一种用于香烟过滤嘴具有H型皮芯结构的可降解丝束及其制备方法

摘要

本发明提供了一种用于香烟过滤嘴具有H型皮芯结构的可降解丝束，所述可降解丝束中单根纤维具有H型皮芯结构，所述H型皮芯结构包括皮层和芯层，单根纤维的截面呈H型；所述可降解丝束的树脂材料为PBAT、PBS、PBSA。本发明用于香烟过滤嘴具有H型皮芯结构的可降解丝束采用可降解树脂PBAT、PBS和PBSA，制备的香烟过滤嘴丝束可降解，环保；同时皮芯结构能够综合两种可降解树脂的优异性能，可降解树脂的熔融温度交底，可以进行热粘结，替代传统的化学方法粘结。

说明书

技术领域

本发明属于香烟过滤嘴材料及其制备技术领域，具体涉及一种用于香烟过滤嘴具有H型皮芯结构的可降解丝束，还涉及该用于香烟过滤嘴具有H型皮芯结构的可降解丝束的制备方法。

背景技术

香烟过滤嘴是目前海洋中数量最多的一类塑料垃圾，目前绝大多数的香烟过滤嘴是由醋酸纤维素制成的，醋酸纤维素是一种需要十年甚至更长时间才能分解的塑料。因此采用可降解材料进行纺丝成丝束制备成香烟过滤嘴能够有效的解决香烟过滤嘴造成的环境污染。同时现有香烟过滤嘴材料由于热稳定性和粘结性不好，通常采用化学试剂进行化学粘结，使用化学试剂也存在一定的环境污染问题。

基于此，有必要提供一种用于香烟过滤嘴可降解丝束。

发明内容

本发明第一目的在于提供一种用于香烟过滤嘴具有H型皮芯结构的可降解丝束。

本发明第二目的在于提供上述用于香烟过滤嘴具有H型皮芯结构的可降解丝束的制备方法。

本发明的第一目的是通过以下技术方案来实现的：

一种用于香烟过滤嘴具有H型皮芯结构的可降解丝束，所述可降解丝束中单根纤维具有H型皮芯结构，所述H型皮芯结构包括皮层和芯层，单根纤维的截面呈H型；所述可降解丝束的树脂材料为PBAT(聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯)、PBS(聚丁二酸丁二醇酯)、PBSA(聚丁二酸-己二酸丁二醇酯)。

本发明中，所述PBAT结构式如下：

其中n和m为大于100的正整数。

本发明中，所述PBS结构式如下：

其中m为大于100的正整数。

本发明中，所述PBSA结构式如下：

其中n和m为大于100的正整数。

本发明中，所述芯层为PBAT、PBS、PBSA三种树脂中的一种，所述皮层为PBS和PBSA两种树脂中的一种或两种。发明人经过大量试验研究：芯层选择PBAT、PBS、PBSA三种树脂进行共混会降低树脂的结晶性，使芯层强度降低，PBAT、PBS、PBSA三种树脂作为芯层单独使用，结晶性更高，能获得更高的强度；由于PBAT的分子链中含有苯环结构分子链刚性较强，其熔点和玻璃化转变温度较高，在进行热粘接时所需温度较高，当芯层选用PBS或者PBSA时会破坏皮芯结构，并且采用PBAT作为皮层进行热粘接时，不能提供良好的粘接强度，因此皮层仅选择PBS和PBSA。

进一步地，所述皮层为PBS和PBSA两种树脂，PBS的质量分数为10％-90％，PBSA的质量分数为90％-10％。

本发明一种实施方式，所述H型皮芯结构中H中间的一横结构为芯层结构，芯层结构两端连接两竖结构为皮层结构。

本发明一种实施方式，所述H型皮芯结构中芯层结构呈H型，芯层结构H两外侧连接两个竖结构为皮层结构。

本发明一种实施方式，所述H型皮芯结构中芯层结构呈H型，芯层结构H四个角连接四个竖结构为皮层结构。

进一步地，所述皮层与芯层的长丝的重量比为1:0.5-1。

本发明的第二目的是通过以下技术方案来实现的：

一种用于香烟过滤嘴具有H型皮芯结构的可降解丝束的制备方法，包括以下步骤：

S1)分别将皮层和芯层材料进行干燥处理；

S2)分别将干燥处理后的皮层和芯层材料送入两套纺丝系统纺丝及过滤；

S3)过滤后，经泵输入复合纺丝组件；经喷丝形成H型皮芯型结构的复合纤维。

进一步地，所述S1的干燥处理为：将皮层树脂、芯层树脂在80-100℃的干燥环境中烘干12h以上。

进一步地，S2的纺丝系统中，用于纺制皮层的螺杆区温度为120-150℃，过滤器温度为150-160℃，纺制芯层的螺杆区温度为120℃-160℃，过滤器温度设置为160-170℃。

进一步地，所述喷丝时使用H型孔的喷丝板，喷丝板为圆形，直径为

进一步地，所述H型皮芯型结构的复合纤维制备香烟过滤嘴的粘接过程采用热粘接的方式，将丝束在110-120℃下1-5秒实现粘接。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明用于香烟过滤嘴具有H型皮芯结构的可降解丝束采用可降解树脂PBAT、PBS和PBSA，制备的香烟过滤嘴丝束可降解，环保；同时皮芯结构能够综合两种可降解树脂的优异性能，可降解树脂的熔融温度较低，可以进行热粘结，替代传统的化学方法粘结。

(2)本发明用于香烟过滤嘴具有H型皮芯结构的可降解丝束具有复合H型皮芯结构，减小了皮层结构的占比，增加了芯层结构与空气的接触面，利于芯层散热及结晶程度提高，无需添加成核剂，即可保证粘结性能的前提下提高芯层结构的结晶度；还能为香烟过滤嘴提供良好的过滤和通透性。

(3)本发明用于香烟过滤嘴材料的具有H型皮芯结构丝束，制备工艺简单、易于操作。

附图说明

图1是本发明实施例1用于香烟过滤嘴具有H型皮芯结构的可降解丝束；

图2是本发明实施例2用于香烟过滤嘴具有H型皮芯结构的可降解丝束；

图3是本发明实施例3用于香烟过滤嘴具有H型皮芯结构的可降解丝束；

图中附图标记如下：1-皮层结构，2-芯层结构。

具体实施方式

以下结合具体的实施例对本发明作进一步的说明，以便本领域技术人员更好理解和实施本发明的技术方案。

实施例1

一种用于香烟过滤嘴具有H型皮芯结构的可降解丝束的制备方法，包括以下步骤：

将PBAT树脂为芯层树脂放入90℃烘箱干燥12h，PBS树脂为皮层树脂放入80℃烘箱干燥12h，其中皮层和芯层的重量比为1:1。然后分别添料加入不同双螺杆挤出机。芯层双螺杆温度设定为120℃-140℃-160℃-140℃-130℃，过滤温度165℃。皮层双螺杆120℃-130℃-150℃-140℃-130℃，过滤温度155℃。喷丝板直径为200mm，喷丝孔为H型，孔数为1200。再经由牵伸、卷曲、烘干得到如图1所示丝束。所得丝束在120℃下进行热粘接3秒后通过滤棒成型机经过成型工艺进行成型，得到香烟滤棒。

实施例2

一种用于香烟过滤嘴具有H型皮芯结构的可降解丝束的制备方法，包括以下步骤：

将PBS树脂为芯层树脂放入80℃烘箱干燥12h，PBSA树脂为皮层树脂放入80℃烘箱干燥12h，其中皮层和芯层的重量比为1:0.8。然后分别添料加入不同双螺杆挤出机。芯层双螺杆温度设定为120℃-130℃-150℃-140℃-130℃，过滤温度160℃。皮层双螺杆120℃-130℃-150℃-140℃-130℃，过滤温度160℃。喷丝板直径为200mm，喷丝孔为H型，孔数为1500。再经由牵伸、卷曲、烘干得到如图2所示丝束。所得丝束在110℃下进行热粘接5秒后通过滤棒成型机经过成型工艺进行成型，得到香烟滤棒。

实施例3

一种用于香烟过滤嘴具有H型皮芯结构的可降解丝束的制备方法，包括以下步骤：

将PBAT树脂为芯层树脂放入100℃烘箱干燥12h，PBS和PBSA树脂(其中PBS和PBSA的质量分数均为50％)为皮层树脂放入80℃烘箱干燥12h，其中皮层和芯层的重量比为1:0.5。然后分别添料加入不同双螺杆挤出机。芯层双螺杆温度设定为120℃-140℃-160℃-140℃-130℃，过滤温度165℃。皮层双螺杆120℃-130℃-150℃-140℃-130℃，过滤温度150℃。喷丝板直径为200mm，喷丝孔为H型，孔数为1000。再经由牵伸、卷曲、烘干得到如图3所示丝束。所得丝束在120℃下进行热粘接5秒后通过滤棒成型机经过成型工艺进行成型，得到香烟滤棒。

对比例1

将结晶温度为120℃的聚乳酸树脂烘干后，加入双螺杆挤出机(温度设定130℃-135℃-150℃-140℃-130℃)加热融熔后放入纺丝系统，经由常规纺丝、牵伸、卷曲、烘干得到聚乳酸丝束与三醋酸甘油酯通过滤棒成型机经过成型工艺进行成型，得到滤棒。

性能测试

检测实施例1-3及对比例1制备得到的可降解丝束的耐热性和粘接性能，具体结果见表1。

粘接性能测试方法邵氏硬度A采用标准GB/T 22838.6-2009卷烟和滤棒物理性能的测定第6部分：硬度

收缩率的测试方法为：将滤棒先截取固定长度10mm或丝束长度25mmL1，将其放入指定温度环境30min。再次测试滤棒或丝束的长度L2。

收缩率＝(L1-L2)/L1

表1.各实施例制备的可降解丝束的耐热性和粘接性能

以上实施实例对本发明不同的实施过程进行了详细的阐述，但是本发明的实施方式并不仅限于此，所属技术领域的普通技术人员依据本发明中公开的内容，均可实现本发明的目的，任何基于本发明构思基础上做出的改进和变形均落入本发明的保护范围之内，具体保护范围以权利要求书记载的为准。