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纺真二醋纤烟用丝束的生产技术 

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赵克军 朱洪军 

  一、前言

  我国目前卷烟滤材的填充料主要是二醋纤丝束和聚丙烯纤维丝束。以往,用于烟用材料的二醋纤主要依赖进口。近几年来,我国先后有五家国内企业通过合资联营等方式具备了生产二醋纤烟用丝束的能力,但因其生产工艺复杂、污染严重、生产二醋纤的原料优质纸浆短缺,故此生产量较少,产量价格昂贵。而新近开发聚丙烯烟用丝束,因其原料来源丰富,价格低,工艺流程短,便于生产,全国的化纤企业投入此项目的较多,生产量增长迅速,现已进入此项目的较多,生产量增长迅速,现已进入聚丙烯烟用丝束供大于求的市场格局。但聚丙烯烟用丝束有其自身的优点:无毒、无异味、有优良的亲油憎水性能,材质轻,价格便宜。因此,我们天纶集团利用多年纺制烟用丝束的经验,并合同有关纺织研究单位共同研制出新一代的聚丙烯烟用丝束,我们利用共混改性技术,仿真生产出常规改性,细旦改性,以及适应上高速成型机的纺真二醋纤丝束。通过物检部门的检测,改性聚丙烯纤维具有类似于二醋纤维的特殊结构形态以及使用性能。目前,我们已批量投入生产,经各大烟厂使用,受到用户的一致认可。同时,在改性的基础上在丝束中加特殊改良剂、纺真于二醋纤维烟用滤咀所具有的醇香口感性能。

  二、聚丙烯与二醋纤维的特性

  1、结构比较

  从化学结构图中可看出,醋酸纤维具有极性基因和结构富有极性,因此截滤性能较好。而聚丙烯纤维是非极性结构与疏水基团,截滤性能比醋纤维要差。

  2.丝束(使用)性能比较

  二醋丝束采用湿纺,纺成的丝束物理性能具有"两低一高"的特点,即低强度、低伸长率、高吸附性、丝束后加工生活稳定性好。而聚丙烯纤维采用熔融纺丝,因其模量大、易结晶、聚向度高、生产的常规丝束强度偏大、伸长不匀、不便后道加工且后道加工滤棒生活不稳定。

  3.烟用咀棒填充料的比较

  二醋纤维易切割,便于上高速成型机,伸长小不易造成咀棒缩头现象。棒性能指标稳定,具有醇香口感。而聚丙烯纤维因强度大,不易切割,上高速成型机跑条严重、伸长大造成滤棒的指标性能不稳定。该丝束造成咀棒吸附时有辛辣味。

  三、仿真原理

  高分子材料的共混技术及其应用,目前发展很快。由于共混法熔融仿能改良聚丙烯的综合物理机械性能。我们借鉴二醋酸纤维指标性能特点,利用X、Y两种聚合物有一定的相容性、直接按一定的比例混合熔融仿丝,如乙烯--醋酸乙烯共聚物与聚丙烯进行相容体系法直接共混研制的改性丝束,它能达到降低丝束拉伸强度与伸长的功能。在共混熔纺的基础上加入特殊的改良剂,使改性后的聚丙烯丝束的刚性及制成的滤棒吸附口感都得到很大的改善。

  四、改进方法

  1、设备上的改进

  1.1 改用多孔型、异形喷丝板纺丝、烟用丝束所需的纤维在滤嘴成形方面的硬度、吸阻、重量等关键性指标完全依赖于本身的物理和力学性能。使用异形、多孔板主要是异形纤维具有较高纤维表面积和一定异形度,从而赋予纤维刚性和硬挺度,增加滤嘴硬度和降低滤嘴吸阻的可调性,并且大大减少了丝束的充填量,从而增加滤棒产出率。

  1.2 将原蒸汽一步拉伸改成二步法的油浴拉伸,刚成形的初生纤维处于一种热力学的不稳定状态,它在牵伸前的停留过程中、纤维内部结构会发生一些变化。据实践表明,聚丙烯的初生纤维存放4小时便于后道拉伸及生活的稳定性。这样做成的烟用丝束在做棒过程保持稳定提高出支率。利用油浴拉伸要比蒸汽加热拉伸快而均匀。由于油水渗入到丝受热更均匀。同时可使每根丝条都处在同一温度下受力,因而特别均匀,从而提高拉伸匀性和稳定性,对稳定咀棒的物理指标起很大的作用。

  1.3 将原冷卷曲丝束改进为热卷曲丝束,使聚丙烯纤维在卷曲前经过高倍拉伸或热处理,使它的弹性模数E增大,对卷曲进行热定型、使纤维内大分子松驰、改性加热后的丝束具有较好的刚性、开松性能好,便于减少填充

  1.4 利用纺丝处母粒注射合成的改性配料及特殊的改良剂,使改性后的丝束物理指标性具有二醋纤维的"二低一高"的特性,上高速成型机上使用效果良好。同时做成的咀棒口感接近于二醋脂纤维的醇香口感。

  2、工艺上调整

  采用物料共混熔融仿,熔体的温度及流变性能都有较大的变化。我们在纺制过程中,对各种配料熔融后的物理指标进行了测试,绘出分析图表,找出配料在不同温度,不同配比下熔融纺的变化规律,做定出合理的工艺温度。

  如图2所示当共混熔融后,整体物料的粘度,流动性有着较大的变化。熔体流动性的指标MI在配料混合比一定时,MI随着温度的升高,熔体内相对分子质量变小而得到改善,当温度超 过一个定值时,熔体的熔融指数MI将产生突变、流体不成线状。这种熔体状是无法进行纺丝的。

  同样,当改性母粒增加到10%时的配比,熔体零切粘度变化幅度减小,但熔体的MI增大的幅度迅速上升,这种情况,纺丝也无法进行,因此,在实际制控过程中,纺丝温度的设定,以及物料的配比一定要控制在共混后的物料熔融度介于两组分粘度之间,使其具有较好的相容性、可纺性。这样做成的改性丝束具有"两低一高"的特性。

  另外,我们对聚丙烯改性丝束进行特殊的后加工,使改性的聚丙烯异型纤维的表面同时具有小小的微孔,加上丝束会有改性后的化学极性基因,使它具有二醋纤的醇香感觉。

  五、烟用丝束、滤棒质量比较

  六、结论

  1.聚丙烯烟用丝束利用共混技术熔纷改性丝束的物理指标具有二醋纤维的特点,但仍有一定差距,急待进一步改进。

  2.低量改性丝束及其配套用的增塑固代交联剂还待开发应用。

  3.聚丙烯烟用丝束与醋纤丝束的优势是比重轻、理论上、单位重量滤棒产出率高达为220万支/t。但因其聚丙烯树脂自身的特性及现有工艺及设备的局限性,还需进一步的探讨。

  [参考文献]
  [1] 董幻震、孙桐等,《合成纤维生产工艺学》
  [2] 余振浩,《合成纤维卷曲的理论与实践》 
  
  来源:中国烟草物资电子商务网

 
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