一种复合过滤嘴棒及其制备方法.pdf

摘要
申请专利号：	CN201110440019.4	申请日：	2011.12.23
公开号：	CN103169154A	公开日：	2013.06.26
当前法律状态：	授权	有效性：	有权
法律详情：	授权\|\|\|实质审查的生效IPC(主分类):A24D 3/10申请日:20111223\|\|\|公开
IPC分类号：	A24D3/10; A24D3/02	主分类号：	A24D3/10
申请人：	马鞍山同杰良生物材料有限公司
发明人：	王秦峰; 许克强; 吕效东; 陈瑞锋
地址：	243000 安徽省马鞍山市马鞍山经济技术开发区
优先权：
专利代理机构：	北京路浩知识产权代理有限公司 11002	代理人：	王朋飞;张庆敏
PDF下载：	PDF下载

内容摘要

本发明涉及一种复合过滤嘴棒及其制备方法，该复合过滤嘴由以下重量份的原料组成：复合丝束90-98份、增塑剂三醋酸甘油酯2-10份。本发明提供的过滤嘴棒接装的卷烟：余味未变、香气质基本未变、协调、口感柔和，“品吸”结果与醋酸纤维素过滤嘴棒相当。

权利要求书

权利要求书
1.   一种复合过滤嘴棒，其特征在于，该复合过滤嘴由以下重量份的原料组成：复合丝束90‑98份、增塑剂三醋酸甘油酯2‑10份。

2.   根据权利要求1所述的复合过滤嘴，其特征在于，所述复合丝束为醋酸纤维素丝束和聚乳酸丝束的混合物，其中醋酸纤维素丝束重量占比大于70且小于等于90％，聚乳酸丝束重量占比大于等于10且小于30％。

3.   根据权利要求2所述的复合过滤嘴，其特征在于，所述复合丝束中醋酸纤维素丝束重量占比75‑90％，聚乳酸丝束重量占比10‑25％。

4.   根据权利要求3所述的复合过滤嘴，其特征在于，所述复合丝束中醋酸纤维素丝束重量占比80‑90％，聚乳酸丝束重量占比10‑20％。

5.   根据权利要求1‑4任一项所述的复合过滤嘴，其特征在于，所述醋酸纤维素丝束：单丝纤度1.5‑4.0dtex，丝束总纤度2.0‑4.0ktex，卷曲数18‑28个/25mm，断裂强度≥50N/ktex，二氧化钛含量0.2‑0.6％。

6.   根据权利要求1‑4任一项所述的复合过滤嘴，其特征在于，所述聚乳酸丝束：单丝纤度1.5‑4.0dtex，丝束总纤度0.2‑1.2ktex，卷曲数18‑28个/25mm，断裂强度≥80N/ktex，二氧化钛含量0.2‑0.6％。

7.   一种制备权利要求1‑6任一项所述的复合过滤嘴棒的方法，其特征在于，该方法包含以下步骤：
1)一次开松：聚乳酸丝束和醋酸纤维素丝束分别进行开松，备用；
2)叠丝：将开松的聚乳酸丝束和醋酸纤维素丝束上下叠合在一起；
3)合丝：将叠合在一起的丝束收卷成一条丝带；
4)二次开松：将上述丝带进行二次开松；
5)施胶：将三醋酸甘油酯均匀地施加到丝束上；
6)裹纸切割：对施胶后的丝束进行裹纸，并封口切割成棒。

8.   根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤1)和步骤4)丝束开松的宽度为15‑40cm；所述步骤2)叠丝使用的设备是履带输送设备。

9.   根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤3)丝带的宽度为20‑80mm。

10.   根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤5)施胶为甩胶或喷雾方式。

说明书

说明书一种复合过滤嘴棒及其制备方法
技术领域
本发明涉及卷烟领域，具体涉及一种复合过滤嘴棒及其制备方法。
背景技术
目前，国内市场上商品化应用的过滤嘴材料主要为醋酸纤维素纤维和聚丙烯纤维，总量近30万吨，其中醋酸纤维素纤维的用量占到了80％以上，但是醋酸纤维素纤维和聚丙烯纤维具有以下缺点：
醋酸纤维素过滤嘴有以下不足：1)来源于木材(生长周期一般大于5年)，大量使用会破坏生态环境；2)尽管醋酸纤维素可降解，但降解周期通常超过4年，因此滤棒的丢弃会造成一定的环境污染；3)采用溶液纺丝法纺丝，生产工艺复杂，有溶剂丙酮挥发回收等环保问题；4)工艺、设备、相关技术及部分丝束成品主要依赖进口。
聚丙烯过滤嘴同样存在许多不足之处：1)聚丙烯来源于不可再生资源石油，不符合全球可持续发展和国内国情；2)聚丙烯为非极性材料，吸附性能较差，得到的过滤嘴棒过滤性能差，不利于人体健康；3)由于聚丙烯纤维的非极性和高结晶度，粘合性能差，丝束粘合成过滤嘴棒的工艺复杂。
因为醋酸纤维素纤维主要依赖进口，聚丙烯也存在不足，因此市场衍生了聚乳酸作为替代材料用在卷烟中。
聚乳酸用于卷烟的过滤嘴，有以下优点：1)聚乳酸为极性的聚酯结构，吸附性能优异，可替代醋酸纤维素用在中高档卷烟中；2)生物可降解，降解周期短(1年内在填埋条件下可降解为二氧化碳和水)；3)来源可再生，主要原料乳酸，是淀粉的发酵产物，而淀粉来源于可再生的农作物，缓解了能源危机，保护了生态环境，并实现了地球表面的碳循环，减少了温室气体排放；4)生产工艺简单，通过熔融纺丝法制备聚乳酸纤维，可利用聚丙烯丝束的生产线，解决了醋酸纤维素丝束生产过程复杂及丙酮溶剂的环保问题；5)从技术设备到生产完全国产化。
尽管聚乳酸用于卷烟过滤嘴有上述众多优点，但由于卷烟行业的特殊性，对过滤嘴而言最重要的评价指标是专业人士和普通烟民的“品吸”效果。而任何一种过滤嘴新材料都会引起烟气口感的变化，因此，在现有品牌卷烟上用聚乳酸丝束完全替代醋酸纤维素丝束有一定的市场风险，烟草单位对聚乳酸材料的规模化使用需要观察在新品牌卷烟上的试用情况，需要很长的时间周期。
为了加快聚乳酸在卷烟领域的应用，通过部分替代的方式来开发聚乳酸的价值，即用聚乳酸丝束部分替代醋酸纤维素丝束，主体材料仍为醋酸纤维素丝束，通过控制聚乳酸丝束的添加量来保证过滤嘴的“品吸”效果不发生明显变化。
中国专利申请201010151504.5(公开号为CN 101816456A)公开了一种香烟过滤嘴复合材料，其中聚乳酸纤维的质量分数为30‑90％，醋酸纤维素纤维的质量分数为10‑70％；专利还涉及了复合材料的制备方法，先将聚乳酸纤维长丝和醋酸纤维素纤维长丝分别开纤后，按聚乳酸纤维的质量分数为30‑90％，醋酸纤维素纤维的质量分数为10‑70％的配比铺成两层，然后采用空气射流垂直喷射或针刺法，使两层纤维相互进行物理缠结，其后将三醋酸甘油酯按醋酸纤维素纤维重量的1‑5％喷洒在该织物表面，使醋酸纤维素纤维表面形成点状溶解后的粘合点，并将缠结的聚乳酸纤维包覆固定其中的网络结构的香烟过滤嘴复合材料。
中国专利申请201010614633.3(公开号CN102108196A)提供了一种可降解材料的制备方法，该降解材料的成分为：聚乳酸50‑80％；醋酸纤维素10‑40％；生物降解聚酯1‑10％；增塑剂1‑10％；纳米有机改性蒙脱土1‑5％。同时，该发明还提到了制备方法：将聚乳酸、醋酸纤维素、生物降解聚酯、增塑剂、纳米有机改性蒙脱土加入到高速混合机内，搅拌均匀，然后将上述混合均匀的原料放入造粒机中进行混炼、熔融、挤出、冷却后切粒，得到可降解材料。
采用中国专利申请201010151504.5涉及的过滤嘴棒制备的卷烟，存在以下两个问题：1)硬度不够，缩头明显；2)卷烟的“品吸”结果发生变化，刺激性增加，余味和口感有所改变，变化的程度与聚乳酸的添加量相关联。
出现上述问题的主要原因是：1)醋酸纤维素的粘合剂三醋酸甘油酯对聚乳酸丝束没有粘合作用，因此聚乳酸的添加损失了过滤嘴的硬度；2)三醋酸甘油酯对聚乳酸丝束有一定的增塑作用，使得聚乳酸丝束尺寸稳定性降低，体积收缩，整个滤棒出现缩头现象；3)聚乳酸丝束对烟气拦截过滤的成分和量都与醋酸纤维素丝束不同，聚乳酸的大量添加必然引起余味和口感的变化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复合过滤嘴棒。
本发明提供的复合过滤嘴棒由以下重量份的原料组成：复合丝束90‑98份、增塑剂三醋酸甘油酯2‑10份。
其中：
复合丝束为醋酸纤维素丝束和聚乳酸丝束的混合物，其中醋酸纤维素丝束重量占比70‑90％(70％除外)，聚乳酸丝束重量占比10‑30％(30％除外)。
优选地，复合丝束中醋酸纤维素丝束重量占比75‑90％，聚乳酸丝束重量占比10‑25％。
进一步优化，复合丝束中醋酸纤维素丝束重量占比80‑90％，聚乳酸丝束重量占比10‑20％。
所述醋酸纤维素丝束的主要指标为：单丝纤度1.5‑4.0dtex，丝束总纤度2.0‑4.0ktex，卷曲数18‑28个/25mm，断裂强度≥50N/ktex，二氧化钛含量0.2‑0.6％。
所述聚乳酸丝束的主要指标为：单丝纤度1.5‑4.0dtex，丝束总纤度0.2‑1.2ktex，卷曲数18‑28个/25mm，断裂强度≥80N/ktex，二氧化钛含量0.2‑0.6％。
本发明还提供了一种制备复合过滤嘴棒的方法，该方法包含以下步骤：
1)一次开松：聚乳酸丝束和醋酸纤维素丝束分别进行开松，备用；
2)叠丝：将开松的聚乳酸丝束和醋酸纤维素丝束上下叠合在一起；
3)合丝：将叠合在一起的丝束收卷成一条丝带；
4)二次开松：对上述丝带进行二次开松；
5)施胶：将增塑剂三醋酸甘油酯均匀地施加到丝束上；
6)裹纸切割：对施胶后的丝束进行裹纸，并封口切割成棒。
上述方法中，其中：
步骤1)丝束开松的宽度为15‑40cm；
步骤2)叠丝使用的设备为履带输送设备；
步骤3)丝带的宽度为20‑80mm；
步骤5)施胶可选用甩胶或喷雾方式。
本发明提供的过滤嘴棒具有如下优点：
1、本发明提供的过滤嘴棒中：
用聚乳酸丝束替代了10‑30％的醋酸纤维素丝束，一定程度上缓解了醋酸纤维素丝束的不足之处，如：
1)醋酸纤维素丝束来源于木材(生长周期一般大于5年)，聚乳酸丝束来源于可再生的淀粉基作物(生长周期一般小于半年)；
2)醋酸纤维素丝束的降解周期通常超过4年，过滤嘴棒的丢弃破坏了生态环境，聚乳酸丝束在堆肥条件下一年内可完全降解为二氧化碳和水；
3)醋酸纤维素丝束的技术、设备、及部分丝束成品都依赖进口，国内的几家醋片和醋酸纤维素丝束生产单位都为合资企业，技术和设备主要依赖国外企业，而聚乳酸丝束完全国产化；
4)醋酸纤维素丝束采用溶液纺丝法纺丝，生产工艺复杂，有溶剂丙酮挥发回收等环保问题，而聚乳酸丝束采用的是熔融纺丝法生产，工艺简单。
聚乳酸丝束添加量对过滤嘴棒硬度的影响见图1。
虽然聚乳酸丝束与醋酸纤维素丝束能够混合，但是将两种丝束混合均匀有一定的难度，如果混合不均匀则会出现滤棒硬度不均一及局部收缩明显的现象，导致滤棒品质下降。发明人采用两次开松，然后进行复合，并在两次开松当中增加了叠丝和合丝步骤，控制合适的开松宽度和合丝宽度，从而实现将两种丝束均匀混合地进入过滤嘴棒中。
同时，根据制成的滤棒的性能筛选了增塑剂的用量，如果增塑剂过少则硬度指标不够，如果添加太多会出现单丝受损现象和滤棒伴有较多附着物。
2、与中国专利申请201010151504.5相比，本发明提供的过滤嘴棒缩头现象明显改善，达到醋酸纤维素过滤嘴棒缩头要求。
3、与中国专利申请201010151504.5相比，本发明提供的过滤嘴棒硬度明显改善，达到醋酸纤维素过滤嘴棒硬度要求。
4、与现有醋酸纤维素过滤嘴棒相比，本发明提供的过滤嘴棒接装的卷烟：余味未变、香气质基本未变、协调、口感柔和，“品吸”结果与醋酸纤维素过滤嘴棒相当，明显好于中国专利201010151504.5提及的过滤嘴棒，可直接应用于现有品牌的卷烟。
附图说明
图1：聚乳酸含量对滤棒硬度的影响(增塑剂5％wt，100mm滤棒吸阻2800Pa±50Pa)。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1：复合丝束过滤嘴
1、原料：复合丝束94份、增塑剂三醋酸甘油酯6份，其中复合丝束中，聚乳酸丝束重量占比20％，醋酸纤维素丝束重量占比80％。
2、制备方法：
1)一次开松：聚乳酸丝束和醋酸纤维素丝束分别开松，宽度均为20cm，备用；
2)叠丝：通过履带输送机将开松的聚乳酸丝束和醋酸纤维素丝束上下叠合在一起；
3)合丝：将叠合在一起的丝束收卷成宽50mm的丝带；
4)二次开松：上述丝带在滤棒成型机上进行二次开松，开松宽度30cm；
5)施胶：将三醋酸甘油酯均匀地喷雾到丝束表面上；6)裹纸切割：对施胶后的丝束进行裹纸，并封口切割成棒。
3、滤棒评价：
滤棒接装在国内某品牌烟上进行试验：
1)物理指标
过滤嘴棒长100±0.5mm，圆周24.5±0.2mm，吸阻2800±50Pa，硬度86％，50℃条件下30min热缩头0.6％。
2)品吸效果
余味未变，香气质基本未变、量充足、协调、口感柔和，无杂气。
实施例2：复合丝束过滤嘴
1、原料：复合丝束94份、增塑剂三醋酸甘油酯6份，其中复合丝束中，聚乳酸丝束重量占比15％，醋酸纤维素丝束重量占比85％。
2、制备方法：
1)一次开松：聚乳酸丝束和醋酸纤维素丝束分别开松，宽度均为25cm，备用；
2)叠丝：通过履带输送机将开松的聚乳酸丝束和醋酸纤维素丝束上下叠合在一起；
3)合丝：将叠合在一起的丝束收卷成宽60mm的丝带；
4)二次开松：上述丝带在滤棒成型机上进行二次开松，开松宽度30cm；
5)施胶：将三醋酸甘油酯均匀地喷雾到丝束表面上；
6)裹纸切割：对施胶后的丝束进行裹纸，并封口切割成棒。
3、滤棒评价：
滤棒接装在国内某品牌烟上进行试验：
1)物理指标
过滤嘴棒长100±0.5mm，圆周24.5±0.2mm，吸阻2800±50Pa，硬度88％，50℃条件下30min热缩头0.5％。
2)品吸效果
余味未变，香气质基本未变、量充足、较协调、口感柔和，无杂气。
实施例3：复合丝束过滤嘴
1、原料：复合丝束94份、增塑剂三醋酸甘油酯6份，其中复合丝束中，聚乳酸丝束重量占比10％，醋酸纤维素丝束重量占比90％。
2、制备方法：
1)一次开松：聚乳酸丝束和醋酸纤维素丝束分别开松，宽度均为15cm，备用；
2)叠丝：通过履带输送机将开松的聚乳酸丝束和醋酸纤维素丝束上下叠合在一起；
3)合丝：将叠合在一起的丝束收卷成宽30mm的丝带；
4)二次开松：上述丝带在滤棒成型机上进行二次开松，开松宽度30cm；
5)施胶：将三醋酸甘油酯均匀地喷雾到丝束表面上；
6)裹纸切割：对施胶后的丝束进行裹纸，并封口切割成棒。
3、滤棒评价：
滤棒接装在国内某品牌烟上进行试验：
1)物理指标
过滤嘴棒长100±0.5mm，圆周24.5±0.2mm，吸阻2800±50Pa，硬度90％，50℃条件下30min热缩头0.3％。
2)品吸效果
余味未变，香气质基本未变、量充足、较协调、口感柔和，无杂气。
实施例4：复合丝束过滤嘴
1、原料：复合丝束95份、增塑剂三醋酸甘油酯5份，其中复合丝束中，聚乳酸丝束重量占比25％，醋酸纤维素丝束重量占比75％。
2、制备方法：
1)一次开松：聚乳酸丝束和醋酸纤维素丝束分别开松，开松宽度均为30cm，备用；
2)叠丝：通过履带输送机将开松的聚乳酸丝束和醋酸纤维素丝束上下叠合在一起；
3)合丝：将叠合在一起的丝束收卷成宽40mm的丝带；
4)二次开松：上述丝带在滤棒成型机上进行二次开松，开松宽度30cm；
5)施胶：将三醋酸甘油酯均匀地喷雾到丝束表面上；
6)裹纸切割：对施胶后的丝束进行裹纸，并封口切割成棒。
3、滤棒评价：
滤棒接装在国内某品牌烟上进行试验：
1)物理指标
过滤嘴棒长100±0.5mm，圆周24.5±0.2mm，吸阻2800±50Pa，硬度82％，50℃条件下30min热缩头0.8％。
2)品吸效果
余味尚可，香气质基本未变、量充足、口感较淡，无杂气。
对比例1：201010151504.5实施例1
1、原料：复合丝束95份、增塑剂三醋酸甘油酯5份，其中复合丝束中，聚乳酸丝束重量占比90％，醋酸纤维素丝束重量占比10％。
2、制备方法：
先将聚乳酸纤维长丝和醋酸纤维素纤维长丝分别开纤后，按聚乳酸纤维的质量分数为90％，醋酸纤维素纤维的质量分数为10％的配比铺成两层，然后采用空气射流垂直喷射或针刺法，使两层纤维相互进行物理缠结，其后将三醋酸甘油酯按醋酸纤维素纤维重量的5％喷洒在该织物表面，使醋酸纤维素纤维表面形成点状溶解后的粘合点，并将缠结的聚乳酸纤维包覆固定其中的网络结构的香烟过滤嘴复合材料。随后将复合材料在现有的滤棒成型机上制备过滤嘴棒。
3、滤棒评价：
滤棒接装在国内某品牌烟上进行试验：
1)物理指标
过滤嘴棒长100±0.5mm，圆周24.5±0.2mm，吸阻2800±50Pa，硬度68％，50℃条件下30min热缩头10.5％。
2)品吸效果
与醋酸纤维素过滤嘴棒相比，余味和香气变化较大，刺激性增强，口感粗糙，有少量杂气。
对比例2：201010151504.5实施例3
1、原料：复合丝束99份、增塑剂三醋酸甘油酯1份，其中复合丝束中，聚乳酸丝束重量占比30％，醋酸纤维素丝束重量占比70％。
2、制备方法：
先将聚乳酸纤维长丝和醋酸纤维素纤维长丝分别开纤后，按聚乳酸纤维的质量分数为30％，醋酸纤维素纤维的质量分数为70％的配比铺成两层，然后采用空气射流垂直喷射或针刺法，使两层纤维相互进行物理缠结，其后将三醋酸甘油酯按醋酸纤维素纤维重量的1％喷洒在该织物表面，使醋酸纤维素纤维表面形成点状溶解后的粘合点，并将缠结的聚乳酸纤维包覆固定其中的网络结构的香烟过滤嘴复合材料。随后将复合材料在现有的滤棒成型机上制备过滤嘴棒。
3、滤棒评价：
滤棒接装在国内某品牌烟上进行试验：
1)物理指标
过滤嘴棒长100±0.5mm，圆周24.5±0.2mm，吸阻2800±50Pa，硬度72％，50℃条件下30min热缩头1.5％。
2)品吸效果
余味尚可，香气质基本未变，口感略显粗糙，似有杂气。
实验例1：指标考察
在国内某品牌烟上进行试验，控制对比样品的基本物理常规指标相同(开式吸阻1100±20Pa，圆周24.50±0.2mm)，对实施例1‑4、对比例1‑2和现有醋纤过滤嘴棒进行比较。
1、指标及测试方法：
1)滤棒硬度的测试方法：
滤棒硬度指的是，在一定时间内试样的径向受到一定压力，试样受压后直径与受压前直径的百分比即为硬度。
选择菲尔创纳(FILTRON A)硬度仪进行硬度的测试，测试环境温度控制在22±1℃，环境湿度55±2％，样品数50支，负荷10+290g，样品直径7.798±0.1mm，压缩时间10S，硬度计算公式：
％H硬度＝(样品直径‑压缩量)/样品直径×100％
2)滤棒热缩头的测试方法：
选择鼓风烘箱进行热缩头的测试，测试环境温度控制在50±1℃，环境湿度30±2％，样品数50支，受热时间30min，样品长度100±0.5mm，热缩头的计算公式：
％热缩头＝收缩量/样品长度×100％
3)“品吸”评价：
把实施例1‑4和对比例1‑2的过滤嘴棒在烟厂各接装10条某品牌卷烟，放置15天后送烟厂专家“品吸”小组鉴定，并与空白醋酸纤维素过滤嘴棒进行了对比。
2、检测结果：
1)物理指标(热缩头、硬度、硬度稳定性SD等)，见表1：
表1：物理指标对比

由表1可知，实施例和对比例样品的硬度和热缩头都与聚乳酸丝束的添加量相关联，随着复合丝束中的聚乳酸丝束比重的增加，硬度逐渐下降，热缩头数值变大。与空白醋酸纤维素滤棒相比，实施例1‑4样品的硬度和热缩头均达到要求，而对比例1的效果较差，热缩头达到了10.5％，硬度只有68％，对比例2的指标也未达到要求。
2)“品吸”结果比较，实施例和对比例的品吸结果基于空白样醋酸纤维素滤棒，见表2：
表2：“品吸”结果对比
滤棒 “品吸”结果醋酸纤维素滤棒余味干净，香气充足、较协调、口感柔和，无杂气实施例1滤棒余味未变，香气质基本未变、量充足、协调、口感柔和，无杂气实施例2滤棒余味未变，香气质基本未变、量充足、较协调、口感柔和，无杂气实施例3滤棒余味未变，香气质基本未变、量充足、较协调、口感柔和，无杂气实施例4滤棒余味尚可，香气质基本未变、量充足、口感较淡，无杂气对比例1滤棒余味和香气变化较大，刺激性增强，口感粗糙，有杂气对比例2滤棒余味尚可，香气质基本未变，口感略显粗糙，似有杂气
由表2可知：当聚乳酸丝束比重在30％以内时(实施例样品)，余味几乎未变，香气质基本未变、量充足、较协调，口感尚可，无杂气，与醋酸纤维素滤棒“品吸”结果基本相当；而对比例1的变化较大，余味和香气变化较大，刺激性增强，口感粗糙，有杂气，“品吸”没有通过，对比例2的样品余味尚可，香气质基本未变，口感略显粗糙，似有杂气，专家建议配方需作调整。
虽然，上文已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之做出一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

资源描述

《一种复合过滤嘴棒及其制备方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种复合过滤嘴棒及其制备方法.pdf（11页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。

1、(10)申请公布号 CN 103169154 A(43)申请公布日 2013.06.26CN103169154A*CN103169154A*(21)申请号 201110440019.4(22)申请日 2011.12.23A24D 3/10(2006.01)A24D 3/02(2006.01)(71)申请人马鞍山同杰良生物材料有限公司地址 243000 安徽省马鞍山市马鞍山经济技术开发区(72)发明人王秦峰许克强吕效东陈瑞锋(74)专利代理机构北京路浩知识产权代理有限公司 11002代理人王朋飞张庆敏(54) 发明名称一种复合过滤嘴棒及其制备方法(57) 摘要本发明涉及一种复合过滤嘴棒及。

2、其制备方法，该复合过滤嘴由以下重量份的原料组成：复合丝束90-98份、增塑剂三醋酸甘油酯2-10份。本发明提供的过滤嘴棒接装的卷烟：余味未变、香气质基本未变、协调、口感柔和，“品吸”结果与醋酸纤维素过滤嘴棒相当。(51)Int.Cl.权利要求书1页说明书8页附图1页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页说明书8页附图1页(10)申请公布号 CN 103169154 ACN 103169154 A1/1页21.一种复合过滤嘴棒，其特征在于，该复合过滤嘴由以下重量份的原料组成：复合丝束90-98份、增塑剂三醋酸甘油酯2-10份。2.根据权利要求1所述的复合过。

3、滤嘴，其特征在于，所述复合丝束为醋酸纤维素丝束和聚乳酸丝束的混合物，其中醋酸纤维素丝束重量占比大于70且小于等于90，聚乳酸丝束重量占比大于等于10且小于30。3.根据权利要求2所述的复合过滤嘴，其特征在于，所述复合丝束中醋酸纤维素丝束重量占比75-90，聚乳酸丝束重量占比10-25。4.根据权利要求3所述的复合过滤嘴，其特征在于，所述复合丝束中醋酸纤维素丝束重量占比80-90，聚乳酸丝束重量占比10-20。5.根据权利要求1-4任一项所述的复合过滤嘴，其特征在于，所述醋酸纤维素丝束：单丝纤度1.5-4.0dtex，丝束总纤度2.0-4.0ktex，卷曲数18-28个/25mm，断裂强度50N。

4、/ktex，二氧化钛含量0.2-0.6。6.根据权利要求1-4任一项所述的复合过滤嘴，其特征在于，所述聚乳酸丝束：单丝纤度1.5-4.0dtex，丝束总纤度0.2-1.2ktex，卷曲数18-28个/25mm，断裂强度80N/ktex，二氧化钛含量0.2-0.6。7.一种制备权利要求1-6任一项所述的复合过滤嘴棒的方法，其特征在于，该方法包含以下步骤：1)一次开松：聚乳酸丝束和醋酸纤维素丝束分别进行开松，备用；2)叠丝：将开松的聚乳酸丝束和醋酸纤维素丝束上下叠合在一起；3)合丝：将叠合在一起的丝束收卷成一条丝带；4)二次开松：将上述丝带进行二次开松；5)施胶：将三醋酸甘油酯均匀地施加到丝束上；。

5、6)裹纸切割：对施胶后的丝束进行裹纸，并封口切割成棒。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤1)和步骤4)丝束开松的宽度为15-40cm；所述步骤2)叠丝使用的设备是履带输送设备。9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤3)丝带的宽度为20-80mm。10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤5)施胶为甩胶或喷雾方式。权利要求书CN 103169154 A1/8页3一种复合过滤嘴棒及其制备方法技术领域0001 本发明涉及卷烟领域，具体涉及一种复合过滤嘴棒及其制备方法。背景技术0002 目前，国内市场上商品化应用的过滤嘴材料主要为醋酸纤维素纤维和聚丙烯纤维。

6、，总量近30万吨，其中醋酸纤维素纤维的用量占到了80以上，但是醋酸纤维素纤维和聚丙烯纤维具有以下缺点：0003 醋酸纤维素过滤嘴有以下不足：1)来源于木材(生长周期一般大于5年)，大量使用会破坏生态环境；2)尽管醋酸纤维素可降解，但降解周期通常超过4年，因此滤棒的丢弃会造成一定的环境污染；3)采用溶液纺丝法纺丝，生产工艺复杂，有溶剂丙酮挥发回收等环保问题；4)工艺、设备、相关技术及部分丝束成品主要依赖进口。0004 聚丙烯过滤嘴同样存在许多不足之处：1)聚丙烯来源于不可再生资源石油，不符合全球可持续发展和国内国情；2)聚丙烯为非极性材料，吸附性能较差，得到的过滤嘴棒过滤性能差，不利于人体健康；。

7、3)由于聚丙烯纤维的非极性和高结晶度，粘合性能差，丝束粘合成过滤嘴棒的工艺复杂。0005 因为醋酸纤维素纤维主要依赖进口，聚丙烯也存在不足，因此市场衍生了聚乳酸作为替代材料用在卷烟中。0006 聚乳酸用于卷烟的过滤嘴，有以下优点：1)聚乳酸为极性的聚酯结构，吸附性能优异，可替代醋酸纤维素用在中高档卷烟中；2)生物可降解，降解周期短(1年内在填埋条件下可降解为二氧化碳和水)；3)来源可再生，主要原料乳酸，是淀粉的发酵产物，而淀粉来源于可再生的农作物，缓解了能源危机，保护了生态环境，并实现了地球表面的碳循环，减少了温室气体排放；4)生产工艺简单，通过熔融纺丝法制备聚乳酸纤维，可利用聚丙烯丝束的生产。

8、线，解决了醋酸纤维素丝束生产过程复杂及丙酮溶剂的环保问题；5)从技术设备到生产完全国产化。0007 尽管聚乳酸用于卷烟过滤嘴有上述众多优点，但由于卷烟行业的特殊性，对过滤嘴而言最重要的评价指标是专业人士和普通烟民的“品吸”效果。而任何一种过滤嘴新材料都会引起烟气口感的变化，因此，在现有品牌卷烟上用聚乳酸丝束完全替代醋酸纤维素丝束有一定的市场风险，烟草单位对聚乳酸材料的规模化使用需要观察在新品牌卷烟上的试用情况，需要很长的时间周期。0008 为了加快聚乳酸在卷烟领域的应用，通过部分替代的方式来开发聚乳酸的价值，即用聚乳酸丝束部分替代醋酸纤维素丝束，主体材料仍为醋酸纤维素丝束，通过控制聚乳酸丝束的。

9、添加量来保证过滤嘴的“品吸”效果不发生明显变化。0009 中国专利申请201010151504.5(公开号为CN 101816456A)公开了一种香烟过滤嘴复合材料，其中聚乳酸纤维的质量分数为30-90，醋酸纤维素纤维的质量分数为10-70；专利还涉及了复合材料的制备方法，先将聚乳酸纤维长丝和醋酸纤维素纤维长丝分别开纤后，按聚乳酸纤维的质量分数为30-90，醋酸纤维素纤维的质量分数为10-70说明书CN 103169154 A2/8页4的配比铺成两层，然后采用空气射流垂直喷射或针刺法，使两层纤维相互进行物理缠结，其后将三醋酸甘油酯按醋酸纤维素纤维重量的1-5喷洒在该织物表面，使醋酸纤维素纤。

10、维表面形成点状溶解后的粘合点，并将缠结的聚乳酸纤维包覆固定其中的网络结构的香烟过滤嘴复合材料。0010 中国专利申请201010614633.3(公开号CN102108196A)提供了一种可降解材料的制备方法，该降解材料的成分为：聚乳酸50-80；醋酸纤维素10-40；生物降解聚酯1-10；增塑剂1-10；纳米有机改性蒙脱土1-5。同时，该发明还提到了制备方法：将聚乳酸、醋酸纤维素、生物降解聚酯、增塑剂、纳米有机改性蒙脱土加入到高速混合机内，搅拌均匀，然后将上述混合均匀的原料放入造粒机中进行混炼、熔融、挤出、冷却后切粒，得到可降解材料。0011 采用中国专利申请201010151504.5涉及。

11、的过滤嘴棒制备的卷烟，存在以下两个问题：1)硬度不够，缩头明显；2)卷烟的“品吸”结果发生变化，刺激性增加，余味和口感有所改变，变化的程度与聚乳酸的添加量相关联。0012 出现上述问题的主要原因是：1)醋酸纤维素的粘合剂三醋酸甘油酯对聚乳酸丝束没有粘合作用，因此聚乳酸的添加损失了过滤嘴的硬度；2)三醋酸甘油酯对聚乳酸丝束有一定的增塑作用，使得聚乳酸丝束尺寸稳定性降低，体积收缩，整个滤棒出现缩头现象；3)聚乳酸丝束对烟气拦截过滤的成分和量都与醋酸纤维素丝束不同，聚乳酸的大量添加必然引起余味和口感的变化。发明内容0013 本发明的目的在于提供一种复合过滤嘴棒。0014 本发明提供的复合过滤嘴棒由以。

12、下重量份的原料组成：复合丝束90-98份、增塑剂三醋酸甘油酯2-10份。0015 其中：0016 复合丝束为醋酸纤维素丝束和聚乳酸丝束的混合物，其中醋酸纤维素丝束重量占比70-90(70除外)，聚乳酸丝束重量占比10-30(30除外)。0017 优选地，复合丝束中醋酸纤维素丝束重量占比75-90，聚乳酸丝束重量占比10-25。0018 进一步优化，复合丝束中醋酸纤维素丝束重量占比80-90，聚乳酸丝束重量占比10-20。0019 所述醋酸纤维素丝束的主要指标为：单丝纤度1.5-4.0dtex，丝束总纤度2.0-4.0ktex，卷曲数18-28个/25mm，断裂强度50N/ktex，二氧化钛含量。

13、0.2-0.6。0020 所述聚乳酸丝束的主要指标为：单丝纤度1.5-4.0dtex，丝束总纤度0.2-1.2ktex，卷曲数18-28个/25mm，断裂强度80N/ktex，二氧化钛含量0.2-0.6。0021 本发明还提供了一种制备复合过滤嘴棒的方法，该方法包含以下步骤：0022 1)一次开松：聚乳酸丝束和醋酸纤维素丝束分别进行开松，备用；0023 2)叠丝：将开松的聚乳酸丝束和醋酸纤维素丝束上下叠合在一起；0024 3)合丝：将叠合在一起的丝束收卷成一条丝带；0025 4)二次开松：对上述丝带进行二次开松；说明书CN 103169154 A3/8页50026 5)施胶：将增塑剂三醋酸。

14、甘油酯均匀地施加到丝束上；0027 6)裹纸切割：对施胶后的丝束进行裹纸，并封口切割成棒。0028 上述方法中，其中：0029 步骤1)丝束开松的宽度为15-40cm；0030 步骤2)叠丝使用的设备为履带输送设备；0031 步骤3)丝带的宽度为20-80mm；0032 步骤5)施胶可选用甩胶或喷雾方式。0033 本发明提供的过滤嘴棒具有如下优点：0034 1、本发明提供的过滤嘴棒中：0035 用聚乳酸丝束替代了10-30的醋酸纤维素丝束，一定程度上缓解了醋酸纤维素丝束的不足之处，如：0036 1)醋酸纤维素丝束来源于木材(生长周期一般大于5年)，聚乳酸丝束来源于可再生的淀粉基作物(生长周期一。

15、般小于半年)；0037 2)醋酸纤维素丝束的降解周期通常超过4年，过滤嘴棒的丢弃破坏了生态环境，聚乳酸丝束在堆肥条件下一年内可完全降解为二氧化碳和水；0038 3)醋酸纤维素丝束的技术、设备、及部分丝束成品都依赖进口，国内的几家醋片和醋酸纤维素丝束生产单位都为合资企业，技术和设备主要依赖国外企业，而聚乳酸丝束完全国产化；0039 4)醋酸纤维素丝束采用溶液纺丝法纺丝，生产工艺复杂，有溶剂丙酮挥发回收等环保问题，而聚乳酸丝束采用的是熔融纺丝法生产，工艺简单。0040 聚乳酸丝束添加量对过滤嘴棒硬度的影响见图1。0041 虽然聚乳酸丝束与醋酸纤维素丝束能够混合，但是将两种丝束混合均匀有一定的难度，。

16、如果混合不均匀则会出现滤棒硬度不均一及局部收缩明显的现象，导致滤棒品质下降。发明人采用两次开松，然后进行复合，并在两次开松当中增加了叠丝和合丝步骤，控制合适的开松宽度和合丝宽度，从而实现将两种丝束均匀混合地进入过滤嘴棒中。0042 同时，根据制成的滤棒的性能筛选了增塑剂的用量，如果增塑剂过少则硬度指标不够，如果添加太多会出现单丝受损现象和滤棒伴有较多附着物。0043 2、与中国专利申请201010151504.5相比，本发明提供的过滤嘴棒缩头现象明显改善，达到醋酸纤维素过滤嘴棒缩头要求。0044 3、与中国专利申请201010151504.5相比，本发明提供的过滤嘴棒硬度明显改善，达到醋酸纤维。

17、素过滤嘴棒硬度要求。0045 4、与现有醋酸纤维素过滤嘴棒相比，本发明提供的过滤嘴棒接装的卷烟：余味未变、香气质基本未变、协调、口感柔和，“品吸”结果与醋酸纤维素过滤嘴棒相当，明显好于中国专利201010151504.5提及的过滤嘴棒，可直接应用于现有品牌的卷烟。附图说明0046 图1：聚乳酸含量对滤棒硬度的影响(增塑剂5wt，100mm滤棒吸阻2800Pa50Pa)。说明书CN 103169154 A4/8页6具体实施方式0047 以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。0048 实施例1：复合丝束过滤嘴0049 1、原料：复合丝束94份、增塑剂三醋酸甘油酯6份，其中复合丝束。

18、中，聚乳酸丝束重量占比20，醋酸纤维素丝束重量占比80。0050 2、制备方法：0051 1)一次开松：聚乳酸丝束和醋酸纤维素丝束分别开松，宽度均为20cm，备用；0052 2)叠丝：通过履带输送机将开松的聚乳酸丝束和醋酸纤维素丝束上下叠合在一起；0053 3)合丝：将叠合在一起的丝束收卷成宽50mm的丝带；0054 4)二次开松：上述丝带在滤棒成型机上进行二次开松，开松宽度30cm；0055 5)施胶：将三醋酸甘油酯均匀地喷雾到丝束表面上；6)裹纸切割：对施胶后的丝束进行裹纸，并封口切割成棒。0056 3、滤棒评价：0057 滤棒接装在国内某品牌烟上进行试验：0058 1)物理指标0059 。

19、过滤嘴棒长1000.5mm，圆周24.50.2mm，吸阻280050Pa，硬度86，50条件下30min热缩头0.6。0060 2)品吸效果0061 余味未变，香气质基本未变、量充足、协调、口感柔和，无杂气。0062 实施例2：复合丝束过滤嘴0063 1、原料：复合丝束94份、增塑剂三醋酸甘油酯6份，其中复合丝束中，聚乳酸丝束重量占比15，醋酸纤维素丝束重量占比85。0064 2、制备方法：0065 1)一次开松：聚乳酸丝束和醋酸纤维素丝束分别开松，宽度均为25cm，备用；0066 2)叠丝：通过履带输送机将开松的聚乳酸丝束和醋酸纤维素丝束上下叠合在一起；0067 3)合丝：将叠合在一起的丝束。

20、收卷成宽60mm的丝带；0068 4)二次开松：上述丝带在滤棒成型机上进行二次开松，开松宽度30cm；0069 5)施胶：将三醋酸甘油酯均匀地喷雾到丝束表面上；0070 6)裹纸切割：对施胶后的丝束进行裹纸，并封口切割成棒。0071 3、滤棒评价：0072 滤棒接装在国内某品牌烟上进行试验：0073 1)物理指标0074 过滤嘴棒长1000.5mm，圆周24.50.2mm，吸阻280050Pa，硬度88，50条件下30min热缩头0.5。0075 2)品吸效果0076 余味未变，香气质基本未变、量充足、较协调、口感柔和，无杂气。0077 实施例3：复合丝束过滤嘴说明书CN 10316915。

21、4 A5/8页70078 1、原料：复合丝束94份、增塑剂三醋酸甘油酯6份，其中复合丝束中，聚乳酸丝束重量占比10，醋酸纤维素丝束重量占比90。0079 2、制备方法：0080 1)一次开松：聚乳酸丝束和醋酸纤维素丝束分别开松，宽度均为15cm，备用；0081 2)叠丝：通过履带输送机将开松的聚乳酸丝束和醋酸纤维素丝束上下叠合在一起；0082 3)合丝：将叠合在一起的丝束收卷成宽30mm的丝带；0083 4)二次开松：上述丝带在滤棒成型机上进行二次开松，开松宽度30cm；0084 5)施胶：将三醋酸甘油酯均匀地喷雾到丝束表面上；0085 6)裹纸切割：对施胶后的丝束进行裹纸，并封口切割成棒。0。

22、086 3、滤棒评价：0087 滤棒接装在国内某品牌烟上进行试验：0088 1)物理指标0089 过滤嘴棒长1000.5mm，圆周24.50.2mm，吸阻280050Pa，硬度90，50条件下30min热缩头0.3。0090 2)品吸效果0091 余味未变，香气质基本未变、量充足、较协调、口感柔和，无杂气。0092 实施例4：复合丝束过滤嘴0093 1、原料：复合丝束95份、增塑剂三醋酸甘油酯5份，其中复合丝束中，聚乳酸丝束重量占比25，醋酸纤维素丝束重量占比75。0094 2、制备方法：0095 1)一次开松：聚乳酸丝束和醋酸纤维素丝束分别开松，开松宽度均为30cm，备用；0096 2)叠丝。

23、：通过履带输送机将开松的聚乳酸丝束和醋酸纤维素丝束上下叠合在一起；0097 3)合丝：将叠合在一起的丝束收卷成宽40mm的丝带；0098 4)二次开松：上述丝带在滤棒成型机上进行二次开松，开松宽度30cm；0099 5)施胶：将三醋酸甘油酯均匀地喷雾到丝束表面上；0100 6)裹纸切割：对施胶后的丝束进行裹纸，并封口切割成棒。0101 3、滤棒评价：0102 滤棒接装在国内某品牌烟上进行试验：0103 1)物理指标0104 过滤嘴棒长1000.5mm，圆周24.50.2mm，吸阻280050Pa，硬度82，50条件下30min热缩头0.8。0105 2)品吸效果0106 余味尚可，香气质基本未。

24、变、量充足、口感较淡，无杂气。0107 对比例1：201010151504.5实施例10108 1、原料：复合丝束95份、增塑剂三醋酸甘油酯5份，其中复合丝束中，聚乳酸丝束重量占比90，醋酸纤维素丝束重量占比10。0109 2、制备方法：说明书CN 103169154 A6/8页80110 先将聚乳酸纤维长丝和醋酸纤维素纤维长丝分别开纤后，按聚乳酸纤维的质量分数为90，醋酸纤维素纤维的质量分数为10的配比铺成两层，然后采用空气射流垂直喷射或针刺法，使两层纤维相互进行物理缠结，其后将三醋酸甘油酯按醋酸纤维素纤维重量的5喷洒在该织物表面，使醋酸纤维素纤维表面形成点状溶解后的粘合点，并将缠结的聚。

25、乳酸纤维包覆固定其中的网络结构的香烟过滤嘴复合材料。随后将复合材料在现有的滤棒成型机上制备过滤嘴棒。0111 3、滤棒评价：0112 滤棒接装在国内某品牌烟上进行试验：0113 1)物理指标0114 过滤嘴棒长1000.5mm，圆周24.50.2mm，吸阻280050Pa，硬度68，50条件下30min热缩头10.5。0115 2)品吸效果0116 与醋酸纤维素过滤嘴棒相比，余味和香气变化较大，刺激性增强，口感粗糙，有少量杂气。0117 对比例2：201010151504.5实施例30118 1、原料：复合丝束99份、增塑剂三醋酸甘油酯1份，其中复合丝束中，聚乳酸丝束重量占比30，醋酸纤维素丝。

26、束重量占比70。0119 2、制备方法：0120 先将聚乳酸纤维长丝和醋酸纤维素纤维长丝分别开纤后，按聚乳酸纤维的质量分数为30，醋酸纤维素纤维的质量分数为70的配比铺成两层，然后采用空气射流垂直喷射或针刺法，使两层纤维相互进行物理缠结，其后将三醋酸甘油酯按醋酸纤维素纤维重量的1喷洒在该织物表面，使醋酸纤维素纤维表面形成点状溶解后的粘合点，并将缠结的聚乳酸纤维包覆固定其中的网络结构的香烟过滤嘴复合材料。随后将复合材料在现有的滤棒成型机上制备过滤嘴棒。0121 3、滤棒评价：0122 滤棒接装在国内某品牌烟上进行试验：0123 1)物理指标0124 过滤嘴棒长1000.5mm，圆周24.50.2。

27、mm，吸阻280050Pa，硬度72，50条件下30min热缩头1.5。0125 2)品吸效果0126 余味尚可，香气质基本未变，口感略显粗糙，似有杂气。0127 实验例1：指标考察0128 在国内某品牌烟上进行试验，控制对比样品的基本物理常规指标相同(开式吸阻110020Pa，圆周24.500.2mm)，对实施例1-4、对比例1-2和现有醋纤过滤嘴棒进行比较。0129 1、指标及测试方法：0130 1)滤棒硬度的测试方法：0131 滤棒硬度指的是，在一定时间内试样的径向受到一定压力，试样受压后直径与受压前直径的百分比即为硬度。说明书CN 103169154 A7/8页90132 选择菲尔。

28、创纳(FILTRON A)硬度仪进行硬度的测试，测试环境温度控制在221，环境湿度552，样品数50支，负荷10+290g，样品直径7.7980.1mm，压缩时间10S，硬度计算公式：0133 H硬度(样品直径-压缩量)/样品直径1000134 2)滤棒热缩头的测试方法：0135 选择鼓风烘箱进行热缩头的测试，测试环境温度控制在501，环境湿度302，样品数50支，受热时间30min，样品长度1000.5mm，热缩头的计算公式：0136 热缩头收缩量/样品长度1000137 3)“品吸”评价：0138 把实施例1-4和对比例1-2的过滤嘴棒在烟厂各接装10条某品牌卷烟，放置15天后送烟厂专家“。

29、品吸”小组鉴定，并与空白醋酸纤维素过滤嘴棒进行了对比。0139 2、检测结果：0140 1)物理指标(热缩头、硬度、硬度稳定性SD等)，见表1：0141 表1：物理指标对比0142 0143 由表1可知，实施例和对比例样品的硬度和热缩头都与聚乳酸丝束的添加量相关联，随着复合丝束中的聚乳酸丝束比重的增加，硬度逐渐下降，热缩头数值变大。与空白醋酸纤维素滤棒相比，实施例1-4样品的硬度和热缩头均达到要求，而对比例1的效果较差，热缩头达到了10.5，硬度只有68，对比例2的指标也未达到要求。0144 2)“品吸”结果比较，实施例和对比例的品吸结果基于空白样醋酸纤维素滤棒，见表2：0145 表2：“品吸。

30、”结果对比0146 滤棒 “品吸”结果醋酸纤维素滤棒余味干净，香气充足、较协调、口感柔和，无杂气实施例1滤棒余味未变，香气质基本未变、量充足、协调、口感柔和，无杂气实施例2滤棒余味未变，香气质基本未变、量充足、较协调、口感柔和，无杂气实施例3滤棒余味未变，香气质基本未变、量充足、较协调、口感柔和，无杂气实施例4滤棒余味尚可，香气质基本未变、量充足、口感较淡，无杂气对比例1滤棒余味和香气变化较大，刺激性增强，口感粗糙，有杂气说明书CN 103169154 A8/8页10对比例2滤棒余味尚可，香气质基本未变，口感略显粗糙，似有杂气0147 由表2可知：当聚乳酸丝束比重在30以内时(实施例样品)，余味几乎未变，香气质基本未变、量充足、较协调，口感尚可，无杂气，与醋酸纤维素滤棒“品吸”结果基本相当；而对比例1的变化较大，余味和香气变化较大，刺激性增强，口感粗糙，有杂气，“品吸”没有通过，对比例2的样品余味尚可，香气质基本未变，口感略显粗糙，似有杂气，专家建议配方需作调整。0148 虽然，上文已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之做出一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。说明书CN 103169154 A10。

展开阅读全文