纤维过滤物和稳定剂组成.pdf

本发明是关于由聚烯烃纤维束制备一种纤维滤芯的方法，这种滤芯特别适用于制作香烟过滤咀。本发明也是关于所生产出的滤芯的。
    当各种各样的纤维状材料被试验用作空气过滤物时（尤其为了从香烟烟雾中除去粒状物质和凝聚的焦油），最常使用的是纤维衍生物，例如卷曲的纺织醋酸酯纤维束。

    虽然这样的物质的过滤效率比某些较优良的合成长纤维（例如聚烯烃）低，但工业界认识到了它在经济上和加工方便方面的优点。例如，美国专利3038478和英国专利说明书1514217中所说，用标准的制造过滤物的设备能够将醋酸酯纤维束快速加工成坚固的过滤棒，将它按要求切断，制成一定长度的芯杆。可以通过喷射一种不挥发液体有机增塑剂细滴（例如甘油三醋酸酯，甘油二醋酸酯或柠檬酸）到移动着的，松散的醋酸酯纤维束来使纤维稳定。这些液滴逐渐被纤维吸收并形成软化表面，它經一个短暂的加工时间后粘结邻近的纤维。在加工机器设备中它们是不发粘的，不会像普通粘结剂那样引起纤维束粘到机器设备上。

    某些缺点也被认识到了：醋酸酯长纤维不能被拉伸到少于大约1.5，它们本来就不结实，这限制了能够施加到纤维束上的拉伸力和卷曲力。

    长纤维或聚烯烃纤维（例如聚丙烯）比较结实，能够少于1，增加了过滤效能。它们也有缺点，因为这种纤维太难溶介，不能与不挥发液体有机增塑剂相粘合。此外，普通的粘结剂不能提供所需的硬度，并且还会引起纤维束粘在加工机器的零件上。其它粘结剂需要加热才能硫化或融化，这就使得在普通的制备过滤物的操作和设备中有不希望的变化。

    为了解决这个问题，美国专利4221226提出一种熔融状态有低粘度的热熔粘结剂，但那种物质仍不能给操作提供一个不发粘的加工阶段。英国专利说明书1514217提出采用一种普通的不挥发成膜高分子胶乳水分散体小滴，这种胶乳由一种不饱和有机酯（例如聚醋酸乙烯酯或乙烯和醋酸乙烯酯的共聚物）或一种丙烯酸共聚物（例如醋酸乙烯酯和2-乙基-己基丙烯醋酯的共聚物或苯乙烯和丙烯酸丁酯的共聚物）制成。

    根据本发明，一种由聚烯烃长纤维制备滤芯的方法（在此方法中将一种成膜高分子胶乳的水乳液加到连续移动着的聚丙烯纤维束上，这种胶乳是由一种不饱和有机酯或一种丙烯酸系共聚物制成的。）其特征在于胶乳也含有一种低分子量的改性树脂-氢化松香酯和甘油或季戊四醇或聚萜烯树脂，且胶乳在施用点以远通过除去水而就地被转化得到一种粘结组分，这种改性树脂的平均分子量不超过约2000，环球法软化温度大约60-120℃。

    由于成膜物质和分散在水中的改性树脂结合极好，含水胶乳的润湿性和润滑性在转化点由改性成膜高分子相的涂覆和粘结效力来代替。在改性成膜高分子相中剩余的水成分散状态。

    可以相信改性树脂降低了成膜高分子材料的粘度，于室温在一定湿度下促进了它的流动和聚结的能力。它也提高了最终的干燥产品的玻璃化温度。产物是一种较硬的更加刚性的过滤棒。

    在施用点和胶乳转化点之间的延迟减少了施用后瞬间在机器上的粘结物质的沉积，因此它对于普通的生产过滤物的机器功能来说非常重要。

    虽然根据选择的成膜材料和改性材料胶乳的组成可以有很大的变化，但沉积在纤维束上的胶乳固体含量中成膜高分子胶乳对低分子改性树脂之较住比在大约95-70∶5-30重量百分比范围内，最佳比例大约95-90∶5-10范围内。

    如果改性树脂是一种松香酯，它是一种硬树脂固体，大约含45%-70%氢化树脂。松香酯改性剂含有的松香酸的浓度少于5%，平均分子量在约300-1000之间较好，分子量是用筛析色层技术使用苯乙烯凝胶柱，与聚苯乙烯标准相比较而测定的。可以在市场上买到固体形式或含水分散体形式的这样的物质。

    合适的改性树脂包括，例如，Foral^R＊85或105（高氢化松香的甘油和季戊四醇酯，平均分子量600-1000）;HercolynD^R（氢化松香甲酯）;Piccolyte^RA115树脂（聚萜烯，软化点112-118°）;Staybelite酯^＊10（氢化松香甘油酯，平均分子量600-1000）;Pentalyn^RH（氢化松香季戊四醇酯，平均分子量600-1000）;Piccotex^R树脂（甲基-苯乙烯和乙烯基甲苯共聚物）。（注^＊Hercules公司商标和产品）

    举例来说，通过单体（如醋酸乙烯酯）自己，或者与共聚用单体（如乙烯）聚合能够制成成膜网络，聚合时使用一种聚合混合物，它含有水，合适的单体材料，自由基聚合引发剂（如含有达10%重量的阴离子或非离子乳化剂的过硫酸钾）和类似的已知添加剂，并且加温至大约45℃-90℃。为了随后的混合，将PH调到弱碱性较好。

    其他的合适的成膜高分子网络由其他单体（如丙烯酸，甲基丙烯酸，丙烯酸乙酯，丙烯酸丁酯，甲基丙烯酸甲酯等）与共聚用单体（如苯乙烯，乙烯，丙烯，丁二烯等）聚合而获得。

    在英国专利NO.1514217中已讲述过上述类型的合适的商业上可以得到的成膜高分子网络。例如可能获得这样的材料，如Vinac^R881^＊＊（醋酸乙烯酯的均聚物），Airflex^R405^＊＊（醋酸乙烯酯90/乙烯10的共聚物），和在有技术中已知的其他成膜高分子网络材料。（注：^＊＊航空制品和化学制品公司的一种产品）

    本发明用下列实施例进一步说明，除非另有规定，在实施例中成分和百分比以重量计。

    实施例Ⅰ

    梳通连续的3.5聚丙烯人造纤维，卷曲此松散纤维束，将纤维牵伸成大约12-14英寸宽的薄带，不經附属设备（garniture）和普通的制造过滤棒的装置处理，拉伸而制成一个过滤芯杆，芯杆是纸包的，并且将芯杆切成90mm长。所得的试验滤芯用作试验和鉴定的对照物。

    实施例Ⅱ

    重复实施例Ⅰ，只是聚丙烯松散人造纤维束在进入附属设备（garniture）之前先通过洒施机盒用胶乳喷淋。为了试验的目的，成膜高分子胶乳和低分子量改性树脂的不同混合物按予定量（基于固体的重量百分比）由简单混合相应的成膜高分子网络或其他分散体而制得，并将其放入一个一般的容器中，将此混合材料泵入洒施机。混合物在予先确定的恒定速率下加到以恒定速度移动着的松散纤维束带上，然后被拉伸通过一个附属设备（garniture）并被包裹。处理过的试验芯杆或滤芯就其添加的重量和硬度来评价，在标准Filtrona硬度和弹力试验机上测定硬度（Filtrona香烟股份公司，Middlesex，England，HRT型），使用下面的公式：

    硬度＝100- (π×D)/(C)

    式中C定义为试验滤芯截面原来的圆周长，以毫米计，D定义为經过300g加载15秒后滤芯的偏移，以0.01mm计。

    “添加重量”以处理过的元件的总重量为基准（包括纸包层）并计算如下：

    添加重量％＝ (（W₂-W₁))/((W₁)) ×100

    式中W₂是变硬后元件的重量（gm），W₁是未經处理的元件重量（gm）。

    硬度如上述测定，计算由于吸收硬化剂的“添加重量”，其结果列于表Ⅰ。

    表Ⅰ

    样品    处理    混合物（重    硬度    添加重%

    量%）    （平均）    （平均）

    1-10    对照物    -    90.4    0

    11-15 PVA Latex^＊1- 91.6 4.6

    16-20    PVA    Latex/

    Foral 85^＊290/10 91.7 1.8

    21-30    PVA    Latex/

    Foral    85    70/30    92.2    3.0

    31-35    PVA    Latex/

    Foral 105^＊390/10 92.6 3.4

    36-40    PVA    Latex/

    Piccolyte A115^＊490/10 93.4 4.6

    40-49 Vinac 881^＊5/

    接上表

    Foral    85    90/10    94.2    4.4

    50-56    Vinac    881/

    Piccolyte    A115    90/10    84.3    4.2

    57-61    PVA    Latex/

    Piccolyte    A115    90/10    93.4    4.6

    62-65 Airflex 405^＊6/

    Foral    85    90/10    89.6    1.2

     ^＊1 PVA Latex 一种聚醋酸乙烯酯型胶乳乳液

     ^＊2 Foral 85 一种高氢化树脂甘油酯水分散体

     ^＊3 Foral 105 一种高氢化树脂季戊四醇酯分散体

     ^＊4 Piccolyte A115 一种聚（-蒎烯）树脂水分散体

    ＊5    Vinac    881    一种醋酸乙烯酯均聚物乳液

    （航空制品和化学制品公司）

    ＊6    Airflex405    一种醋酸乙烯酯-乙烯共聚物乳液

    （航空制品和化学制品公司）

    勘误表