一种皮芯型聚乳酸烟用丝束、制备方法及其应用技术

本发明专利技术提供一种皮芯型聚乳酸烟用丝束，包括皮层和芯层，皮层与芯层的重量比为5~30%：70~95%；皮层原料包括：D‑型丙交酯、辛酸亚锡、硅胶母粒、聚乙二醇、柠檬酸异内酯、二氧化钛增白剂；芯层原料包括：L‑型丙交酯、辛酸亚锡、TPO母粒、中性氧化铝、低聚乳酸基‑β‑环糊精、羟甲基纤维素份、亚硫酸氢钠、二氧化钛增白剂。本发明专利技术还提供一种皮芯型聚乳酸烟用丝束的制备方法及应用。本发明专利技术的有益效果为：丝束热收缩性能好，耐热性、耐老化性好，物理性能好；过滤嘴对烟气有害物质过滤效果好，风率适中。

A kind of skin core polylactic acid cigarette tow, preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种皮芯型聚乳酸烟用丝束、制备方法及其应用
本专利技术涉及聚乳酸领域，尤其是涉及一种皮芯型聚乳酸烟用丝束、制备方法及其应用。
技术介绍
现有卷烟减害降焦中，包括采用过滤嘴对卷烟烟气进行过滤，从而减少人体吸入的有害物质。目前，采用的过滤嘴材料有醋酸纤维、聚丙烯、聚乳酸。其中，聚乳酸是一种新型的环保产品，具有良好的循环再生性和生物降解性。它以可再生的植物资源(玉米、小麦、甜菜、大米、土豆、山芋等)以及有机废弃物(玉米芯或其他农作物的根、茎、叶、皮等)为原料，摆脱了对木材和石油资源的依赖，符合绿色环保可持续的发展要求。并且，聚乳酸丝束的生产能耗低于聚丙烯及醋酸纤维素，生产成本低，成型加工性好；生物相容性好，对人体无毒副作用；降解迅速，100天内能够达到80%的降解率；阻燃性好，无火灾隐患。目前，聚乳酸丝束已逐渐成为卷烟过滤嘴的生产材料。现有聚乳酸烟用丝束聚乳酸的制备可采用溶液干法纺丝和熔融法纺丝。但溶液法纺丝的工艺较为复杂，溶剂一般有毒且回收困难。相比之下熔融法纺丝简单易操作，因此更具优势。聚乳酸烟用丝束包括有：中空型、Y型、皮芯型、并列型、橘瓣型、条纹型等，其中，皮芯型为双组份结构，其皮层和芯层分别为不同类型的聚乳酸，皮层一般采用的D-型聚乳酸具有自粘合作用，在制备滤嘴过程中，无需粘合剂，具有无毒、安全、高效的优点。申请人发现，现有皮芯型聚乳酸丝束卷烟过滤嘴在加工、抽吸过程中还存在有种种不足，具体为：皮芯型聚乳酸丝束卷烟过滤嘴在加工、抽吸过程中受高温热风、烟气等的影响，过滤嘴易发生硬质化现象，造成吸阻升高、硬度升高、过滤效果下降，致使烟气有害物质增加、烟气刺激性强、抽吸费劲、口感差的问题；同时，现有皮芯型聚乳酸丝束的皮层与芯层热收缩率不一致，受热后易出现两者分层、脱离的现象，造成过滤嘴过滤失效，致使未经吸附的烟气直接进入人体，毒害作用大；并且，现有皮芯型聚乳酸丝束卷烟过滤嘴的皮层与芯层还存在质地不均一，造成过滤效果差、通风率不佳的问题，可能导致过滤嘴温度异常升高。CN103074716A公开了一种皮芯型聚乳酸烟用丝束和滤棒及其制备方法，其采用不同熔点的皮、芯层结构，特定的原料组合，以及制备方法，使滤棒能够更好的加工成型。该方案的不足之处：滤棒在抽吸过程中受高温烟气的影响，过滤嘴易发生硬质化现象，造成吸阻升高、硬度升高、过滤效果下降；且皮层与芯层质地不均一，过滤效果及通风率不佳。CN108642601A公开了一种聚乳酸自卷曲自粘合复合烟用丝束，其采用添加增塑剂及规定的纤维结构、原料配比、制备方法，不添加粘合剂，简化了生产工艺，提高了成品率、出棒率。该方案的不足之处：滤棒在抽吸过程中受高温烟气的影响，过滤嘴易发生硬质化现象，造成吸阻升高、硬度升高、过滤效果下降；皮芯型丝束的皮层与芯层热收缩率不一致，受热后两者易出现分层、脱离现象，从而造成过滤嘴过滤失效。CN105133082A公开了一种低熔点皮芯型聚乳酸复合纤维，其通过不同的皮、芯配比，不同熔点的皮芯组成，特定的制备方法，制得一种低熔点皮芯型聚乳酸纤维。该方案的不足之处：皮芯型聚乳酸丝束的皮层与芯层热收缩率不一致，受热后易造成两者分层、脱离，使用寿命低。综上所述，现有技术中存在以下技术问题：（1）皮芯型聚乳酸烟用丝束的皮层与芯层热收缩率不一致，受热后易出现两者分层、脱离的现象，耐用性差，使用寿命低；会造成其卷烟过滤嘴过滤失效，致使未经吸附的烟气直接进入人体，毒害作用大；（2）皮芯型聚乳酸丝束卷烟过滤嘴在加工、抽吸过程中受高温热风、烟气等的影响，过滤嘴易发生硬质化现象，造成吸阻升高、硬度升高、过滤效果下降，致使烟气有害物质增加、烟气刺激性强、抽吸费劲、口感差的问题；（3）现有皮芯型聚乳酸丝束卷烟过滤嘴的皮层与芯层还存在质地不均一，造成过滤效果差、通风率不佳的问题，可能导致过滤嘴温度异常升高。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的技术问题，本专利技术提供一种皮芯型聚乳酸烟用丝束、制备方法及其应用，以实现以下专利技术目的：（1）提供一种皮芯型聚乳酸烟用丝束，其皮、芯层热收缩率一致，解决其受热分层现象，提高耐用性；（2）提供一种皮芯型聚乳酸烟用丝束，其耐热性好、耐老化性好，解决卷烟过滤嘴受高温影响，发生的硬质化现象，以及过滤嘴吸阻升高、硬度升高、过滤效果下降的问题；（3）提供一种皮芯型聚乳酸烟用丝束，其皮、芯两层质地均一，保证过滤嘴过滤、通风效果。为解决以上技术问题，本专利技术采取的技术方案如下：一种皮芯型聚乳酸烟用丝束，包括皮层和芯层，皮层完全包裹芯层。其中皮层为D-型聚乳酸及其组合物，芯层为L-型聚乳酸及其组合物，皮层和芯层的重量比为（5-30%）：（70%-95%），皮层和芯层结晶度分别为15~30%和30~45%（DSC法测定），皮层和芯层熔点分别为130~145℃和160~175℃。按重量份，皮层由以下原料制成：D-型丙交酯90~120份、辛酸亚锡2~4份、硅胶母粒5~8份、聚乙二醇0.5~2份、柠檬酸异内酯0.2~1份、二氧化钛增白剂0.5~1份。芯层由以下原料制成：L-型丙交酯100~130份、辛酸亚锡3~5份、TPO母粒8~12份、中性氧化铝0.2~1份、低聚乳酸基-β-环糊精0.5~2份、羟甲基纤维素0.05~1份、亚硫酸氢钠1~2份、二氧化钛增白剂0.5~1份。一种皮芯型聚乳酸烟用丝束的制备方法，包括：润洗、干燥、直熔、熔融、挤压、聚合、脱挥、混料熔融、过滤、喷丝、冷却、成膜、涂油、卷绕、牵伸、卷曲、干燥。所述润洗，将预定份数的D-型丙交酯和L-型丙交酯分别完全浸入0.2mol/L的碳酸钠溶液中，搅拌转速20~30RPM，润洗时间40~60min。所述干燥，分别将润洗后的D-型丙交酯和L-型丙交酯置于50~60℃环境下，低温烘干时间2~3小时，将两者烘干至水分小于200ppm。将硅胶母粒、聚乙二醇、柠檬酸异内酯、二氧化钛增白剂混合，置于70~80℃环境下，烘干时间1~2小时，烘干至水分小于200ppm。将TPO母粒、中性氧化铝、低聚乳酸基-β-环糊精、羟甲基纤维素、亚硫酸氢钠、二氧化钛增白剂混合，置于70~80℃环境下，烘干时间1~2小时，烘干至水分小于200ppm。所述直熔，将烘干后的D-型丙交酯和L-型丙交酯分别置于真空环境下，在20min内加热至110~160℃，保温30min，搅拌转速20RPM，分别直熔成D-型丙交酯熔融液和L-型丙交酯熔融液。所述熔融挤压，D-型丙交酯熔融液和L-型丙交酯熔融液分别经螺杆熔融挤压后，分别置入步进式反应器。所述聚合，将预定份数的辛酸亚锡分别投入D-型丙交酯熔融液和L-型丙交酯熔融液所在的步进式反应器，反应温度150~180℃，反应时间15~25min，反应终止，丙交酯开环聚合制得D-型聚乳酸熔融液和L-型聚乳酸熔融液。所述脱挥，D-型聚乳酸熔融液和L-型聚乳酸熔融液分别经螺杆熔融挤压脱挥。所述混料熔融，将D-型聚乳酸熔融液置于160~190℃环本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种皮芯型聚乳酸烟用丝束，包括皮层和芯层，皮层完全包裹芯层，其特征在于，所述皮层为D-型聚乳酸及其组合物，所述芯层为L-型聚乳酸及其组合物，所述皮层与所述芯层的重量比为5~30%：70~95%。/n

【技术特征摘要】
1.一种皮芯型聚乳酸烟用丝束，包括皮层和芯层，皮层完全包裹芯层，其特征在于，所述皮层为D-型聚乳酸及其组合物，所述芯层为L-型聚乳酸及其组合物，所述皮层与所述芯层的重量比为5~30%：70~95%。


2.根据权利要求1所述的一种皮芯型聚乳酸烟用丝束，其特征在于，所述皮层结晶度为15~30%，熔点为130~145℃；所述芯层结晶度为30~45%，熔点为160~175℃。


3.根据权利要求1所述的一种皮芯型聚乳酸烟用丝束，其特征在于，所述皮层由以下重量份原料制成：D-型丙交酯90~120份、辛酸亚锡2~4份、硅胶母粒5~8份、聚乙二醇0.5~2份、柠檬酸异内酯0.2~1份、二氧化钛增白剂0.5~1份；
芯层由以下重量份原料制成：L-型丙交酯100~130份、辛酸亚锡3~5份、TPO母粒8~12份、中性氧化铝0.2~1份、低聚乳酸基-β-环糊精0.5~2份、羟甲基纤维素0.05~1份、亚硫酸氢钠1~2份、二氧化钛增白剂0.5~1份。


4.一种皮芯型聚乳酸烟用丝束的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：润洗、干燥、直熔、熔融、挤压、聚合、脱挥、混料熔融、过滤、喷丝、冷却、成膜、涂油、卷绕、牵伸、卷曲、干燥。


5.根据权利要求4所述的一种皮芯型聚乳酸烟用丝束，其特征在于，所述润洗，将预定份数的D-型丙交酯和L-型丙交酯分别完全浸入0.2mol/L的碳酸钠溶液中，搅拌转速20~30RPM，润洗时间40~60min。


6.根据权利要求4所述的一种皮芯型聚乳酸烟用丝束，其特征在于，所述干燥，将所述润洗后的D-型丙交酯和L-型丙交酯分别置于50~60℃环境下，低温烘干至水分小于200ppm；
将硅胶母粒、聚乙二醇、柠檬酸异内酯、二氧化钛增白剂混合，置于70~80℃环境下，烘干至水分小于200ppm；
将TPO母粒、中性氧化铝、低聚乳酸基-β-环糊精、羟甲基纤维素、亚硫酸氢钠、二...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔令孝，
申请(专利权)人：孔令孝，王雅文，
类型：发明
国别省市：河北;13