卷烟过滤嘴丝束及制造方法

著录项
  • CN93118208.5
  • 19930928
  • CN1087498
  • 19940608
  • 埃克森化学专利公司
  • 查尔斯·B·小哈森伯勒
  • A24D3/02
  • A24D3/02

  • 美国得克萨斯
  • 美国,US
  • 19920928 US07952059
  • 中国国际贸易促进委员会专利商标事务所
  • 姜华
摘要
一种适合于制造卷烟过滤嘴或过滤嘴棒的熔喷丝束,它是通过在热状态下拉伸带有纵向弯折线的熔喷纤维网以便沿弯折线形成微细褶裥而制备的。最好使拉伸并加热了的丝束穿过一个电场以便使丝束过滤嘴带上静电荷。
权利要求

1、制造适用于卷烟过滤嘴的丝束的一种的方法,它包括:

(a)选择非织造的纤维网,它有沿纵向(MD)延伸而沿纤维网横向相互隔开的每英寸内10至50条弯折线;

(b)把纤维网加热到等于或高于聚合物的软化温度的温度,同时沿纵向(MD)把纤维网拉伸10至100%以便使微细褶裥在弯折线处形成,借以把纤维网的宽度至少减小15%并把微细褶裥缩密到每英寸20至100个,从而形成丝束;以及

(c)冷却丝束。

2、根据权利要求1所述的方法,其中非织造的纤维网是由平均直径为1至15微米的缠结纤维组成的熔喷纤维网。

3、根据权利要求2所述的方法,进一步包括把丝束转变成适用于卷烟过滤嘴的棒的步骤。

4、权利要求3所述的方法,其中把丝束转变成棒的步骤包括把丝束拉过一个喇叭口。

5、根据权利要求4所述的方法,其中把丝束拉过喇叭口的步骤在等于或高于丝束的软化温度的温度下进行,其中对丝束施加沿纵向(MD)的附加拉伸。

6、根据权利要求5所述的方法,其中在步骤(a)中的拉伸量 为施加于丝束的总拉伸量的20至30%。

7、根据权利要求2所述的方法,其中拉伸步骤通过施加张力拉紧纤维网来实现,而且其中冷却步骤用在张力下拉紧的纤维网来实现。

8、根据权利要求2所述的方法,其中热塑性塑料为聚烯烃。

9、根据权利要求8所述的方法,其中聚烯烃为丙烯的共聚物或均聚物。

10、根据权利要求2所述的方法,其中纤维网具有下列性质:

基准(basis)重量为0.2至0.45盎司/码 2;

平均纤维直径为2至15微米。

11、根据权利要求2所述的方法,其中弯折线与纤维网的纵向轴线成0°至10°的夹角。

12、根据权利要求2所述的方法,其中纤维网由平均直径为3至10微米的纤维组成。

13、根据权利要求2所述的方法,进一步包括,在冷却步骤之前,使加热了的纤维网穿过有足够量级的电场以使纤维网带电荷。

14、根据权利要求13所述的方法,其中穿过电场的纤维网的温度比在步骤(b)中所加热的纤维网的温度低0至50℃。

15、根据权利要求14所述的方法,其中静电场由相互离开的电极来提供,其中加热了的纤维网从电极之间穿过,每个电极提供有每cm电极间距±1.0至5.0KVDC的电压。

16、用热塑性熔喷纤维网制造带静电荷的丝束的方法,它包括:

(a)在等于或高于热塑性塑料的软化温度的温度下沿纵向(MD)把纤维网拉伸至少10%;

(b)使拉紧取向的纤维网穿过电场以便使纤维网的纤维带静电荷;以及

(c)冷却纤维网。

17、根据权利要求16所述的方法,其中电场由布置在被拉伸纤维网的上方和下方的电极来提供,其中电极各充电到每cm电极间距±2.5至5.0KV        DC。

18、根据权利要求16方法,其中电极布置成离开穿过电极的纤维网至少0.5英寸。

19、一种给热塑性非织造的纤维网充电的设备,它包括:

(a)一个加热器;

(b)相互离开的电极,各有每cm电极间距1.0至5.0KVDC的电压;

(c)用来使非织造的纤维网依次穿过以下部位的装置:(ⅰ)穿过加热器,在那里纤维网被加热到或接近热塑性塑料的软化温度,(ⅱ)穿过相互离开的电极之间,其中纤维网在比它在烘箱中的温度低5℃至50℃的温度下进入静电场。

20、根据权利要求19所述的设备,其中电极各离开穿过电极 的纤维网0.25至4英寸。

21、制造卷烟过滤嘴的方法,它包括:

(a)选择一种熔喷纤维网,它有10至60英寸的宽度、0.22至0.57盎司/码 2的基准重量,并且进一步具有在其中形成的每英寸10至50条纵向延伸而横向相互隔开的弯折线,上述纤维网由微细尺寸的热塑性纤维所组成;

(b)在张力下拉伸纤维网,同时把纤维网加热到至少等于热塑性塑料的软化点的温度,以便大体上在弯折线处形成微细褶裥,借以把纤维网的宽度至少减小15%并把纤维网拉长至少10%;

(c)在张力下冷却纤维网;以及

(d)经一个限制器加工拉长的纤维网以形成卷烟过滤嘴。

22、向丙烯均聚物或共聚物的熔喷纤维网上施加静电荷的方法,它包括:

(a)拉伸并将纤维网加热到110℃与165℃之间的温度;以及

(b)使拉伸并加热了的纤维网穿过电场。

23、一种适用于转变成卷烟过滤嘴的丝束,它包括:由平均纤维尺寸为1至15微米的热塑性纤维组成的并且厚度为1至15毫英寸的细长熔喷纤维网,上述纤维网有在其中形成的微细褶裥,该微细褶裥在相对于纤维网纵向轴线0°至10°范围内延伸并有等于纤维网厚度的1.2至5倍的褶幅,纤维上带有静电荷以提高其过滤效率。

说明书
技术领域

本发明一般涉及由热塑性塑料特别是聚烯烃类制成的卷烟过滤嘴。一方面,本发明涉及由熔喷纤维网制成的卷烟过滤嘴。另一方面,本发明涉及用来制造过滤嘴,特别是卷烟过滤嘴的丝束。再一方面,本发明涉及一种带静电荷的丝束的制造方法。

熔喷产品是由典型平均直径从1至15微米范围内的热塑性微细纤维的无规收集组成的非织造材料的一种具体类型。这种产品有网形、圆柱形或粗纱形,并且因为在无规收集的过滤嘴中其很小的微孔尺寸,故能制成特别好的过滤嘴。

然而,由熔喷非织造织物制成的卷烟过滤嘴并不特别成功。把非织造织物制造成卷烟过滤嘴所必须的小圆柱形并具有如像过滤能力和硬度之类想要的物理特性一直是困难的。采用熔喷纤维网的过滤嘴生产目前受到能够包装成卷的纤维网的小长度的限制。而且熔喷纤维网棒很软并有端部凹陷。美国专利No.3,595,245公开了一种聚丙烯熔喷卷烟过滤嘴。这种过滤嘴为粗纱形,通过一个圆形熔喷模头生产。圆形模头很贵并且操作困难。此外,它们不能一致地生 产具有卷烟过滤嘴所必须的质量的过滤嘴。由于这些原因,由圆形模头制造的熔喷粗纱卷烟过滤嘴一直没有得到值得注意的工业应用。

除了熔喷粗纱之外,做了许多努以便用非织造材料生产卷烟过滤嘴。

美国专利No.3,346,682公开了一种用聚合物薄板材制成的卷烟过滤嘴。板材经过轧光并分切成带材;然后每个带材经过膨化并集束成适用于卷烟过滤嘴的形状。

美国专利No.3,888,610公开了一种形成可用作卷烟过滤嘴的非织造粗纱的方法。这种粗纱由各个喷嘴生产。

美国专利No.4,059,121公开了一种塞有许多非织造聚合物纤维的过滤嘴的小圆盘段。

加拿大专利841,368公开了一种用丙烯腈微细纤维制成的卷烟过滤嘴。该过滤嘴是通过丙烯腈溶液中溶剂的蒸发和聚合物的凝结而制成的。

美国专利No.3,444,863和No.3,704,192公开了可用作卷烟过滤嘴的喷纺纤维(filaments)。这种纤维的直径范围为10至60微米并且靠丝中直径的大变化来实现透气性。

美国专利No.4,579,130公开了两种热塑性塑料的熔融掺合,这两种塑料被挤成纤维,然后加捻和/或卷曲。此后加捻的纤维被制成卷烟过滤嘴。

欧洲专利申请No.88103071.2(公开号No.0330709)和台湾专利申请No.77106568分别公开了利用熔喷纤维网作为卷烟过滤嘴。在从纤维网至棒的转变中,熔喷纤维网不在受热状态下被拉伸,只是被拉过包纸器(garniture)。

美国专利No.4,189,511公开了利用纤维基质中破裂膜的碎片来实现压降与过滤能力之间的平衡的一种过滤嘴。

美国专利No.5,025,815公开了一种卷烟过滤嘴丝束,该丝束包括使丝束原纤化以实现过滤嘴膨化。

许多上述专利,特别是美国专利No.4,189,511,都针对着过滤能力与压降平衡的问题。例如,非常紧的过滤嘴将以相对大的压降提供有效的过滤,但使得吸烟者通过它吸烟又变困难。所以,一个卷烟过滤嘴必须以比较小的压降表现出有效的过滤能力。

本发明的方法生产能用卷烟过滤嘴制造厂中的普通设备加工的丝束。简言之,该方法包括下列步骤:

(a)选择带有于其上形成的纵向延伸而横向彼此隔开的弯折线的热塑性燃喷纤维网;

(b)在加热状态下拉伸该纤维网,使它(ⅰ)纵向伸长,(ⅱ)大体上在弯折线上产生纵向延伸的微细褶裥,以及(ⅲ)横向收缩纤维网借以形成丝束;以及

(c)冷却丝束,最好在张力之下进行。该丝束可以收集在一个容器里以备以后加工,或者可以进一步进行流水线加工以形成棒形过滤 嘴。该丝束是柔韧的、耐用的和坚固的,使之容易以高密度压实并可以高速加工。在把丝束加工成卷烟过滤嘴时,丝束可以被用于普通的卷烟过滤嘴制造设备(例如包纸器或喇叭口)。

由于其独特的性质,丝束实际上可以用于任何类型的成棒装置,包括DeCoufle所使用的S形折包法。

在一个实施例中,丝束在包纸器(或喇叭口)的上游在加热状态下进一步拉伸以便赋予由丝束制成的过滤嘴棒以想要的物理特性。因此,在此实施例中丝束在仅部分拉伸的状态下被送到卷烟过滤嘴制造线,以致于在线上的最终拉伸可以使丝束适应该线及其产品的要求。为了使丝束能以高密集因数(密度)压实并高速最终加工成过滤嘴棒,最初的热拉伸是较好的。

在一个具体的最佳实施例中,丝束带有赋予它的静电荷。使丝束带上静电荷的方法最好在温热或提高了的温度下(即在丝束从加热步骤明显地冷却之前)进行。

按照本发明制备的丝束的特征在于下列性质:柔韧和坚固,易于以高密度压实,易于用传统的成棒线来加工。用该丝束制成的棒或过滤嘴表现出优异的硬度(与其他的纵向棒和过滤嘴相比)和优异的过滤性,尤其是带有赋予它的静电荷。

图1是可用于本发明的熔喷纤维网的轴测图,示意地画出纤维网中的纵向弯折线。

图2是熔喷线中用来收集熔喷纤维并形成纤维网的收集器筛的 纵向剖视图。

图3是类似图1的一个图,画出与纵向(MD)成斜角的另一种弯折线图案。

图4是用熔喷纤维网形成丝束的设备的侧视图。

图5是图4中所示设备的俯视图。

图6A、6B和6C是通过图4和图5的设备的纤维网的依次的剖面图,画出随着纤维网在热态下受拉伸而形成微细褶裥的顺序。

图7是卷烟形成线的简化侧视图,画出把丝束加工成卷烟过滤嘴或过滤嘴棒的过程。

图8是图7中所示生产线的俯视图。

图9是用熔喷纤维网加工完全拉伸丝束的生产线的俯视图。

图10是图9中所示生产线的侧视图。

图11是按照本发明制造的卷烟过滤嘴的轴测图。

图12是表示熔喷丝束静电充电的侧视图。

按照一个最佳实施例,本发明的方法包括在热状态下拉伸熔喷纤维网以便形成微细褶裥并使其定形。然后带微细褶裥的丝束可以储存以备以后加工成卷烟过滤嘴,或者经过传统的成棒设备进行流水线加工。

在用传统的卷烟过滤嘴生产线加工之前,或者与它同时,本发明的一个实施例中的工艺允许丝束的附加拉伸以获得想要的过滤嘴性质,如像按照过滤嘴塞头直径的压降。

就最概括的方面而言,形成卷烟过滤嘴的方法包括:(a)在热状态下部分地或全部地拉伸非织造纤维网以形成丝速;以及(c)使拉伸过的丝束通过卷烟过滤嘴或棒形成线以形成过滤嘴或过滤嘴棒。在部分地拉伸丝束的情况下,在形成棒的过程中可以进步拉伸以便按所用生产线的要求“细调”丝束。

如上所述,部分地或全部地拉伸的纤维网最好在纤维网转变成丝束之前通过电场来处理以便使它的纤维带上静电荷。

为了生产具有适合储存和以后加工的性质的丝束,重要的是母体纤维网须有一定的性质而工艺过程在受控状态下实施。下面描述本发明的这些重要的方面,包括使之带静电荷。

母体纤维网

母体熔喷纤维网是用熔喷工艺生产的,该工艺包括经一系列对准并且相互靠近的熔丝孔挤出热塑性树脂而形成一横列单丝(filaments),同时热空气层从两侧接触单丝并对单丝施加拖曳力,把单丝预拉伸到细微尺寸(例如平均直径1至15微米,较好为2-12微米),最好是3至10微米。单丝被收集到一个运动着的收集器上以形成无规则缠结纤维的整体纤维网。纤维(fibers)可能还表现出某些接触粘接性,这增加纤维网的强度。制造熔喷纤维网的设备和方法在包括美国专利No.4,818,463和No.3,978,185在内的已公布文献中详细地公开,其公开在此引述为参考文献。(术语单丝(filaments)和纤维(fibers)在本文中可互换使用。)

用来制造母体纤维网的热塑性树脂可以包括如下:聚烯烃类(包括聚乙烯、聚丙烯、它们的共聚物和三元共聚物)、聚酯、尼龙、EVA、弹性体、聚酰胺、聚苯乙烯、聚三氟氯乙烯、以及这些的混合物。较好的树脂是聚烯烃类,包括聚丙烯、聚乙烯和更高的聚烯烃族的均聚物和共聚物。最好的树脂是乙烯和丙烯的均聚物和共聚物。聚乙烯包括LDPE(低密度聚乙烯)HDPE(高密度聚乙烯)、LLDPE(线型低密度聚乙烯)和甚低密度聚乙烯。聚丙烯是用于熔喷法的最常见的树脂。熔喷树脂的MFR(熔体流动速率)及MW(分子量)是本专业的技术人员所公知的。具有35MFR(熔体流动速率)的(基于230℃下2.7kg)聚丙烯与丙烯共聚物特别适合用于本发明中。

用于本发明的母体纤维网最好具有对于8mm名义直径过滤嘴的下列性质:

除弯折线之外,上述性质对熔喷纤维网来说是普通的性质。本文中所用的“弯折线”(“bend        lines”)一词指的是沿着纤维网的长度纵向延伸(或有纵向成分)并预先决定随着下面描述的拉伸步骤而形成的微细褶裥的位置的线或狭窄区域。

如图1中所示,从料卷11(或直接从一个熔喷模头,未画出)发放的非织造纤维网10包括一组由虚线表示的相互靠近的弯折线12。弯折线12的条数可以在很宽的范围内变化并将取决于若干因素,但最好保证每英寸纤维网宽度有15至30条弯折线。

弯折线12可通过刻痕(scoring)、压痕(indentations)或在纤维网10上形成薄弱区域的其他机械方法加在纤维网10上,以便在预定的位置导致弯折而形成微细褶裥。然而,弯折线12最好是在纤维网的生产过程中,通过用来收集到达的纤维并把它形成纤维网的收集器表面的形状和结构而形成。

参见图2,收集器13画成包括一个旋转筛14,此旋转筛装在端部构件15和16上。筛14有通过横向线丝18编织的沿周向延伸的线丝17。当纤维网10在筛14上沉积时,空气19穿过筛14并如20所示经端部构件排出。空气通常是由真空抽吸的,所以纤维网10有点被压在筛14上。纤维网10以峰(如21处)和谷(如22处)交替的形式适应筛14的外形。即使在纤维网10从收集器上退绕并绕成料 卷11的形状之后,这些峰和谷也以某种程序保留在纤维网10上。峰和谷21和22决定着如图2中所示的不同弯折线12的位置。注意,弯折线12的条数将是图2中所示的峰21的两倍,因为对于相邻的线丝17来说峰和谷将是相反的。像在普通的筛中那样,通过横向线丝18编织的起伏的周向线丝17将交替地从上面和下面穿过相邻的横向线丝18。相邻的线丝17将在一根具体的横向线丝18的对面两侧。

典型的筛14有每英寸15至35根周向线丝17和每英寸5至30根横向线丝18。线丝直径一般为0.005至0.020英寸。虽然由典型的收集器筛14产生的弯折线12可能实际上不能用肉眼看出,但是它们仍然存在并且在如下所述形成微细褶裥时决定着弯折线的位置。

弯折线12的位置上的变化可能包括使用螺旋角分布的线丝或装置来形成弯折线12,以便使弯折线12以一种角度分布,如图3所示。然而,这些弯折线12沿纤维网10的纵向(machine        direction)具有主方向成分。图3中弯折线12与纤维网10的纵向轴线形成的夹角最好应是从0至10度。

生产丝束

丝束可通过在热状态下拉纤维网10以形成微细褶裥并使微细褶裥热定形来生产。像下面详细描述的那样,用来把纤维网10转变成丝束10A的设备包括:(a)用于以大体上较平坦的布置发放非织 造纤维网10的装置;(b)用于加热纤维网的中间部分的加热器;以及(c)用于把纤维网拉过加热器的装置。丝束10A可以被排向一个容器,例如一种成为可压实的捆包以便储存和/或运输。另外,丝束10A可以用流水线式的棒形成或过滤嘴形成设备直接地加工成棒或过滤嘴棒。

如图4所示,非织造织物卷11借助于托辊27和主动辊28安装在设备机架26上。托辊27支承着料卷11的下表面。一个带有适当的齿轮减速装置的可变速电动机(未画出)驱动主动辊28,辊28转而驱动托辊27并控制卷11的旋转,从而控制从纤维网卷11发放的纤维网10的喂料速度。纤维网10从料卷11发放并绕惰辊29延伸,惰辊29的对端通过轴30架在机架26上。纤维网10绕惰辊29延伸,穿过加热器23并穿过相对旋转的辊24和25的夹持点。相对旋转的辊24和25之一可以被驱动,以便从料卷11绕过惰辊29并穿过加热器23拉动纤维网10。如图所示,机架26支撑设备的各部件。

加热器23包括箱体31,箱体31有纤维网10穿过的进口开缝32和出口开缝33。热空气进口34和35在纤维网10的上方和下方,而空气出口36和37引导热空气与纤维网10接触。于是热空气均加热纤维网10的两侧。纤维网10在烘箱中的温度将取决于所用的热塑性材料。等于或高于热塑性材料的软化温度的温度是必要的,但是不能超过不能保持纤维网的完整性的温度。纤维网温度的上限 至少要比所用热塑性塑料的熔点低5℃,最好低10℃。还可以在加热器23中设置内部隔墙38,以保证箱体31内热空气的分布。在纤维网拉伸时达到均匀性。设在纤维网10上方和紧挨加热器出口33之后的风扇40用来冷却纤维网。

图5示出当纤维网10被发送绕过辊29并被相对旋转的辊24和25的作用拉过加热器23时,在俯视图内纤维网10的分布纤维网10上微细褶裥随着纤维网穿过烘箱时的进展示于图6A、6B和6C上,这些图是图5中6A、6B和6C处纤维网10的剖面图。

如图6A中所示,纤维网10在绕过辊29时大体上是平坦的,但是如前所述的,它的确有由起伏不平的纤维网10的峰21和谷22所决定的弯折线12(例如由筛钢丝在纤维网上留下的压痕)。随着纤维网10被拉过加热器23,通过以超过从料卷11发放纤维网的速度V1和速度V2驱动相对旋转的辊24和25,在纤维网10上作用拉伸力。在加热器23中加到纤维网上的热量使热塑性纤维软化。这连同拉伸作用使纤维网10横向收缩并形成微细褶裥39(沿弯折线12弯折),如图6B中所示。微细褶裥39将有约为纤维网10厚度的1.2至2.0倍的褶幅而峰峰间隔将开始小于图6A中所示的弯折线12的间距。然而,随着纤维网10穿过加热器23而继续拉伸时,纤维网10的宽度变窄,如图6B和6C中所示,而微细褶裥被压在一起,很象一个合上的手风琴风箱。

离开加热器23的其上形成了微细褶裥的压缩了的纤维网可以 被风扇40(图4)冷却或者只是自然冷却,借以使微细褶裥39定形,形成丝束10A。最终的微细褶裥39的褶幅a为纤维网10厚度的1.2至10倍,较好是1.2至5倍,最好是1.5至5倍。丝束10A穿过相对旋转的辊24和25的夹持点后可以进一步在流水线上加工,或被引入容器20,在那里丝束被叠层并准备压实、储存和运输。丝束10A是柔韧的、有强度的、耐用的和坚固的,使它可以在容器20中处理和包装。在此容器中压实的丝束的布置一般以先进后出的方式使丝束在容器中无规飘动折叠。

应该指出,拉伸比V2/V1使纤维网10变窄并导致微细褶裥39的形成。还可能发生某些沿纵向(MD)的纤维取向和纤维拉伸,从而提高丝束的纵向(MD)韧性。此因素使得可以以捆包的形式和在高速下使用丝束。

丝束10A的特征在于以下性质:

超过基网的纵向韧性提高:≥50%

超过基网的体积密度提高:≥50%

断裂伸长率:1-5%

制造丝束10A的工艺过程包括若干变量,其中最重要的以宽范围、较佳范围和最佳范围开列如下:

应该指出,加热器23中的空气温度和滞流时间的搭配及加热器的结构会影响纤维网的温度。然而,加热器出口处纤维网的温度一般将比加热器温度低0至5℃。

最终产品是全部或部分拉伸的丝束,它不仅容易包装、储存和搬运,而且容易适应如下所述的普通的卷烟过滤嘴形成设备。

把丝束加工成卷烟过滤嘴

如前所述,按照本发明制造的全部拉伸丝束的一个特别有利的特征在于允许使用普通的卷烟过滤嘴或棒的形成设备来加工丝束。另外,丝束还可以仅部分地拉伸,允许纤维网的第二次拉伸或“细调”,以实现把丝束转变成过滤嘴或过滤嘴棒时希望的规格。实际上,丝束10A可在同一地点制造,或者与熔喷生产线串联,或者如上所述单独使用熔喷卷取的纤维网。然后丝束10A可以储存和运到异地,用卷烟过滤嘴制造设备来加工。

当加工部分拉伸的丝束时,生产线包括用于进一步拉伸丝束10A并把它转变成卷烟过滤嘴或棒的装置。此方法可由图7和图8 中所示的设备来实施。如图所示,容器20中的部分拉伸并带褶裥的丝束10A被抽取并喂过相对旋转的辊41和42、加热器43、第二对相对旋转的辊44和45,并进入喇叭口或包纸器49。在加热器43和夹送辊44及45之间可使用纤维网冷却风扇58。丝束10A被喂过相对旋转的辊41和42的夹持点并被设置在一个大体上较平坦的状态,其中微细褶裥被设置成并排的关系。加热器43可以有与热空气加热器23相同的基本结构,有空气进口47和空气出口48。丝束10A大体上以较平坦的状态穿过相对旋转的辊44和45的夹持点。离开相对旋转的辊44和45的夹持点的丝束10A收聚进入限制器49(例如一个喇叭口或包纸器)并作为棒或过滤嘴10B而排出。作用在棒10B上的旋转带或辊用来把丝束拉过喇叭口或包纸器49。在相对旋转的辊44和45的夹持点与包纸器之间,纤维网横向压缩形成大褶裥和微细褶裥,这是以与同一发明人在美国专利No.5,053,066中所描述的那样的方式很相像的方式形成的。

图7和图8所示的工艺中的变量包括丝束10A穿过相对旋转的辊41和42的夹持点的速度V1、丝束穿过相对旋转的辊44和45的夹持点的速度V2,以及加热器43中的空气温度。

速度比V2/V1决定着对丝束10A的附加拉伸。这当然将取决于若干因素,但在工序的这一阶段一般应出现丝束上总拉伸的10-50%。所以,若在形成丝束10A时部分拉伸加在丝束上的拉伸比为从1.20至1.5的话,则在加热器43中施加的附加拉伸应为从1. 02至1.5。加热器43应把丝束10A加热到等于或高于热塑性塑料的软化温度。

在其中使用包纸器49的实施例中,从卷51发放的纸50喂入包纸器49并用来以普通方式包覆卷烟过滤嘴。

最终的卷烟过滤嘴,无论是棒形式还是包着纸的,都包含一束无规褶裥,这些褶裥是由棒或纸包过滤嘴中的非织造纤维网形成的。褶裥无规则地集束而形成圆柱体并且大体上沿圆柱体轴线纵向延伸。由于集束作用,褶裥的形状和纤维在其中的布置保证过滤和压降和硬度的必要的平衡。应该指出,虽然烟的成分能扩散到集束的纤维网粗纱中,但穿过过滤嘴的空气流大体上平行于纵向延伸的褶裥。微细褶裥增加纤维网的体积,从而提供卷烟烟气纵向穿过滤嘴的流动通路。图11示出一个由按照本发明制备的丝束形成的卷烟过滤嘴。

另一种过滤嘴棒制造设备,如像“S形折包法”,可按以下步骤利用丝束10A:(a)展宽丝束,(b)以有序纵向方式扇形(fan)折叠丝束以形成叠层,然后(c)在喂入包纸器进行圆柱成形和包纸之前对扇形折叠的叠层进行S形折叠。对于这种S形折叠的过滤嘴,微细褶裥丝束的叠层以有序方式重叠(堆集)而微细褶裥提供穿过过滤嘴棒的大体上轴向的流动通路。

替代的实施例

除了用来自料卷的母体纤维网之外,母体纤维网可直接从熔喷 收集器上抽取并如上所述进行加工。

用非织造熔喷纤维网制造适合于普通卷烟过滤嘴设备的另一实施例包括按美国专利No.5,053,066中描述的工艺生产过滤嘴棒,其公开内容在此引作为参考文件,然后展宽棒以形成被冷却的膨松丝束。此工艺可以用图9和图10中所示的设备来实施。如图所示,一个纤维网50,被以如美国专利No.5,053,066所述的方式,拉过喇叭口51而形成卷烟过滤嘴棒52。然后棒52穿过展宽器53,展宽器53把棒展宽成膨松的集束纤维网54。通过使用相对旋转的带55和56可以把棒52和纤维网54拉过喇叭口51和展宽器53。丝束54在离开展宽器53之后可以通过风扇57冷却。然后丝束54从相对旋转的带55和56喂入容器59以便储存和运输。该丝束可直接进入如上所述的普通的卷烟过滤嘴生产线的包纸器进行加工。展宽的丝束保留着由上游加工形成的弯折线,以致于在被包纸器加工时微细褶裥结构将重复,形成与图11中所示者类似的过滤嘴,此过滤嘴包含由纸60包覆的集束丝束10A。实际上,无论用何种工艺把丝束10A转变成过滤嘴,最终的卷烟过滤嘴都将大体上如图11中所示,其中微细褶裥大体上沿箭头66所示的烟气运动的方向延伸。

展宽器53可以是个空气展宽器,其中进入包围丝束的小缝隙的空气迫使丝束成为一种一般较平坦的形状。

另一个实施例包括作为一个分立步骤的过滤嘴棒52的加工。例如,一种过滤嘴棒可以按照美国专利No.5,053,066的工艺制造 并储存在容器中。在较后的时间里在一个单独的生产线上,过滤嘴棒52可通过展宽器53而转变为丝束并用卷烟过滤嘴制造设备直接加工或储存在容器59中以备以后加工。

静电充电

另一个最佳实施例引入了充电设备的采用,以在丝束10A上加静电荷,借以产生一种驻极体。驻极体在聚合物成分中保留在纤维周围产生永久电场的电荷。呈充电电极61和62的形式的设备可以设在加热器23(或43)的出口,如图12中示意地表示的那样。电极61和62带有每cm电极间距从约1KV        DC至约5KV        DC的直流电压,并且可以是相同或相反极性。电极可以是细长金属杆的形状,有一定直径,有一系列沿着电极相互隔开并跨越纤维网10的整个宽度扩展的点66。最好电极61和62在纤维网10的上方和下方至少隔开1/4英寸,最好在1/2英寸至3英寸之间。对于大多数的应用场合,每个电极的电压源可以在5至25KV之间。一种由宾夕法尼亚洲Hatfield的SIMCO销售的高压电源是可以胜任的电源。可以设置一个帘子或墙63和64把生产线的充电区与冷却区隔开。

风扇65可用来在充电区与辊24及25之间冷却纤维网。

本发明所深思熟虑的充电方法的新特征在于,对加热拉伸的熔喷纤维网充电及充电可由与纤维网不接触的电极来进行。充电最好还在应力下(例如在穿过相对旋转辊24和25的夹持点之前)进行。

纤维网的充电在纤维网仍然很热或至少尚温(即在比加热器23 中的纤维网温度低5℃至50℃,最好低10℃至40℃)时进行。而纤维网的温度应当至少在110℃。在一个例子中,在约125℃的温度下离开加热器73的丝束10被5KV        DC/CM的电场充电并被成形成棒并迅速冷却到70℃。棒中带电的丝束把过滤效率提高得比不带电的熔喷过滤嘴高35%,比美国产的超轻乙酸纤维素过滤嘴高131%。经十一个月的储存之后,此丝束的0.1微米直径的NaCl的穿透度为71%而不带电的丝束为91%。丝束对潮湿的电荷稳定度是通过把丝束在煮沸的含有湿润剂的蒸馏水中浸泡一分钟来测定的。带电的过滤嘴棒的干燥采样的粒子穿透值为69%而不带电的棒为88%。

试验已经证明热量对丙烯均聚物和共聚物纤维网的影响。纤维网被加热到110至165℃之间,最好是135与150℃之间,然后穿过可以是如上所述的电场。

示例

选择了有下列性质的母体纤维网:

热塑性        聚丙烯(pp)

平均纤维直径        4.5微米

基准重量 0.38盎司/码2

厚度        5毫英寸(mil)

宽度        33英寸

母体纤维网经按照本发明的一个方面的热拉伸而形成丝束。工艺条件如下:

V2/V11.40

烘箱温度,℃        145

丝束宽度,英寸        18

充电杆,间距(cm)        5(SIMCO)

极性,上/下        -+

电压(DC)        15KV/15KV

然后丝束穿过普通的卷烟过滤嘴形成设备(型号:Molins,PMII)形成纸包过滤嘴棒。棒被切成1英寸的长度并通过测量所截获的颗粒的总重量来进行试验。

试验(每种采样三次)的平均结果如下。在一种采样中,丝束被如上所述充过电,而第二种采样不被充电。

过滤效率(%)

未充电过滤嘴        56.7

已充电过滤嘴        76.3

其他试验揭示出在温热状态下(即在纤维网从烘箱冷却到室温之前)给拉伸纤维网充电不仅在过滤效率方面,而且在电荷保留时间方面提高充电的效果。

虽然加热纤维网提高充电效果的原因尚未完全搞清楚,但据信热或温的过滤嘴使电场中的电子深入穿透纤维中,而冷却后电子被截留在纤维的分子结构中,对聚丙烯(PP)而言这看来是特别真实的。

本文发布于:2024-09-24 19:21:50,感谢您对本站的认可!

本文链接:https://www.17tex.com/tex/3/71458.html

版权声明:本站内容均来自互联网,仅供演示用,请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系,我们将在24小时内删除。

留言与评论(共有 0 条评论)
   
验证码:
Copyright ©2019-2024 Comsenz Inc.Powered by © 易纺专利技术学习网 豫ICP备2022007602号 豫公网安备41160202000603 站长QQ:729038198 关于我们 投诉建议