一种滤棒材料及其制备方法与流程

本发明属于卷烟领域，涉及滤棒材料及其制备方法。

背景技术：

1、关于香烟过滤嘴的制备，li等将废香烟过滤嘴通过纤维松解、纤维脱胶、纤维梳理、纤维铺网、层压和针刺过程，制备了醋酸纤维素纤维针刺毡，其对氨类不友好气体有很好的去除效果，该技术公开于《整体环境科学》2022年第845期第157243篇文章中，文章题目：废卷烟过滤嘴醋酸纤维布吸附异味的动力学优化，即kinetic optimization of odoradsorption with acetate fiber cloth prepared from waste cigarette filter，science of the total environment，2022，845，157243。duan等将废香烟过滤嘴和镧铈锰氧化物钙钛矿纳米粒子溶解于混合溶剂中，利用静电纺丝技术制得了双钙钛矿掺杂醋酸纤维素复合纳米纤维膜，产品可用于室温下的甲醛分解和空气净化，该技术公开于2023年《纤维素》第30期第5795-5809页上，文章题目：变废为宝——可用于室温下分解甲醛的由双钙钛矿支持的利用回收烟嘴制得的纤维素膜，即from waste to wealth:a cellulose-basedfibrous membrane from recycled cigarettes supported with dual perovskite forformaldehyde degradation at room temperature，cellulose，2023，30,5795–5809。与常规滤棒材料相比，绒结构材料的绒毛柔软，在卷制成滤棒过程中存在很大困难，亟需研发新的方法使之成功应用。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的绳绒线结构材料卷制成棒困难的问题，本发明提供了一种滤棒材料及其制备方法。

2、为了达到上述目的，本发明的解决方案是：

3、一种滤棒材料，包括滤芯，所述滤芯包含至少一根及一根以上的绳绒结构材料，所述绳绒结构材料的外周表面覆盖有纳米纤维膜层外壳形成所述滤棒材料。

4、可选地，所述绳绒结构材料与纳米纤维膜的材质为成纤聚合物，优选二醋酸纤维素优选二醋酸纤维素、聚丙烯腈、聚乳酸、聚间苯二甲酰间苯二胺的其中至少一种，优选单一材质，更优选二醋酸纤维素。

5、可选地，所述纳米纤维膜层为若干单层组成。

6、所述纳米纤维膜层厚度0.01～4.5mm，优选0.1～1mm。

7、所述滤棒材料直径4-9mm，孔隙率20％-99.9％，优选为50％-99.5％，更优选地90％-99％。

8、可选地，所述绳绒结构材料包含芯线以及沿芯线轴心向外延展的纤维绒毛；所述芯线与所述滤棒材料的轴线可以重合或平行。

9、可选地，所述绳绒结构材料的三维外观可类似于“试管刷状”，所述纤维绒毛呈自轴心向外散射状。或与芯线轴向方向形成固定的夹角，优选夹角范围45-135°，更优选80-100°。

10、可选地，所述纤维绒毛自芯线轴心的切面固定排列，形成但不限于扁平的一字型结构、y型结构、十字结构、雪花结构。所述“y型结构、十字结构、雪花结构”是指足够长的一段绳绒材料上的纤维绒毛在芯线径向的投影形成的图案。

11、可选地，所述纤维绒毛与芯线的连接点，在沿芯线轴线方向呈螺旋形或环形。可选地，所述环形是指，如同套环一样，在芯线上隔开一点距离，套一个纤维绒毛的环，各个环之间是不连接的；所述螺旋形结构，螺距0.2-50mm，优选地1.2-5mm。

12、可选地，所述螺纹形结构的中心厚度对应为芯材的直径，螺纹厚度正比于纤维绒毛的直径，螺纹间距对应绳绒结构材料捻度的倒数。

13、可选地，所述纤维绒毛沿芯线轴向方向呈周期性排列结构。

14、可选地，所述纤维绒毛的末端与纳米纤维膜层外壳的内壁相接触。

15、可选地，所述纤维绒毛的纤维细度为0.5-133dtex，优选纤维细度为2.0-22dtex。

16、可选地，所述芯线为可降解或易回收材质。

17、可选地，所述芯线细度至少2tex，优选5-80tex；强力至少2n，可选地，强力至少10n。

18、所述绳绒结构材料的制备方法，包括以下步骤：

19、(1)选用任一纤维丝束作为绒纱，以长丝、单纱、股线中的任意一种作为芯线，选用不同颈宽的隔距片，调整回转头转速、捻向、锭子转速及罗拉速度，通过“绒纱切断-芯线加捻”一体化的纺纱技术制得绳绒结构材料；

20、可选地，以长丝、单纱、股线中的任意一种作为芯线，选取相同材质的绒纱；

21、需要说明的是，对于纤维绒毛与芯线的连接点形成以所述芯线为轴线的螺旋线的绳绒结构材料：柱芯的直径正比于芯材细度。

22、螺纹厚度近似正比于纤维单旦/密度，主要是纤维截面形状不同。

23、螺纹间距正比于罗拉速度/锭子转速。

24、可选地，可在绳绒结构材料外围通过类捆绑方式对绳绒结构材料进行包芯化处理，提高绳绒结构材料中纤维绒毛的牢固性。

25、此外，还有其他工艺可以实现环内嵌入纤维，然后环环嵌套形成长的绳绒结构材料，此不赘述。

26、(2)将纺制得到的一根绳绒结构材料或至少一根并合、捻合成粗细不同的绳绒结构材料。

27、所述的滤棒材料的制备方法，以成纤聚合物配置纺丝液，以绳绒结构材料为接收体，采用静电纺丝技术在绳绒结构材料表面纺制纳米纤维膜层，构成了以绳绒结构材料为滤芯、纳米纤维膜为外壳的滤棒材料。

28、可选地，所述纳米纤维膜层由若干单层、层层纺制而成。

29、可选地，所述聚合物为二醋酸纤维素、聚丙烯腈、聚乳酸、聚间苯二甲酰间苯二胺的其中至少一种。

30、进一步，所述的滤棒材料的制备方法，包括以下步骤：

31、(1)纺丝液配置：称取一定量的成纤聚合物加入到混合溶剂中，搅拌至纺丝液呈均匀状态；

32、(2)以长丝作为芯线，纤维丝束作为绒纱，选用不同规格型号的隔距片，调整回转头转速、捻向、锭子转速、以及罗拉速度等参数，通过“绒纱切断-芯线加捻”一体化的纺纱技术制得绳绒结构材料；

33、(3)将步骤(1)中配置的纺丝液转移到静电纺丝机上，以步骤(2)制得的绳绒结构材料作为接收体，采用静电纺丝技术纺制得到滤棒材料；换言之，在绳绒结构材料整体的外周围裹纳米纤维膜层后得到本发明的滤棒材料。

34、可选地，步骤(1)中，所述聚合物为成纤聚合物，优选单一材质；所述聚合物包括但不限于二醋酸纤维素、聚丙烯腈、聚乳酸、聚间苯二甲酰间苯二胺等，优选二醋酸纤维素或清洗回用烟蒂中的二醋酸纤维素纤维材料。需要说明的是，所述聚合物可以为不同材质，只不过采用单一材质回收利用更为方便，从这个角度来说，优选采用单一材质，更优选地，本发明全部材质均为二醋酸纤维素纤维，回收利用直接一起溶解掉可以重新纺丝利用。

35、可选地，步骤(1)中，所述聚合物于20～60℃下搅拌0.5～3h，至纺丝液呈均匀状态。

36、可选地，步骤(1)中，所述混合溶剂是二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、丙酮的其中之一，或者丙酮与二甲基乙酰胺或二甲基甲酰胺组合而成。

37、优选地，步骤(1)中，所述混合溶剂中丙酮与二甲基乙酰胺质量比为2﹕1或丙酮与二甲基乙酰胺质量比2﹕1。

38、可选地，步骤(1)中，所述二醋酸纤维素占纺丝液的质量分数为5～18％wt。

39、可选地，步骤(2)中，芯线细度至少2tex，优选5～80tex之间；纤维丝束的纤维细度为0.5-133dtex，优选纤维细度为2.2-22dtex。

40、可选地，步骤(2)中，对应的隔距片颈宽为0.8～10mm，优选1.5-4.5mm；或，步骤(2)所述的回转头转速在4000～30000r/min，优选12000-15000r/min；或，步骤(2)所述捻向为s捻或z捻；或，步骤(2)所述锭子转速100～4000r/min，优选400-3000r/min；或，步骤(2)；所述罗拉速度设置在4～20m/min。

41、可选地，步骤(3)中，所述设置静电纺丝过程工艺参数为正压范围10～15kv，负压范围0～-5kv，接收距离10～20cm，接收体由两端主动等速传动电机驱动，转速设为300～1000rpm，整个纺丝过程时间维持在40～120min。

42、由于采用上述技术方案，本发明的有益效果包括：本发明提出以二醋酸纤维素配置纺丝液，以绳绒结构材料为接收体，采用静电纺丝技术在绳绒结构材料表面纺制一层纳米纤维膜，构成了以绳绒结构材料为滤芯、纳米纤维膜为外壳的滤棒材料。该结构中在静电场内纺制的纳米纤维膜紧密贴合“试管刷状”团簇绒毛，克服了卷制成棒困难，具有轻质、过滤品质均匀等特点，产品结构质量稳定，易于批量生产，在优选的实施例中，全部材质均为二醋酸纤维素，回收利用十分便捷。