[发明专利]可生物降解的烟用纤维材料及香烟过滤嘴

说明书

技术领域

本发明涉及一种烟用纤维材料及利用该纤维材料所制成的香烟过滤嘴，所述烟用纤维材料和香烟过滤嘴采用经非内酯单体共聚改性的聚乳酸(PLA)聚合物为基材树脂，具有优良的生物降解性。

背景技术

香烟过滤嘴具有过滤、阻挡和吸附烟气中烟碱、焦油等有害成分的作用，好的过滤嘴材料除具有上述作用外，还应该能改善烟气的口感，减少烟气对口腔的刺激及对人体健康的伤害。作为一个比较成熟的技术，目前用于制造香烟过滤嘴的材料一般是以醋酸纤维素纤维和聚丙烯纤维为原料，从加工性能和最终生产过滤嘴的综合使用性能考虑，以醋酸纤维素纤维为首选，在中高档卷烟中多使用醋酸纤维素纤维滤嘴。

在香烟吸完后剩下的过滤嘴部分是要丢弃的，而醋酸纤维素纤维和聚丙烯纤维在自然环境中很难被生物降解，香烟在背负有害人体健康的罪名的基础上，同时还造成了对环境的污染。人类不能完全离开香烟，除了减少香烟本身对人体的危害以外，解决滤嘴丢弃带来的环境污染问题就成为香烟行业必须面对的课题。

另一方面，醋酸纤维素纤维是以优质木材为原料得到的化工产品，从木材到纤维素再到酯化的醋酸纤维素需要消耗大量的木材原料，而生产环节中也伴随着很多污染问题。

所以，无论是从木材资源匮乏，还是从改善环境污染角度出发，寻找替代现有的醋酸纤维素和聚丙烯纤维原料的可生物降解材料，制造出可降解的香烟过滤嘴，至少在环境保护方面降低香烟生产所带来的危害，是香烟生产行业急需解决的问题。

香烟过滤嘴的生产工艺主要包括对原料实施熔融纺丝制成烟用丝束，以及增塑定型制棒最终加工成过滤嘴棒的工艺过程，原料的可纺性能，即，是否容易纺成细旦纤维，以及纤维丝束的牵伸性能和粘合效果，最终都将影响滤棒和滤嘴的综合性能，包括滤过性能，以及外观、硬度和空阻等机械性能。醋酸纤维素纤维就是由于这些性质的优异，才被选择成为香烟过滤嘴的主要加工原料。在寻找其替代材料时，既具有生物降解性，还必须满足过滤嘴棒加工要求，是缺一不可的二个条件。

乳酸类聚合物，例如聚乳酸(PLA)或相关共聚物在自然条件下或人体条件下可完全生物降解，早已是公知的可降解材料。中国专利申请200610131699.0和200710055310.3中公开了一种利用乳酸类聚合物树脂制造香烟过滤嘴丝束纤维以及烟用滤棒的技术。虽然该在先公开的专利申请教导了乳酸类聚合物可以用于香烟过滤嘴的加工，且与已经商业化的醋酸纤维素滤棒和聚丙烯滤棒相比，所述聚乳酸香烟滤棒不仅具有可完全生物降解和生产成本低廉的优势，而且制成的滤棒在滤过性能和物理机械性能方面都显示良好的结果，但是从其说明书记载内容可以看到，该技术方案中采用的主体树脂是聚乳酸的一个规格或多个规格的混合物，或是丙交酯与己内酯、丙交酯，或丙交酯与己内酯和乙交酯的共聚物，这些树脂都是由内酯聚合而成，制备的聚合物是无规聚合物，这种材料脆性大，易水解，加工时要求材料的含水量低于万分之零点五，而且这种材料耐热性能差，热变型温度很低(不到60℃)。由于烟用丝束需要一定的柔性和较好的形变，同时也要求具有较高的耐热性，对于香烟企业工业生产上述在先公开的乳酸类聚合物香烟嘴棒原料仍有很多不尽人意和有待改进的地方。

发明内容

本发明主要解决的技术问题在于提供一种可生物降解的烟用纤维材料，以及利用该纤维丝束加工而成的香烟过滤嘴，利用非内酯单体共聚改性聚乳酸为原料，材料的加工和韧性、耐热性能等使用性能显著提高，所提供的香烟过滤嘴具有与目前通用的香烟过滤嘴性能相当，而丢弃的烟蒂可被环境中微生物分解，利于对环境的保护。

本发明还提供了制造上述可生物降解的烟用纤维材料及香烟过滤嘴的方法，针对所选择的非内酯单体共聚改性聚乳酸原料的特殊性质，摸索和提出了对制造工艺的条件和参数的确定，确保所制造的香烟过滤嘴产品能达到目前通用的香烟过滤嘴的性能标准。

本发明提供了一种可生物降解的烟用纤维材料，其原料组成包括90-100wt％的非内酯单体共聚改性聚乳酸和0-10wt％的稳定剂，所述非内酯单体共聚改性聚乳酸为分子链中含有总链节数的1-30％的非内酯型单体链节，其余为聚乳酸链节的高分子聚合物，且其重均分子量为5-35万，分散指数1.2-3.0，该烟用纤维材料是所述原料经熔融纺丝工艺加工而成。