具有改進(jìn)橫截面的萊賽爾材料，所述萊賽爾材料與常規(guī)萊賽爾材料相比具有增大的外表面積和空間占用率。

背景技術(shù)：

煙草是成人通常的最愛，煙草主要分為：切細(xì)的煙葉放入煙斗中的煙斗煙絲；切細(xì)的煙葉卷在煙紙中的香煙；以及卷曲整個(gè)的干燥煙葉的雪茄，并且還可以根據(jù)區(qū)域或時(shí)尚以鼻煙草、水煙草、咀嚼煙草或電子煙草的形式提供。特別是在通常被稱為術(shù)語“煙草”的香煙的情況下，來自舊時(shí)代的香煙采用其兩端被暴露的形式，但已逐漸被制造為過濾煙草的形式。

煙草過濾嘴很早就被引入，以防止在煙葉上的積累唾液，但目前的作用是過濾許多煙霧成分，如焦油和尼古丁。煙草過濾嘴由諸如羊毛、棉花或人造絲的纖維或者紙制成，但是諸如醋酸纖維素的材料最近也開始被使用。醋酸纖維素具有優(yōu)異的吸濕性、耐久性和透氣性，并且因此適合用于過濾嘴。然而，今天，醋酸纖維素紗的價(jià)格面臨全球上漲，并且在完全依賴進(jìn)口的國家中供應(yīng)不穩(wěn)定并且需求高。

醋酸纖維素纖維可以以下述方式通過干紡工藝獲得，所述方式是將醋酸纖維素薄片溶解在諸如丙酮的溶劑中以產(chǎn)生紡絲液，然后將紡絲液喂入紡絲噴嘴并在高溫下排出。特別地，為了將醋酸纖維素纖維應(yīng)用于煙草過濾嘴，在紡絲工藝之后適當(dāng)?shù)卦O(shè)定纖維的總纖度，然后將纖維制成具有卷曲帶的纖維絲束，然后使用塞卷繞裝置打開，并用增塑劑浸漬，隨后形成棒狀，然后切割成預(yù)定長度。

同時(shí)，除了在吸煙過程中變成灰的煙草部分以外，還包括過濾嘴部分的煙草殘余物作為垃圾回收并且主要被掩埋。然而，在一些情況下，這種煙蒂未被回收，而是被允許留在環(huán)境中。因此，醋酸纖維素即使本質(zhì)上可生物降解，但也在土壤中保持其原始形式約1至2年，因此其生物降解不認(rèn)為是良好的。在實(shí)際應(yīng)用中，需要相當(dāng)長的時(shí)間來完全生物降解掩埋在土壤中的煙草過濾嘴。

在這種情況下，已經(jīng)提出了用于制造可生物降解的過濾嘴絲束的各種方法。例如，國際公開專利號WO 2000-053832公開了一種可生物降解的醋酸纖維素結(jié)構(gòu)和煙草過濾嘴，所述結(jié)構(gòu)包括醋酸纖維素以及包含選自磷酸纖維素和磷酸淀粉中的至少一種化合物的生物降解促進(jìn)劑。此外，美國專利8327856公開了一種環(huán)境可降解的煙草過濾嘴，通過使醋酸纖維素絲束與封裝在基質(zhì)材料中的弱有機(jī)酸以及具有pH可調(diào)節(jié)至8或小于8的無機(jī)酯鹽接觸來制造這種煙草過濾嘴。

除此之外，還設(shè)計(jì)了各種技術(shù)，這些技術(shù)使用用于提高醋酸纖維素的降解速率的添加劑、具有低取代度(DS)和因此具有增加的可生物降解性的醋酸纖維素以及過濾絲束材料，該過濾絲束材料包括可生物降解的聚合物復(fù)合材料，例如聚羥基丁酸酯(PHB)/聚乙烯醇縮丁醛(PVB)和淀粉。然而，不容易實(shí)現(xiàn)生物降解速率、過濾嘴材料的吸收曲線和煙草味道特征之間可接受的折中，并且生產(chǎn)能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)工業(yè)目的并且解決垃圾問題的過濾嘴的方法仍然不能令人滿意。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問題

因此，本發(fā)明旨在提供一種用于煙草過濾嘴的萊賽爾纖維，所述萊賽爾纖維具有增大的外表面積，使得所述萊賽爾纖維可用于代替醋酸纖維素絲束，所述醋酸纖維素絲束面臨全球上漲并且出現(xiàn)不穩(wěn)定的供應(yīng)和高需求，并且即使當(dāng)以使用很少量時(shí)也能夠以與常規(guī)材料相同或更好的方式呈現(xiàn)煙草過濾嘴所需的基本性質(zhì)，同時(shí)顯示出高的可生物降解性。

技術(shù)方案

最終在本發(fā)明中，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中遇到的問題的本發(fā)明人對具有生物降解性同時(shí)保持常規(guī)性質(zhì)的煙草過濾材料進(jìn)行了深入細(xì)致的研究，得到以下發(fā)現(xiàn)，當(dāng)使用萊賽爾纖維，特別是具有改進(jìn)橫截面的萊賽爾纖維，所述改進(jìn)橫截面具有大外表面積和空間占用率時(shí)，與具有圓形橫截面的纖維相比，即使在僅使用少量時(shí)，不僅呈現(xiàn)可生物降解性，而且呈現(xiàn)等于或優(yōu)于常規(guī)煙草過濾嘴的性質(zhì)。

本發(fā)明的第一實(shí)施例提供了一種制造用于煙草過濾嘴的具有改進(jìn)橫截面的萊賽爾材料的方法，包括：(S1)使用具有多個(gè)單元孔的噴絲頭來紡絲包含纖維素漿料(pulp)和N-甲基嗎啉-N-氧化物(NMMO)水溶液的萊賽爾紡絲液，每個(gè)所述單元孔具有多個(gè)孔；(S2)使(S1)中紡絲的所述萊賽爾紡絲液凝固，由此獲得萊賽爾復(fù)絲；(S3)對(S2)中獲得的所述萊賽爾復(fù)絲進(jìn)行水洗；(S4)對(S3)中水洗的所述萊賽爾復(fù)絲上油；以及(S5)使(S4)中上油的所述萊賽爾復(fù)絲卷曲，從而獲得卷曲絲束，其中所述萊賽爾復(fù)絲包括具有改進(jìn)橫截面的單絲，所述改進(jìn)橫截面包括多個(gè)突起(projection)，并且所述多個(gè)突起與第一假想圓和包括在所述第一假想圓中的第二假想圓接觸，所述多個(gè)突起以所述第二假想圓為中心一體地形成，并且所述多個(gè)突起在其端部與所述第一假想圓相接觸，所述第一假想圓的半徑L1與所述第二假想圓的半徑L2之比(L1/L2)在1.5至5.0的范圍內(nèi)。

這樣，所述噴絲頭可以被配置為具有多個(gè)單元孔，每個(gè)所述單元孔具有三個(gè)孔，并且所述第一假想圓和所述第二假想圓與所述單絲的橫截面的接觸點(diǎn)的數(shù)量優(yōu)選為3。

在第一實(shí)施例中，基于所述紡絲液的總重量，(S1)的萊賽爾紡絲液可以包含6wt％至16wt％的纖維素漿料以及84wt％至94wt％的N-甲基嗎啉-N-氧化物水溶液。

這里，基于所述漿料的總重量，所述纖維素漿料可以包含的85wt％至97wt％的α-纖維素，并且所述纖維素漿料具有600至1700的聚合度(DPw)。

(S2)中的所述凝固可以包括：初次凝固，使用包括向所述紡絲液供應(yīng)冷空氣的空氣淬火(Q/A)；以及二次凝固，包括將初次凝固的所述紡絲液浸漬在凝固溶液中。

所述空氣淬火可以通過向所述紡絲液供應(yīng)4℃至15℃的溫度的和5m/s至50m/s的風(fēng)速的冷空氣來執(zhí)行，并且所述凝固的溶液可以具有30℃或小于30℃的溫度。

在第一實(shí)施方案中，(S5)可以包括使用填塞箱使上油的所述萊賽爾復(fù)絲卷曲，以產(chǎn)生每英寸具有15至60個(gè)卷曲的卷曲絲束。

在第一實(shí)施例中，可以通過向所述萊賽爾復(fù)絲供應(yīng)蒸汽并且施加壓力來執(zhí)行(S5)，使得所述萊賽爾復(fù)絲卷曲。

這樣，可以通過以下方式來執(zhí)行(S5)：供應(yīng)所述蒸汽，使得所述蒸汽的壓力為0.05kgf/cm²至2.0kgf/cm²，并且以1.0kgf/cm²至4.0kgf/cm²的壓力使用壓輥來擠壓并使萊賽爾復(fù)絲卷曲。

本發(fā)明的第二實(shí)施例提供了一種用于煙草過濾嘴的具有改進(jìn)橫截面的萊賽爾材料，通過紡絲包含纖維素漿料和N-甲基嗎啉-N-氧化物(NMMO)水溶液的萊賽爾紡絲液以生產(chǎn)萊賽爾復(fù)絲并且使所述萊賽爾復(fù)絲卷曲來制造所述萊賽爾材料，其中所述萊賽爾復(fù)絲包括具有改進(jìn)橫截面的單絲，所述改進(jìn)橫截面包括多個(gè)突起，并且所述多個(gè)突起與第一假想圓和包含在所述第一假想圓中的第二假想圓接觸，所述多個(gè)突起以所述第二假想圓為中心一體地形成，并且所述多個(gè)突起在其端部與所述第一假想圓相接觸，所述第一假想圓的半徑L1與所述第二假想圓的半徑L2之比(L1/L2)在1.5至5.0的范圍內(nèi)。

這樣，所述第一假想圓和所述第二假想圓與所述單絲的橫截面的接觸點(diǎn)的數(shù)量優(yōu)選為3。

在第二實(shí)施例中，基于所述紡絲液的總重量，所述萊賽爾紡絲液可以包含6wt％至16wt％的纖維素漿料以及84wt％至94wt％的N-甲基嗎啉-N-氧化物水溶液。

此外，基于所述漿料的總重量，所述纖維素漿料可以包含85wt％至97wt％的α-纖維素，并且所述纖維素漿料具有600至1700的聚合度(DPw)。

在第二實(shí)施例中，所述萊賽爾材料可以具有150％至400％的如下面的等式1所定義的空間占用率，。

(等式1)

空間占用率(％)＝(第一假想圓的面積/萊賽爾纖維中含有的單絲的橫截面積)×100。

在第二實(shí)施例中，第一假想圓可以具有8μm至30μm的半徑L1，并且第二假想圓可以具有3μm至12μm的半徑L2。

有益效果

根據(jù)本發(fā)明，與具有圓形橫截面的常規(guī)萊賽爾纖維相比，具有改進(jìn)橫截面的萊賽爾纖維增加了外表面積和空間占用率，從而呈現(xiàn)高的可生物降解性和環(huán)境友好性質(zhì)。即使當(dāng)應(yīng)用少量這種萊賽爾纖維來制造煙草過濾嘴時(shí)，也容易吸附煙霧成分，并且可以呈現(xiàn)與常規(guī)煙草過濾嘴相同或更好的性質(zhì)。

附圖說明

圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有改進(jìn)橫截面的萊賽爾纖維的單絲的橫截面；并且

圖2a至2c是示出了在本發(fā)明的示例中制造的萊賽爾纖維的橫截面的圖像，圖2a示出示例1，圖2b示出示例2，圖2c示出示例3。

<附圖標(biāo)記>

1:單絲的改進(jìn)橫截面

3:突起的長軸(第一假想圓(外接圓)的半徑)

4:突起的凹部(與第一假想圓(外接圓)接觸的點(diǎn))

5:突起的端部(與第二假想圓(內(nèi)接圓)接觸的點(diǎn))

11:第一假想圓(外接圓)

12:第二假想圓(內(nèi)接圓)

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的一方面提出一種用于煙草過濾嘴的具有改進(jìn)橫截面的萊賽爾材料，所述萊賽爾材料通過紡絲包含纖維素漿料和N-甲基嗎啉-N-氧化物(NMMO)水溶液的萊賽爾紡絲液，然后被卷曲而獲得。

此外，本發(fā)明提出一種制造用于煙草過濾嘴的具有改進(jìn)橫截面的萊賽爾材料的方法，該方法包括以下步驟：(S1)紡絲包含纖維素漿料和N-甲基嗎啉-N-氧化物(NMMO)水溶液的萊賽爾紡絲液；(S2)使(S1)中紡絲的所述萊賽爾紡絲液凝固，從而獲得萊賽爾復(fù)絲；(S3)對(S2)中獲得的所述萊賽爾復(fù)絲進(jìn)行水洗；(S4)對(S3)中水洗的所述萊賽爾復(fù)絲上油；以及(S5)使(S4)中上油的所述萊賽爾復(fù)絲卷曲，從而獲得卷曲的絲束。

在本發(fā)明中，復(fù)絲由具有改進(jìn)橫截面的單絲構(gòu)成，所述改進(jìn)橫截面具有多個(gè)突起，并且所述多個(gè)突起與第一假想圓和包含在所述第一假想圓中的第二假想圓接觸，所述多個(gè)突起以所述第二假想圓為中心一體地形成，并且所述多個(gè)突起在其端部與所述第一假想圓接觸。

如本文所使用的，術(shù)語“改進(jìn)橫截面”是指具有多個(gè)突起的橫截面形狀。具體地，如圖1所示，改進(jìn)橫截面表示被配置為包括與中心1一體地形成的多個(gè)突起的橫截面。

更具體地，改進(jìn)橫截面的尺寸和形狀可以限定在通過連接突起的端部形成的第一假想圓11和包含在第一假想圓11中的第二假想圓12的范圍內(nèi)。這樣，第一假想圓11是具有大于第二假想圓12半徑的半徑的圓，并且它們可以是同心的或不同心的。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方面，改進(jìn)橫截面可以具有這樣的形狀，其中第一假想圓(突起的外接圓)的半徑L1與第二假想圓(突起的內(nèi)接圓)的半徑L2之比L1/L2在1.5至5.0的范圍內(nèi)。如果半徑比L1/L2小于1.5，則橫截面接近圓形，從而顯著減小本發(fā)明的空間占用率。另一方面，如果半徑比超過5.0，則難以控制制造工藝。

改進(jìn)橫截面包括突起，并且突起與中心1一體地形成，中心1與第二假想圓12重疊，其中各個(gè)突起的端部5與第一假想圓11接觸，并且其中形成在突起之間的凹部4與第二假想圓12接觸。

為了增加空間占用率，優(yōu)選將第一假想圓和第二假想圓與單絲的橫截面的接觸點(diǎn)的數(shù)量設(shè)定為3。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方面，第一假想圓具有8μm至30μm的半徑L1，并且第二假想圓具有3μm至12μm的半徑L2。當(dāng)?shù)谝粓A的半徑為8μm或大于8μm時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)改進(jìn)橫截面，并且當(dāng)?shù)谝粓A的半徑為30μm或小于30μm時(shí)，可以形成具有適合用于纖維制品的纖度的單絲。此外，當(dāng)?shù)诙傧雸A的半徑為3μm或大于3μm時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)改進(jìn)橫截面，并且當(dāng)?shù)诙傧雸A的半徑為12μm或小于12μm時(shí)，可以形成具有適合用于纖維制品的纖度的單絲。

包含在本發(fā)明的萊賽爾纖維中的單絲可以具有上述改進(jìn)橫截面，并且萊賽爾纖維可以具有150％至400％的如下面的等式1所定義的空間占用率。

(等式1)

空間占用率(％)＝(第一假想圓的面積/萊賽爾纖維中含有的單絲的橫截面積)×100。

空間占用率是由于改進(jìn)橫截面的突起而實(shí)質(zhì)上被單絲占據(jù)的纖維中的空間的比例。在萊賽爾纖維的單絲的橫截面為圓形的情況下，由于單絲的橫截面積與第一假想圓的面積相等，因此空間占用率為100％。然而，在具有含突起的改進(jìn)橫截面的纖維的情況下，由于突起，纖維的實(shí)際面積變大。當(dāng)空間占用率增加時(shí)，纖維的外表面積可能變大。

在本發(fā)明中，在增加比表面積以使凸起(bulge)性質(zhì)或其它性質(zhì)如界面粘合性質(zhì)、快速干燥性質(zhì)等變得優(yōu)異方面，萊賽爾纖維可以具有150％至400％，優(yōu)選300％至400％的如等式1中所定義的空間占用率。

為了使萊賽爾纖維的外表面積最大化，在本發(fā)明中，改進(jìn)橫截面的突起的數(shù)量優(yōu)選設(shè)定為3。盡管通常期望以與突起數(shù)量的增加成比例的方式來增加外表面積，但是當(dāng)應(yīng)用于纖維紡絲時(shí)，外表面積可能不會以與突起數(shù)量的增加成比例的方式來增加。當(dāng)增加紡絲噴嘴的數(shù)量以增加突起數(shù)量時(shí)，粘性紡絲液在通過噴絲頭時(shí)可能聚集，并且不形成明顯的突出，而是形成圓形，不期望地導(dǎo)致圓形橫截面。因此，在本發(fā)明中，當(dāng)改進(jìn)橫截面的突起的數(shù)量為3時(shí)，空間占用率和外表面積可以最大化。

通常，已經(jīng)研究了使用天然纖維素制造的用于煙草纖維的萊賽爾纖維，其提高了生物降解速率并且較少影響煙草味道的變化，并且已經(jīng)研究了用于使用所述萊賽爾纖維的煙草過濾嘴的絲束，但是因?yàn)槭褂锰烊焕w維素的萊賽爾纖維的紡絲和材料的性質(zhì)，所以沒有用于商業(yè)制造具有改進(jìn)橫截面的萊賽爾纖維和使用所述萊賽爾纖維的萊賽爾絲束的技術(shù)，從而僅實(shí)現(xiàn)了圓形橫截面。

與具有改進(jìn)橫截面的醋酸纖維素絲束相比，具有圓形橫截面的用于圓柱形煙草過濾嘴的萊賽爾纖維和絲束可能由于它們與通過煙草過濾嘴的煙草煙霧不充分的碰撞而面臨去除煙草煙霧的低效率的問題，并且因此，煙草味道可能變得不同于常規(guī)醋酸纖維素過濾嘴。

然而，根據(jù)本發(fā)明的具有改進(jìn)橫截面的萊賽爾材料使得能夠使用給定的圓形橫截面的所用的相同重量的紡絲液來制造具有大的外表面積的萊賽爾纖維和絲束，從而使煙草味道的變化最小化。特別地，與醋酸纖維素絲束相比，本發(fā)明的萊賽爾材料具有高的可生物降解性，并且因此可以減輕由煙蒂造成的垃圾問題。依據(jù)萊賽爾纖維的橫截面形狀，可以呈現(xiàn)出各種性能。即使當(dāng)少量使用本發(fā)明的萊賽爾材料時(shí)，也可以表現(xiàn)出等于或優(yōu)于常規(guī)煙草過濾嘴性能的性能。

下面是根據(jù)本發(fā)明制造具有改進(jìn)橫截面的萊賽爾材料的方法的步驟的詳細(xì)描述。

[(S1)步驟]

(S1)是紡絲包含纖維素漿料和N-甲基嗎啉-N-氧化物(NMMO)水溶液的萊賽爾紡絲液的步驟。

基于紡絲液的總重量，萊賽爾紡絲液可以包含6wt％至16wt％的纖維素漿料和84wt％至94wt％的NMMO水溶液，并且基于漿料總重量，所述纖維素漿料可以包含85wt％至97wt％的α-纖維素并可以具有600至1700的聚合度(DPw)。如果纖維素漿料的量小于6wt％，則難以獲得纖維性質(zhì)。另一方面，如果纖維素漿料的量超過16wt％，則在水溶液中的溶解變得困難。此外，如果NMMO水溶液的量小于84wt％，則溶解粘度可能顯著增加，這是不期望的。另一方面，如果NMMO水溶液的量超過94wt％，則紡絲粘度可能顯著降低，使得難以在紡絲工藝中制造均勻的纖維。

在本發(fā)明的優(yōu)選方面，NMMO水溶液可以包含重量比為93:7至85:15的NMMO和水。如果NMMO和水的重量比超過93:7并且因此NMMO的濃度增加，則溶解溫度可能增加，并且因此纖維素可能在纖維素溶解時(shí)降解。另一方面，如果NMMO和水的重量比小于85:15并且因此NMMO的濃度降低，則溶劑的萊賽爾纖維性能可能惡化，使得難以溶解纖維素。

紡絲液從噴絲頭的紡絲噴嘴排出。這樣，噴絲頭用于通過氣隙將細(xì)絲的紡絲液排出到凝固浴的凝固溶液中。從噴絲頭排出紡絲液可以在80℃至130℃的紡絲溫度下執(zhí)行。

噴絲頭可以具有多個(gè)單元孔，每個(gè)單元孔包括多個(gè)孔。每個(gè)單元孔的孔的數(shù)量可以與改進(jìn)橫截面的突起的數(shù)量相同。例如，為了制造由具有三個(gè)突起的改進(jìn)橫截面的單絲構(gòu)成的萊賽爾纖維，單元孔的孔的數(shù)量可以為3。

[(S2)步驟]

(S2)是使(S1)中紡絲的萊賽爾紡絲液凝固以獲得萊賽爾復(fù)絲的步驟。(S2)中的凝固可以包括：初次凝固，包括使用冷空氣使紡絲液經(jīng)受空氣淬火(Q/A)；以及二次凝固，包括將初次凝固的紡絲液浸漬在凝固溶液中。

在(S1)中紡絲液通過噴絲頭排出之后，紡絲液可以通過噴絲頭和凝固浴之間的氣隙。在氣隙中，從位于環(huán)形噴絲頭內(nèi)部的空氣冷卻部分向外供應(yīng)冷空氣，并且可以通過用于使冷空氣供應(yīng)至紡絲液的空氣淬火來進(jìn)行初次凝固。

對(S2)中獲得的萊賽爾復(fù)絲的性質(zhì)有影響的因素包括氣隙中的冷空氣的溫度和風(fēng)速，并且(S2)中的凝固可以通過將4℃至15℃的溫度的5m/s至50m/s的風(fēng)速的冷空氣供應(yīng)至紡絲液來執(zhí)行。

如果初次凝固時(shí)的冷空氣溫度低于4℃，則有可能冷卻噴絲頭表面，萊賽爾復(fù)絲的橫截面可能變得不均勻，并且紡絲可加工性可能惡化。另一方面，如果冷空氣的溫度高于15℃，則使用冷空氣的初次凝固不充分，因此惡化紡絲可加工性。此外，如果初次凝固時(shí)的冷空氣的風(fēng)速小于5m/s，則使用冷空氣的初次凝固不充分，并且紡絲可加工性降低，導(dǎo)致不期望的斷絲。另一方面，如果冷空氣的風(fēng)速超過50m/s，則空氣可能使從噴絲頭排出的紡絲液晃動(dòng)，并且因此紡絲可加工性可能惡化。

在使用空氣淬火的初次凝固之后，將紡絲液供應(yīng)至包含凝固溶液的凝固浴中以經(jīng)受二次凝固。為了適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行二次凝固，凝固溶液的溫度可以設(shè)定為30℃或小于30℃，優(yōu)選為5℃至30℃。這是因?yàn)槎文痰臏囟炔荒苓^高，并且因此適當(dāng)?shù)乇３帜趟俾?。可以在沒有特別限制的情況下制備凝固溶液，只要其具有本發(fā)明所屬領(lǐng)域中通常的成分即可。

[(S3)步驟]

(S3)是對(S2)中獲得的萊賽爾復(fù)絲進(jìn)行水洗的步驟。具體地，將(S2)中獲得的萊賽爾復(fù)絲放置在拉伸輥上，然后放入水洗浴中，并因此用水洗滌。

在水洗長絲時(shí)，考慮到水洗處理后溶劑的回收和再利用，可以使用0℃至100℃的水洗溶液。水洗溶液可以包括水，并且根據(jù)需要可以進(jìn)一步包括其它組分。

[(S4)步驟]

(S4)是對(S3)中水洗的萊賽爾復(fù)絲上油的步驟。上油處理可以通過將復(fù)絲完全浸漬在油中來執(zhí)行，并且可以使用附接到上油裝置的入口輥和釋放輥的壓輥來保持長絲上的油量均勻。油用于在與輥和導(dǎo)向件(guide)接觸時(shí)以及在卷曲過程中起到減少長絲的摩擦力的作用。油不受限制，只要它是通常使用的即可。

[(S5)步驟]

(S5)是使用蒸汽和壓力使(S4)中上油的萊賽爾復(fù)絲卷曲以獲得卷曲絲束的步驟，從而產(chǎn)生適用于煙草過濾嘴的萊賽爾絲束。卷曲是復(fù)絲被卷曲的過程，并且使用填塞箱執(zhí)行，從而獲得具有每英寸15至60個(gè)卷曲的卷曲絲束。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方面，(S5)中的萊賽爾復(fù)絲通過蒸汽箱供給0.05kgf/cm²至2.0kgf/cm²的蒸汽，以便提高其溫度，然后使用壓輥以1.0kgf/cm²至4.0kgf/cm²的壓力進(jìn)行擠壓，從而在填塞箱中形成卷曲。

如果所供給的蒸汽量小于0.05kgf/cm²，則不能有效地形成卷曲。另一方面，如果所供給的蒸汽量超過2.0kgf/cm²，則填塞箱的溫度升高至130℃或大于130℃，并且因此長絲彼此粘結(jié)，從而不能通過填塞箱。此外，如果壓輥的壓力小于1.0kgf/cm²，則可能不會形成所需的卷曲數(shù)。另一方面，如果壓輥的壓力超過4.0kgf/cm²，則壓力太強(qiáng)，并且因此長絲不能通過填塞箱。

為了滿足煙草過濾嘴所需的性能，在具有根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方面的改進(jìn)橫截面的萊賽爾纖維中，每英寸的卷曲數(shù)被認(rèn)為是重要的，并且設(shè)定為15至60，優(yōu)選為25至35。如果每英寸的卷曲數(shù)小于15，則在煙草過濾嘴的制造期間絲束的打開不容易，不期望地導(dǎo)致加工問題。此外，煙草過濾嘴所需的吸入阻力、過濾嘴硬度和除煙性能可能變得不令人滿意。另一方面，如果每英寸的卷曲數(shù)超過60，則在填塞箱中可能發(fā)生不均勻的擠壓，并且絲束可能不能有效地通過填塞箱，使得難以制造卷曲絲束。

如上所述，由于用于煙草過濾嘴的具有改進(jìn)橫截面的萊賽爾卷曲絲束是可生物降解的，因此當(dāng)丟棄煙蒂時(shí)，煙蒂可以生物降解并因此是環(huán)境友好的。此外，單絲具有包括多個(gè)突起的改進(jìn)橫截面形狀，因此與具有圓形橫截面的常規(guī)萊賽爾纖維相比，本發(fā)明的萊賽爾纖維的外表面積得到增加。即使當(dāng)少量使用本發(fā)明的萊賽爾纖維時(shí)，也可以呈現(xiàn)等于或優(yōu)于常規(guī)材料的性能。

本發(fā)明的實(shí)施方式

實(shí)例

通過以下示例可以獲得對本發(fā)明的更好理解，所述示例用于說明而不應(yīng)解釋為限制本發(fā)明。

實(shí)例1

為了制造具有改進(jìn)橫截面的萊賽爾纖維，通過將DPw為820和α-纖維素為93.9％的纖維素漿料與含有0.01wt％的沒食子酸丙酯的NMMO/H₂O溶劑混合物(重量比為90/10)混合，使得基于混合物的總重量，纖維素漿料的量為12wt％(這意味著紡絲液的濃度為12％)，來首先制備用于制造萊賽爾纖維的紡絲液。

接著，紡絲液從具有多個(gè)單元孔的噴絲頭的紡絲噴嘴以110℃的紡絲溫度紡絲，每個(gè)所述單元孔實(shí)施為三個(gè)孔，同時(shí)調(diào)節(jié)要排出的紡絲液的量和紡絲速率，使得每根長絲的纖度為3.37旦尼爾。從紡絲噴嘴排出的長絲紡絲液通過氣隙連續(xù)地喂入凝固浴中的凝固溶液中。

紡絲液在氣隙中使用8℃溫度的10m/s風(fēng)速的冷空氣被初次凝固。凝固溶液的溫度為25℃，并由85wt％的水和15wt％的NMMO組成。因此，使用傳感器和折射計(jì)連續(xù)監(jiān)測凝固溶液的濃度。

隨后，通過拉伸輥在空氣層中被拉伸的長絲用被使用水洗裝置噴射的水洗溶液洗滌以除去剩余的NMMO，此外，長絲被充分均勻地浸漬油，然后擠壓，使得長絲的油含量為0.2％，然后使用干燥輥(drying roller)在150℃下干燥，從而獲得包含具有含三個(gè)突起的改進(jìn)橫截面的單絲的萊賽爾復(fù)絲。

最后，由此獲得的具有改進(jìn)橫截面的萊賽爾復(fù)絲在通過蒸汽箱(壓力：0.1kgf/cm²)時(shí)溫度升高，然后通過壓輥(壓力：1.5kgf/cm²)在填塞箱中卷曲，從而產(chǎn)生具有25個(gè)卷曲/英寸的含改進(jìn)橫截面的萊賽爾卷曲絲束。

實(shí)例2

按照與示例1相同的方式制造具有含三個(gè)突起的改進(jìn)橫截面的萊賽爾卷曲絲束，不同的是每根長絲的纖度為3.58旦尼爾。

實(shí)例3

按照與示例1相同的方式制造具有含三個(gè)突起的改進(jìn)橫截面的萊賽爾卷曲絲束，不同的是每根長絲的纖度為14.82旦尼爾。

比較例1

按照與實(shí)例1相同的方式制造具有圓形橫截面的萊賽爾卷曲絲束，不同之處在于使用具有多個(gè)單元孔的噴絲頭，每個(gè)單元孔具有單個(gè)圓形孔，以及每根長絲的纖度為1.73旦尼爾。

比較例2

按照與比較例1相同的方式制造具有圓形橫截面的萊賽爾卷曲絲束，不同的是每根長絲的纖度為2.97旦尼爾。

測試示例

對于在上述示例和比較例中制造的萊賽爾卷曲絲束，如下測量萊賽爾纖維中含有的單絲的橫截面形狀、纖度和空間占用率。結(jié)果示于下表1中。

(1)萊賽爾纖維中含有的單絲的橫截面形狀

取少量纖維束，與黑色棉一起軋制，使其變薄，裝配到用于橫截面切割的板的孔中，然后用刀片切割，使得其橫截面不被推動(dòng)。使用光學(xué)顯微鏡在放大率(×200)下觀察所切割的橫截面，并將其圖像儲存在數(shù)碼相機(jī)中。對于纖維的橫截面圖像，使用Olympus軟成像解決方案程序確定待分析的橫截面，并分析其半徑和面積。

(2)纖度

纖維的纖度由通過橫截面分析獲得的實(shí)際萊賽爾纖維的橫截面積和纖維密度確定。

-萊賽爾纖維的密度：1.49g/cm³

-纖維纖度＝[纖維的橫截面積(μm²)×密度(g/cm³)×9000(m)]/100000

(3)空間占用率

基于下面的等式1計(jì)算萊賽爾纖維的空間占用率。

(等式1)

空間占用率(％)＝(第一假想圓的面積/萊賽爾纖維中含有的單絲的橫截面積)×100。

[表1]

從表1可以明顯看出，與包括具有圓形橫截面的單絲的比較例1和2的萊賽爾纖維相比，包含具有改進(jìn)橫截面的單絲的示例1至3的萊賽爾纖維表呈現(xiàn)出大的空間占用率。這里，示例1至3的改進(jìn)橫截面分別示于圖2a至2c中。

基于這些結(jié)果，發(fā)現(xiàn)示例1至3的萊賽爾纖維具有大的外表面積，并且因此可以廣泛地應(yīng)用于需要具有大的外表面積的纖維的領(lǐng)域。