[发明专利]一种可降解卷烟用丝束及其制备方法以及滤棒的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可降解卷烟用丝束及其制备方法以及滤棒的制备方 法，具体涉及烟用可生物降解聚乳酸丝束及其丝束的制备方法，以及滤棒 的制备方法。

背景技术

目前，国内市场上商品化应用的滤棒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， 由于性能优异主要用在中高档卷烟中，然而醋酸纤维素纤维主要依赖进口， 并有较大的市场缺口，因此市场衍生了聚丙烯纤维作为替代材料用在低档 卷烟中。

用于香烟过滤嘴的醋酸纤维素丝束有以下优点：1)丝束易于粘合成滤 棒，粘合剂为三醋酸甘油酯；2)制成的滤棒综合性能优异。同时，醋酸纤 维素丝束有以下不足：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)价格昂贵，目前醋酸纤维素丝 束的价格高于3.5万元/吨；4)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。

针对醋酸纤维素降解周期长的不足，国内外许多专家做了大量的研究， 如美国专利US5491024和US5647383涉及超细光降解促进剂二氧化钛加 速醋酸纤维素滤棒的降解；美国专利US6571802和US6739344介绍了在醋 酸纤维素丝束生产过程加入生物降解剂(如磷氧酸等)来调整醋酸纤维素 丝束的降解周期。通过加入上述降解促进剂可一定程度上改善醋酸纤维素 滤棒的降解性能，但幅度有限，无法根本改变环境污染问题。

由于国内醋酸纤维素丝束的供不应求，目前在低档香烟中使用聚丙烯 丝束部分替代。与醋酸纤维素相比，聚丙烯制备卷烟丝束有以下几项优点： 1)采用熔体纺丝法纺丝，制备工艺简单，生产过程简单环保；2)聚丙烯 原料价格较低，丝束相对较便宜。尽管聚丙烯丝束便宜，但价格波动较大， 同时还存在许多不足之处：1)聚丙烯丝束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。2008年世界石油探明储量为1800亿吨左右， 储采比约为40年；中国的石油储量世界排名13位，而消耗排名第二，2008 年净进口17888万吨，对外依存度达到了49.8％。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，只能在低 档香烟中应用。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。

综上可知，开发来源可再生、降解速率快、并且吸附性能优异的滤棒 用丝束意义重大。

环保可降解高分子材料近年来有了长足的发展，如聚乳酸、聚乙醇酸、 聚己内酯、聚丁二酸丁二醇酯等。上述材料中，聚乳酸是目前产能最大的 可降解材料。聚乳酸是以淀粉、纤维素、城市生活垃圾等生物质资源的发 酵产物乳酸为原料经化学合成的一类聚合物，是一种来源可再生、在堆肥 条件下可完全生物降解的聚酯类降解高分子材料；其降解产物二氧化碳和 水均是无害的天然小分子物质。聚乳酸不仅可用于通用塑料领域(如纤维、 薄膜等)，而且还可以用在医用领域，经FDA批准，可用作医用手术缝合 线、注射用微胶囊、微球及埋植剂等制药的材料。聚乳酸纤维的性能介于 合成纤维和天然纤维之间，它具有同聚酯纤维相似的物性，它的密度和模 量介于聚酯纤维和尼龙纤维之间，回潮率低。所制的织物质轻、手感柔软 和干爽，还具有蚕丝一样的柔和光泽。由于结晶度高，织物尺寸稳定性好， 和聚酯纤维一样容易进行纺织加工。因此聚乳酸纤维同其它纤维一样可制 成长丝、短纤、单丝和非织造布，广泛运用于服装、家饰、医疗、农业等 各个领域。

聚乳酸纤维用于卷烟的过滤丝束，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，解决了聚丙烯不可降解和醋酸纤维素降解周期长的不 足；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 乳酸丝束，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 复杂及环保问题。