CN100569127C - 一种香烟过滤嘴丝束及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种香烟过滤嘴丝束及其制备方法。该香烟过滤嘴丝束，是由乳酸类聚合物树脂经熔体纺丝和后续的牵伸、卷曲和热定型而成，单丝线密度2～6dtex，丝束线密度3～6ktex，卷曲数15～30个/25mm。其制备方法可以采用类似于醋酸纤维素的粘合工艺加工成滤棒。由于该丝束由可生物降解的乳酸类聚合物纺制而成，它的聚酯结构和大的比表面积有利于对有机物的吸附，因而用它制成的香烟过滤嘴对烟气中的有害物质有吸附作用，对固体微粒有过滤作用，可望在中高档香烟中使用。

Description

一种香烟过滤嘴丝束及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种香烟过滤嘴丝束及其制备方法，具体涉及可生物降解的乳酸类聚合物香烟过滤嘴丝束及其制备方法

背景技术

香烟过滤嘴是香烟的不可缺少的组成部分，它对咽气中的有害成份如烟碱、焦油有过滤、阻挡和吸附作用，可改善烟气的口感，减少烟气对口腔的刺激和对人体健康的伤害。长期以来，市场上主要使用两种过滤嘴材料，一是醋酸纤维素纤维，二是聚丙烯纤维。醋酸纤维素容易纺成细旦纤维，从纤维到滤棒的粘合过程比较容易，所制成的滤棒和滤嘴有优越的综合性能，适合在中高档卷烟中使用。但它以优质的木材为原料，从木材到木浆再到醋酸纤维素的过程伴随着比较多的污染问题，采用干法纺丝，必须使用溶剂，既增加成本，又难免污染。我国森林资源有限，醋酸纤维素不能自给，目前中国主要依靠进口，价格较高，在中低档卷烟中不可能使用。纤维素本身是可以生物降解的，但酯化以后生物降解性大大下降，不再属于严格意义上的生物降解材料。聚丙烯原料便宜，可以用熔体纺丝法纺丝，因而具有比较低的价位。但它的可纺性比较差，很难获得细旦丝，聚丙烯纤维本身的非极性和高结晶度，使它很难粘合，因而由聚丙烯纤维制成的滤棒和滤嘴的滤过性能，以及外观、硬度、空阻等机械性能，很难和醋酸纤维素相比，只能在中低档卷烟中使用，丝束、滤棒生产商的利润空间很小。由于石油涨价而引起的聚丙烯原料价格的攀升，更使丝束、滤棒生产成本大幅度上升。聚丙烯是长链碳氢化合物，不能生物降解，大量使用，日积月累，对环境很不利。

所以，目前市场上使用的两种香烟过滤嘴材料，尤其聚丙烯纤维，综合性能不够理想，不能满足减少焦油含量，维护吸烟者健康的需要。不能生物降解，在人类对环境质量要求越来越高的今天，也是明显的缺点。必须有更好的过滤嘴材料来代替。

另一方面，近年来，生物降解高分子有了长足的发展，尤其是乳酸类聚合物，如聚乳酸，乳酸和ε-己内酯或乙醇酸的共聚物等。它们在自然条件下，或在人体条件下，会发生生物降解，最终变成二氧化碳和水，不留任何污染物，所以是名副其实的“绿色材料”。由于乳酸是用淀粉发酵的方法制造的，它的原料是玉米、马铃薯、甘薯等一年生植物，是不折不扣的“可再生资源”，来源丰富，价格低廉，不受石油涨价等的冲击。乳酸类聚合物的另一个优点，是它们的加工性能较好，可以采用一般热塑性塑料的各种加工方法进行加工，包括熔体纺丝。既可以纺成长丝，也可以纺成短丝。事实上，美国的NatureWorks公司与日本的钟纺、东丽等公司合作，成功地开发出纺织用聚乳酸纤维及其制品，并在市场上销售。对纺织纤维来说，必须满足纤维纺制、编织的要求和织物印染、洗涤、熨烫的要求，必须有较高的结晶度、取向度和机械强度，必须在洗涤剂和有机溶剂中的溶解和溶胀很小，对周围环境中气体物质的吸附也很少。而作为香烟过滤嘴纤维，首先要满足对烟气中有害物质的阻挡、滤过和吸附等理化性能要求，减少烟气对人体的危害，其次是满足丝束纤维粘合成棒的工艺技术要求。实践证明，目前市售的聚乳酸纺织纤维，尽管在线密度和卷曲特性上能够满足丝束生产的要求，却不能满足粘合成棒的工艺要求，因为使用目前公认的三醋酸甘油酯，在常温下不能将它们粘合成滤棒。所以从聚乳酸纺织纤维到聚乳酸香烟过滤嘴丝束纤维，不是简单的模仿和挪用，必须有专门的聚合物树脂和相应的纺丝和后处理技术。申请号为200610016643.0的中国发明专利申请文件，公开了可用来制香烟过滤嘴原材料的乳酸类聚合物。它们是聚乳酸或丙交酯与ε-己内酯和/或乙交酯的共聚物，其中在聚乳酸中，右旋乳酸单元的重量百分比为1～12％，共聚物中ε-己内酯和乙醇酸的总的重量百分比为1～10％，聚合物的重均分子量分子量在5～20万范围，熔点范围140～175℃，在190℃和2.16kg负荷下测定的熔体流动指数在5～30g/10min范围，用三醋酸甘油酯室温粘接的强度为4～12MPa。这样的聚合物具有合适的结晶度、溶解性、吸附能力和机械强度，可满足纺丝、后处理、粘合成棒的工艺要求和滤嘴的滤过和机械物理性能要求。但是，该专利申请文件，并没有涉及香烟过滤嘴丝束及其制备的方法。

到目前为止，尚未发现有乳酸类聚合物包括聚乳酸、丙交酯与ε-己内酯和/或乙交酯的共聚物作为原材料制备的过滤嘴丝束，也没有提供该香烟过滤嘴丝束的制备方法。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种香烟过滤嘴丝束，它由纺丝组合物经熔体纺丝和后续的牵伸、卷曲和热定型而成的卷曲的纤维抱合在一起的波浪型纤维束片，单丝线密度2～6dtex，丝束线密度3～6ktex，卷曲数15～30个/25mm。

所述的纺丝组合物，它由一种或多种乳酸类聚合物与加工助剂或改性剂，经熔融共混、造粒而成。使用双螺杆挤出造粒机有较好的复配效果。

本发明的纺丝组合物的材料构成及配比如下：

(1)乳酸类聚合物(以下简称主体树脂)，是聚乳酸的一个规格或多个规格的混合物，或者是丙交酯与ε-己内酯、丙交酯与乙交酯，或丙交酯与ε-己内酯和乙交酯的共聚物；

所述的主体树脂是聚乳酸，其右旋乳酸单元的重量百分比为3～7％；

所述的主体树脂是丙交酯与ε-己内酯、丙交酯与乙交酯的二元共聚物，其重量百分配比为：丙交酯为92～95％，ε-己内酯或丙交酯为5～8％；

所述的主体树脂是丙交酯与ε-己内酯和乙交酯的三元共聚物，其重量百分配比为：丙交酯为92～95％，ε-己内酯和乙交酯之和的重量百分配比为5-8％，ε-己内酯和乙交酯单元之间的比例不限；

聚乳酸或共聚物的重均分子量在5～20万范围，熔点范围150～170℃，在190℃和2.16kg负荷下测定的熔体流动指数在5～20g/10min范围，用三醋酸甘油酯室温粘接的强度为4～12MPa。

(2)热稳定剂为：硬脂酸钙、硬脂酸锂、硬脂酸铝、月桂酸钙、乳酸钙或乳酸锌；相对于100份主体树脂，热稳定剂的质量份数为0.1～0.5；

(3)抗氧剂是无毒或低毒的亚磷酸酯类稳定剂和酚类抗氧剂，其为：亚磷酸三苯酯、亚磷酸三壬基苯酯、抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂2246或抗氧剂264；相对于100份主体树脂，抗氧剂的质量份数为0.1～0.5；

(4)乳酸捕获剂为：纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米羟基磷灰石或1，4-丁二醇双(β-氨基丁烯酸)酯；相对于100份主体树脂，乳酸吸收剂的质量份数为0.1～1.0；

(5)流动性和粘结性改进剂为：乳酸甘油酯、三醋酸甘油酯、柠檬酸三丁酯或乙酰柠檬酸三丁酯；相对于100份主体树脂，改进剂的质量份数为0～5；

(6)消光和增白剂为：钛白粉，相对于100份主体树脂，钛白粉的质量份数为0.2～0.6。

本发明的目的之二是提供一种香烟过滤嘴丝束的制备方法，其步骤和条件如下：

(1)在纺丝前，把纺丝组合物进行干燥处理，使其中的水份含量降低到1000ppm以下；

(2)将干燥过的纺丝组合物进行熔体纺丝，纺丝温度190～210℃，喷丝板孔数6000～20000，喷丝孔为三叶形，等效孔径0.25～0.5mm，长径比2∶1～4∶1，20～25℃干燥空气冷却，滚筒法涂复油剂，丝束收集速度30～100m/min；

(3)用5辊或7辊牵伸机对原纤维束进行牵伸，牵伸介质为水，温度60～80℃，牵伸倍率2～5倍；

(4)将经过牵伸的纤维束进行紧张热定型并冷却，加热介质为水，定型温度55～70℃，纤维长度保持率100～90％，冷却介质为自来水；

(5)用卷曲机将经过牵伸的纤维束进行卷曲，加热介质为空气或水蒸气，预热温度50～70℃，卷曲数15～30个/25mm；

(6)对卷曲后的纤维束进行干燥和松弛热定型，加热介质为空气，定型温度50～60℃，定型时间10～15min，得到一种香烟过滤嘴丝束。

以上从熔体纺丝到获得香烟过滤嘴丝束的各步在一条生产线上连续进行，简称“一步法纺丝”，它的特点是连续、高效，但对结晶能力差的某些规格的树脂来说，所得到的纤维的拉伸倍比和取向结晶程度有限，对后面的卷曲不利。对这一类纺丝组合物，最好采用“两步法纺丝”，即将初生纤维在25～55℃处理一段时间，然后再牵伸、卷曲和定型，相应地，纺丝、牵伸和定型的工艺参数作适当调整。具体的步骤和条件如下：

(1)在纺丝前，把纺丝组合物进行干燥处理，使其中的水份含量降低到1000ppm以下；

(2)将干燥过的纺丝组合物进行熔体纺丝，纺丝温度190～210℃，喷丝板孔数6000～20000，喷丝孔为三叶形，等效孔径0.25～0.5mm，长径比2∶1～4∶1，20～25℃干燥空气冷却，滚筒法涂复油剂，丝束收集速度50～150m/min；

(3)将收集的初生纤维束在25～55℃处理48～2h；

(4)经过处理的纤维束在5辊或7辊牵伸机上进行牵伸，牵伸介质为水，牵伸温度70～90℃，牵伸倍率1～3倍；

(5)将经过牵伸的纤维束进行紧张热定型并冷却，加热介质为水，定型温度55～70℃，纤维长度保持率100～90％，冷却介质为自来水；

(6)用卷曲机将经过牵伸的纤维束进行卷曲，加热介质为空气或水蒸气，预热温度50～70℃，卷曲数15～30个/25mm；

(7)对卷曲后的纤维束进行干燥和松弛热定型，加热介质为空气，定型温度50～60℃，定型时间10～15min，得到香烟过滤嘴丝束。

在上述的熔体纺丝过程中，必须在初生纤维表面涂复油剂，一般采用滚筒法涂复，即一个转动的水平方向的滚筒下部接触油剂槽中的油剂，油剂均匀涂复在滚筒表面，向下移动的初生纤维从滚筒的侧面擦过，油剂转移到纤维表面，起降温、润滑、抱合、防静电的作用。

所述的涂复初生纤维使用的油剂是水溶性聚合物的水溶液，并加有季铵盐类、非离子型和/或阴离子型表面活性剂和/或抗静电剂。

所述的水溶性聚合物选自聚乙烯醇、聚乙二醇或聚氧乙烯；其重量浓度为0.05～0.5％；

所述的季铵盐类表面活性剂和/或抗静电剂选自抗静电剂TM(三羟乙基甲基铵硫酸甲酯盐)、抗静电剂SP(硬脂酰胺丙基二甲基-β-羟乙基铵二氢磷酸盐)、抗静电剂P(烷基磷酸酯二乙醇胺盐)；重量浓度为0.02～0.2％；

所述的非离子型表面活性剂选自吐温20、40、60或80、C8-10烷基酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯甘油醚、聚乙二醇单月桂酸酯、聚氧乙二醇单硬脂酸酯、聚乙二醇单油酸酯，或2～3种上述物质的混合物；重量浓度为0.02～0.2％；

所述的阴离子型表面活性剂选自十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠或它们的混合物；重量浓度为0.02～0.2％。

以上的纺丝、牵伸、卷曲和热定型的工艺的选择，充分考虑了聚乳酸本身的特性，尤其是聚乳酸和乳酸类聚合物的三个特征温度：结晶熔点140～175℃，玻璃化转变温度60℃附近，结晶温度90～110℃(对无热历史和无内应力的样品，在纤维和取向状态下结晶温度为70～90℃)。根据聚合物在170～250℃温度范围的熔体流变学特性和热分解的可能，选择190～210℃为纺丝温度，具体的纺丝温度根据聚合物的熔体粘度大小和对单丝线密度的要求来确定。由于乳酸类聚合物的玻璃化温度在60℃附近，在纤维和取向状态下结晶温度为70～90℃，在60～90℃进行牵伸和紧张热定型，经50～70℃预热后进行卷曲，在50～60℃进行干燥和松弛热定型，有可能达到最佳的牵伸、卷曲和定型效果。

同目前已有的醋酸纤维素香烟过滤嘴丝束和聚丙烯香烟过滤嘴丝束相比，本发明得到的香烟过滤嘴丝具有下列优势：(1)它们是生物降解的，丝束本身和它们的降解产物对人体无毒无害，对环境不造成污染；(2)生产乳酸类聚合物丝束的主要原料乳酸，是淀粉的发酵产物，而淀粉是可再生资源，可以大量生产，价格便宜；(3)采用熔体纺丝技术纺成细旦纤维，比溶液纺丝成本低，污染少；(4)它们在可以食用的无毒无害有机溶剂中有一定的溶解度和溶解速度，因而可以采用简单的工艺将卷曲的纤维粘合成滤棒，滤棒有较好的滤过性能和物理机械性能。

不难看出，本发明的一种香烟过滤嘴丝的制备方法，不管是一步法还是两步法，都属于熔体纺丝，是没有切断工序的短纤维生产过程，因而它具有熔纺短纤维工艺的优点，生产效率高，生产成本低，不使用溶剂，化学助剂少，因而环境污染少。目前生产聚丙烯烟用丝束的设备，经过适当的改造，能生产出高质量的乳酸类聚合物丝束，因而生产的基本建设投资会较低。上述两种工艺中，一步法的优点是设备投资相对较少，它适合于结晶性较高的乳酸类聚合物。两步法的优点是纺丝和牵伸、卷曲分两步进行，互相没有牵制，因而丝束的质量容易控制，纺丝段允许有较高的生产速度，它适用于结晶性较差的树脂。

具体实施方式

下面通过实施例进一步说明本发明。

以下各实施例中，(1)各纺丝组合物都经过步骤1的干燥处理，水份含量均在1000ppm以下，下面不再重复叙述；(2)除特别写明外，使用的油剂均为0.2％的聚氧乙烯(分子量60万)的水溶液，并加有0.1％的抗静电剂TM和0.1％的十二烷基苯磺酸钠。

实施例1：

选用一种聚乳酸(PLA)，其中含有97％的左旋乳酸单元和3％的右旋乳酸单元。聚合物的重均分子量7.8万，熔体流动指数15.4g/10min，用三醋酸甘油酯室温粘接的强度(搭接面积10×3mm²)为7.0MPa。用DSC方法测得的熔点为161℃。

按重量配比计算，称取100份的PLA，添加0.2份的亚磷酸三壬基苯基酯、0.2份抗氧剂1010、0.2份的硬脂酸钙、1.0份的乙酰柠檬酸三丁酯、0.4份金红石型钛白粉(杜邦902)和1.0份的纳米二氧化硅微粉，制成纺丝组合物。

采取“一步法纺丝”工艺，即在一台φ65×28的熔体纺丝机(两个纺丝机位)上纺丝，计量段温度控制在220±2℃，纺丝组件的温度控制在205±1℃，两个熔体计量泵的规格同为10ml/r，速度都是30r/min，两个喷丝板各6000孔，矩形排布，喷丝孔呈三叶形，等价直径0.5mm，用25℃的干燥空气侧吹风冷却，用滚筒法涂复油剂(0.2％的聚乙二醇1700水溶液，加有0.1％的抗静电剂TM和0.1％的壬基酚聚氧乙烯(15))，两束初生纤维合股后用七辊牵伸机收集，速度50m/min。用七辊牵伸机进行牵伸，牵伸介质为水，牵伸温度75℃，收集速度150m/min。在60℃水槽中进行紧张热定型，丝束片出水后用自来水冷却，收集速度150m/min。用有效宽度30mm的卷曲机进行卷曲，加热介质为水蒸气，预热温度60℃；对卷曲后的纤维束进行松弛热定型和脱水，加热介质为空气，定型温度55℃，定型脱水时间10min，得到香烟过滤嘴丝束片。其总线密度5.0±0.4ktex，单纤线密度为4.1±0.4dtex，卷曲数22±3个/25mm，室温单丝强度1.6±0.4cN/dtex，伸长率5.2±1.0％。

实施例2：

按重量配比计算，选用实施例1同样的纺丝组合物和纺丝机、计量泵、喷丝板，采用“两步法纺丝”工艺进行单机位纺丝，纺丝速度30r/min，初生丝束不直接牵伸，而是用100m/min的速度收集后，在50℃放置4h。两股初生丝束合股后用七辊牵伸机进行牵伸，送丝速度60m/min，牵伸介质为水，牵伸温度80℃，丝束片出水后用自来水冷却，收集速度150m/min，得到香烟过滤嘴丝束。其总线密度3.0±0.3ktex，单纤线密度为2.5±0.3dtex，卷曲数22±3个/25mm，室温单丝强度2.0±0.5cN/dtex，伸长率4.3±0.9％。

实施例3：

选用一种左旋丙交酯和乙交酯的无规共聚物树脂(PLGA)，其中乳酸重量含量94％，乙交酯重量含量6％。聚合物的重均分子量12.8万，熔体流动指数10.4g/10min，用三醋酸甘油酯室温粘接的强度(搭接面积10×3mm²)为7.5MPa。用DSC方法测得的熔点为156℃。

按重量配比计算，称取100份的PLGA，添加0.2份的亚磷酸三壬基苯基酯、0.2份抗氧剂1010、0.2份的硬脂酸锂、1.0份的乙酰柠檬酸三丁酯、0.5份金红石型钛白粉(杜邦902)和1.0份的纳米二氧化硅微粉，制成纺丝组合物。

采用“一步法纺丝”工艺，在一台φ65×28的双机位熔体纺丝机上纺丝，计量段温度控制在220±2℃，纺丝组件的温度控制在200±1℃。两个熔体计量泵的规格同为10ml/r，速度各30r/min，两块喷丝板各8000孔，矩形排布，喷丝孔呈三叶形，等价直径0.5mm，用25℃的干燥空气侧吹风冷却，用滚筒法涂复油剂(0.2％的聚乙二醇1700水溶液，加有0.1％的抗静电剂SP和0.1％的吐温60)。两束初生纤维合股，用七辊牵伸机进行收集和牵伸，收集速度50m/min，牵伸介质为水，牵伸温度72℃，丝束片出水后用自来水冷却，牵伸倍率3.0倍。用有效宽度30mm的卷曲机进行卷曲，加热介质为水蒸气，预热温度55℃；对卷曲后的纤维束进行松弛热定型和脱水，加热介质为空气，定型温度55℃，定型脱水时间15min，得到香烟过滤嘴丝束。其单纤线密度为3.1±0.4dtex，总线密度5.0±0.4ktex，卷曲数21±3个/25mm，室温单丝强度1.3±0.3cN/dtex，伸长率5.8±1.0％。

实施例4：

按重量配比计算，使用实施例3的纺丝组合物，采用“两步法纺丝”工艺，在一台φ65×28的双机位熔体纺丝机上进行单机位纺丝，计量段温度控制在225±2℃，纺丝组件的温度控制在205±1℃熔体计量泵的规格为10ml/r，速度30r/min，喷丝板8000孔，矩形排布，喷丝孔呈三叶形，等价直径0.5mm，用25℃的干燥空气侧吹风冷却，用滚筒法涂复油剂，收集速度100m/min。收集的初生丝束在室温(25℃)放置48h。两股初生丝束拼股后用七辊牵伸机进行牵伸，送丝速度80m/min，牵伸介质为水，牵伸温度80℃，牵伸倍率2.0倍，丝束片出水后用自来水冷却，收集速度160m/min。用有效宽度30mm的卷曲机进行卷曲，加热介质为水蒸气，预热温度65℃；对卷曲后的纤维束进行松弛热定型和脱水，加热介质为空气，定型温度60℃，定型脱水时间12min。所得丝束的单纤线密度为2.3±0.3dtex，总线密度3.7±0.3ktex，卷曲数23±3个/25mm，室温单丝强度1.6±0.3cN/dtex，伸长率4.2±1.0％。

实施例5：

选用一种左旋丙交酯和ε-己内酯的无规共聚物树脂(PCLA)，其中乳酸含量95％，ε-己内酯5％。聚合物的重均分子量10.8万，熔体流动指数15.4g/10min，用三醋酸甘油酯室温粘接的强度(搭接面积10×3mm²)为8.0MPa。用DSC方法测得的熔点为164℃。

按重量配比计算，称取100份的PCLA，添加0.2份的亚磷酸三壬基苯基酯、0.2份抗氧剂1010、0.2份的硬脂酸钙、1.0份的乙酰柠檬酸三丁酯、0.5份金红石型钛白粉(杜邦902)和1.0份的纳米二氧化硅微粉，制成纺丝组合物。

采用“一步法纺丝”工艺，在一台φ65×28的双机位熔体纺丝机上纺丝，计量段温度控制在225±2℃，纺丝组件的温度控制在200±1℃。两个熔体计量泵的规格为10ml/r，速度分别为32r/min和24r/min，对应的喷丝板为8000和6000孔，矩形排布，喷丝孔呈三叶形，等价直径0.5mm，用25℃的干燥空气侧吹风冷却，用滚筒法涂复油剂(0.1％的聚氧乙烯(重均分子量60万)水溶液，加有0.1％的抗静电剂TM和0.1％的十二烷基苯磺酸钠)。两股初生丝束合并后用七辊牵伸机进行收集和牵伸，收集速度50m/min，牵伸介质为水，牵伸温度70℃，丝束片出水后用自来水冷却，牵伸倍率3.0倍。用有效宽度30mm的卷曲机进行卷曲，加热介质为水蒸气，预热温度55℃；对卷曲后的纤维束进行松弛热定型和脱水，加热介质为空气，定型温度55℃，定型脱水时间15min，得到香烟过滤嘴丝束。其单纤线密度为3.5±0.4dtex，总线密度5.0±0.4ktex，卷曲数21±3个/25mm，室温单丝强度1.4±0.3cN/dtex，伸长率5.2±1.0％。

实施例6：

按重量配比计算，使用实施例5的纺丝组合物，采用“两步法纺丝”工艺，在一台φ65×28的双机位熔体纺丝机上进行单机位纺丝，计量段温度控制在225±2℃，纺丝组件的温度控制在205±1℃熔体计量泵的规格为10ml/r，速度35r/min，喷丝板6000孔，矩形排布，喷丝孔呈三叶形，等价直径0.5mm，用25℃的干燥空气侧吹风冷却，用滚筒法涂复油剂，收集速度80m/min。收集的丝束在室温(25℃)放置24h。两股初生丝束合并后用七辊牵伸机进行牵伸，牵伸介质为水，牵伸温度85℃，牵伸倍率2.5倍，收集速度160m/min。在60℃水槽中进行紧张热定型，丝束片出水后用自来水冷却，收集速度150m/min。用有效宽度30mm的卷曲机进行卷曲，加热介质为水蒸气，预热温度60℃；对卷曲后的纤维束进行松弛热定型和脱水，加热介质为空气，定型温度55℃，定型脱水时间12min，得到香烟过滤嘴丝束。其总线密度4.6±0.4ktex，单纤线密度为3.8±0.3dtex，卷曲数22±3个/25mm，室温单丝强度1.8±0.3cN/dtex，伸长率4.2±1.0％。

实施例7：

按重量配比计算，选用一种聚乳酸树脂(PLA1)，它含有99％的左旋乳酸单元和1％的右旋乳酸单元，粘均分子量6.2万，熔体流动指数23g/10min，用三醋酸甘油酯室温粘接的强度(搭接面积10×3mm²)为4.2MPa。用DSC方法测得的熔点为171℃。

选用另一种聚乳酸树脂(PLA2)，它含有91.5％的左旋乳酸单元和8.5％的右旋乳酸单元，重均分子量12.8万，熔体流动指数5.7g/10min，用三醋酸甘油酯室温粘接的强度(搭接面积10×3mm²)为9.8MPa。用DSC方法测得的熔点为138℃。

以上两种聚乳酸树脂按PLA1∶PLA2＝2∶1的重量比例混合。称取100重量份的混合树脂，添加0.2份的亚磷酸三壬基苯基酯、0.2份抗氧剂1076、0.3份纳米羟基磷灰石、0.4份的硬脂酸钙、2.0份的乙酰柠檬酸三丁酯、0.5份金红石型钛白粉，制成纺丝组合物。

采用“一步法纺丝”工艺，在一台φ65×28的双机位熔体纺丝机上纺丝，计量段温度控制在220±2℃，纺丝组件的温度控制在205±1℃。两个熔体计量泵的规格均为10ml/r，速度各30r/min，两块喷丝板各6000孔，矩形排布，喷丝孔呈三叶形，等价直径0.5mm，用25℃的干燥空气侧吹风冷却，用滚筒法涂复油剂。两束初生纤维合并，用七辊牵伸机进行收集和牵伸，收集速度60m/min，牵伸介质为水，牵伸温度70℃，丝束片出水后用自来水冷却，牵伸倍率2.5倍。用有效宽度30mm的卷曲机进行卷曲，加热介质为水蒸气，预热温度55℃；对卷曲后的纤维束进行松弛热定型和脱水，加热介质为空气，定型温度55℃，定型脱水时间15min，得到香烟过滤嘴丝束。其总线密度4.8±0.4ktex，单纤线密度为4.0±0.5dtex，卷曲数20±3个/25mm，室温单丝强度1.3±0.3cN/dtex，伸长率5.6±1.1％。

实施例8：

按重量配比计算，使用实施例7的纺丝组合物。

采用“两步法纺丝”工艺，在一台φ65×28的双机位熔体纺丝机上进行单机位纺丝，计量段温度控制在225±2℃，纺丝组件的温度控制在205±1℃。熔体计量泵的规格为10ml/r，速度32r/min，喷丝板8000孔，矩形排布，喷丝孔呈三叶形，等价直径0.5mm，用25℃的干燥空气侧吹风冷却，用滚筒法涂复油剂，收集速度100m/min。收集的丝束在室温(25℃)放置48h。两股丝束合并后用七辊牵伸机进行牵伸，牵伸介质为水，牵伸温度80℃，牵伸倍率2.0倍，收集速度160m/min。在65℃水槽中进行紧张热定型，丝束片出水后用自来水冷却，收集速度150m/min。用有效宽度30mm的卷曲机进行卷曲，加热介质为水蒸气，预热温度65℃；对卷曲后的纤维束进行松弛热定型和脱水，加热介质为空气，定型温度65℃，定型脱水时间10min，得到香烟过滤嘴丝束。其总线密度4.2±0.3ktex，单纤线密度为2.6±0.4dtex，卷曲数22±3个/25mm，室温单丝强度1.8±0.4cN/dtex，伸长率4.5±1.0％。

实施例9：

按重量配比计算，选用一种聚乳酸(PLA)，其中含有97％的左旋乳酸单元和3％的右旋乳酸单元。聚合物的重均分子量7.8万，熔体流动指数15.4g/10min，用三醋酸甘油酯室温粘接的强度(搭接面积10×3mm²)为7.0MPa。用DSC方法测得的熔点为161℃。

按重量配比计算，称取100份的PLA，添加0.2份的亚磷酸三壬基苯基酯、0.2份抗氧剂1010、0.2份的硬脂酸铝、2.0份的三醋酸甘油脂、0.4份金红石型钛白粉(杜邦902)和1.0份的1，4-丁二醇双(β-氨基丁烯酸)酯，制成纺丝组合物。

采用“一步法纺丝”工艺，在一台φ65×28的双机位熔体纺丝机上纺丝，计量段温度控制在225±2℃，纺丝组件的温度控制在200±1℃，两台熔体计量泵的规格均为10ml/r，速度均为25r/min，两块喷丝板各6000孔，矩形排布，喷丝孔呈三叶形，等价直径0.5mm，用25℃的干燥空气侧吹风冷却，用滚筒法涂复油剂。两股初生丝束合并后用七辊牵伸机进行收集和牵伸，收集速度60m/min，牵伸介质为水，牵伸温度75℃，丝束片出水后用自来水冷却，牵伸倍率2.5倍。用有效宽度30mm的卷曲机进行卷曲，加热介质为水蒸气，预热温度70℃；对卷曲后的纤维束进行松弛热定型和脱水，加热介质为空气，定型温度70℃，定型脱水时间10min，得到香烟过滤嘴丝束。其总线密度4.0±0.3ktex，单纤线密度为3.4±0.3dtex，卷曲数23±3个/25mm，室温单丝强度1.5±0.4cN/dtex，伸长率4.6±1.0％。

实施例10：

选用一种聚乳酸树脂(PLA)，它含有99％的左旋乳酸单元和1％的右旋乳酸单元，粘均分子量6.2万，熔体流动指数23g/10min，用三醋酸甘油酯室温粘接的强度(搭接面积10×3mm²)为4.2MPa。用DSC方法测得的熔点为171℃。

按重量配比计算，称取100份的PLA，添加0.2份的亚磷酸三苯酯、0.2份抗氧剂2246、0.2份的月桂酸钙、1.0份的二乳酸甘油脂、2.0份的三醋酸甘油脂、0.4份金红石型钛白粉(杜邦902)和1.0份的纳米羟基磷灰石，制成纺丝组合物。

采用“一步法纺丝”工艺，在一台φ65×28的双机位熔体纺丝机上纺丝，计量段温度控制在225±2℃，纺丝组件的温度控制在200±1℃，两台熔体计量泵的规格均为10ml/r，速度均为30r/min，两块喷丝板各6000孔，矩形排布，喷丝孔呈三叶形，等价直径0.5mm，用25℃的干燥空气侧吹风冷却，用滚筒法涂复油剂。两股初生丝束合并后用七辊牵伸机进行收集和牵伸，收集速度80m/min，牵伸介质为水，牵伸温度80℃，牵伸倍率2.0倍。在64℃水槽中进行紧张热定型，丝束片出水后用自来水冷却，收集速度150m/min。用有效宽度30mm的卷曲机进行卷曲，加热介质为水蒸气，预热温度60℃；对卷曲后的纤维束进行松弛热定型和脱水，加热介质为空气，定型温度60℃，定型脱水时间10min，得到香烟过滤嘴丝束。其总线密度4.9±0.2ktex，单纤线密度为4.0±0.4dtex，卷曲数23±3个/25mm，室温单丝强度2.1±0.4cN/dtex，伸长率4.0±1.0％。

在以上实施例中，只使用了一台纺丝机，进行了单机位或双机位的纺丝，喷丝板只有8000孔和6000孔两种规格，都是矩形喷丝板。熟悉熔体短纤维丝工艺的技术人员，根据本发明所提供的原理和方法，不难设计出更大的纺丝机生产能力，更多的纺丝机位，更快的纺丝速度，不同的喷丝板形状(如环形)和孔数等等。

Claims (7)

1、一种香烟过滤嘴丝束，其特征在于，它由纺丝组合物经熔体纺丝和后续的牵伸、卷曲和热定型而成的卷曲的纤维抱合在一起的波浪型纤维束片，单丝线密度2～6dtex，丝束线密度3～6ktex，卷曲数15～30个/25mm；所述的纺丝组合物是由下列成分及配比构成：

(1)主体树脂为聚乳酸或者丙交酯与ε-己内酯、丙交酯与乙交酯、丙交酯与ε-己内酯和乙交酯的共聚物；

(2)热稳定剂为：硬脂酸钙、硬脂酸锂、硬脂酸铝、月桂酸钙、乳酸钙或乳酸锌；相对于100份主体树脂，热稳定剂的质量份数为0.1～0.5；

(3)抗氧剂是无毒或低毒的亚磷酸酯类化合物和酚类化合物，其中，亚磷酸酯类化合物为亚磷酸三苯酯或亚磷酸三壬基苯酯；酚类化合物为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂2246或抗氧剂264；相对于100份主体树脂，抗氧剂的质量份数为0.1～0.5；

(4)乳酸捕获剂为：纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米羟基磷灰石或1，4-丁二醇双(β-氨基丁烯酸)酯；相对于100份主体树脂，乳酸吸收剂的质量份数为0.1～1.0；

(5)流动性和粘结性改进剂为：乳酸甘油酯、三醋酸甘油酯、柠檬酸三丁酯或乙酰柠檬酸三丁酯；相对于100份主体树脂，改进剂的质量份数为0～5；

(6)消光和增白剂为：钛白粉，相对于100份主体树脂，钛白粉的质量份数为0.2～0.6。

2、如权利要求1所述的一种香烟过滤嘴丝束，其特征在于，所述的主体树脂聚乳酸，其右旋乳酸单元的重量百分比为3～7％，重均分子量在5～20万范围，熔点范围150～170℃，在190℃和2.16kg负荷下测定的熔体流动指数在5～20g/10min范围，用三醋酸甘油酯室温粘接的强度为4～12MPa。

3、如权利要求1所述的一种香烟过滤嘴丝束，其特征在于，所述的主体树脂是丙交酯与ε-己内酯或乙交酯的二元共聚物，其重量百分配比为：丙交酯为92～95％，ε-己内酯或乙交酯分别为5～8％，共聚物的重均分子量在5～20万范围，熔点范围150～170℃，在190℃和2.16kg负荷下测定的熔体流动指数在5～20g/10min范围，用三醋酸甘油酯室温粘接的强度为4～12MPa。

4、如权利要求1所述的一种香烟过滤嘴丝束，其特征在于，所述的主体树脂是三元共聚物，其重量百分配比为：丙交酯为92～95％，ε-己内酯和乙交酯之和为5-8％，ε-己内酯和乙交酯单元之间的比例不限，共聚物的重均分子量在5～20万范围，熔点范围150～170℃，在190℃和2.16kg负荷下测定的熔体流动指数在5～20g/10min范围，用三醋酸甘油酯室温粘接的强度为4～12MPa。

5、权利要求1所述的一种香烟过滤嘴丝束的制备方法，其步骤和条件如下：

(1)在纺丝前，把纺丝组合物进行干燥处理，使其中的水份含量降低到1000ppm以下；

(2)将干燥过的纺丝组合物进行熔体纺丝，纺丝温度190～210℃，喷丝板孔数6000～20000，喷丝孔为三叶形，等效孔径0.25～0.5mm，长径比2∶1～4∶1，20～25℃干燥空气冷却，滚筒法涂复油剂，丝束收集速度30～100m/min；

(3)用5辊或7辊牵伸机对原纤维束进行牵伸，牵伸介质为水，温度60～80℃，牵伸倍率2～5倍；

(4)将经过牵伸的纤维束进行紧张热定型并冷却，加热介质为水，定型温度55～70℃，纤维长度保持率100～90％，冷却介质为自来水；

(5)用卷曲机将经过牵伸的纤维束进行卷曲，加热介质为空气或水蒸气，预热温度50～70℃，卷曲数15～30个/25mm；

(6)对卷曲后的纤维束进行干燥和松弛热定型，加热介质为空气，定型温度50～60℃，定型时间10～15min，得到香烟过滤嘴丝束。

6、如权利要求1所述的一种香烟过滤嘴丝束的制备方法，其步骤和条件如下：

(1)在纺丝前，把纺丝组合物进行干燥处理，使其中的水份含量降低到1000ppm以下；

(2)将干燥过的纺丝组合物进行熔体纺丝，纺丝温度190～210℃，喷丝板孔数6000～20000，喷丝孔为三叶形，等效孔径0.25～0.5mm，长径比2∶1～4∶1，20～25℃干燥空气冷却，滚筒法涂复油剂，丝束收集速度50～150m/min；

(3)将收集的初生纤维束在25～55℃养生处理48～2h；

(4)经过处理的纤维束在5辊或7辊牵伸机上进行牵伸，牵伸介质为水，牵伸温度70～90℃，牵伸倍率1～3倍；

(5)将经过牵伸的纤维束进行紧张热定型并冷却，加热介质为水，定型温度55～70℃，纤维长度保持率100～90％，冷却介质为自来水；

(6)用卷曲机将经过牵伸的纤维束进行卷曲，加热介质为空气或水蒸气，预热温度50～70℃，卷曲数15～30个/25mm；

(7)对卷曲后的纤维束进行干燥和松弛热定型，加热介质为空气，定型温度50～60℃，定型时间10～15min，得到香烟过滤嘴丝束。

7.如权利要求5或6所述乳酸类聚合物香烟过滤嘴丝束的制备方法，其特征在于，在步骤(2)滚筒法涂复的油剂，是水溶性聚合物的水溶液，并加有季铵盐类表面活性剂和/或抗静电剂，以及非离子型和/或阴离子型表面活性剂；

所述的水溶性聚合物选自聚乙烯醇、聚乙二醇或聚氧乙烯；其重量浓度为0.05～0.5％；

所述的季铵盐类表面活性剂和/或抗静电剂，选自抗静电剂三羟乙基甲基铵硫酸甲酯盐、抗静电剂硬脂酰胺丙基二甲基-β-羟乙基铵二氢磷酸盐、抗静电剂烷基磷酸酯二乙醇胺盐，重量浓度0.02～0.2％；

所述的非离子型表面活性剂选自吐温20、40、60或80、C_8-10烷基酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯甘油醚、聚乙二醇单月桂酸酯、聚氧乙二醇单硬脂酸酯及聚乙二醇单油酸酯的一种或多种，重量浓度0.02～0.2％；

所述的阴离子型表面活性剂选自十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠或它们的混合物，重量浓度0.02～0.2％。