本发明涉及卷烟香烟滤嘴材料领域和非织造领域，特别涉及一种负离子熔喷超细纤维香烟滤嘴材料及其制备方法。
背景技术：
卷烟烟雾中包含有微粒，通常称之为焦油。焦油中含有大量的化学成分，有4000到5000种，都是烟草不完全燃烧的产物。香烟滤嘴是为了过滤烟草中的焦油等对人体有害的物质。现在常用香烟滤嘴材料为醋酸纤维香烟滤嘴，而醋酸纤维是采用湿法纺丝制得，生产工艺流程长，纺丝过程中使用的溶剂对环境有害，有三废污染。此外，醋酸纤维素纤维在滤除香烟主流烟气中的有害致癌物质(例如多环芳烃和醛类物质)的效果不是十分理想，去除多环芳烃物质的仅40％左右。
卷烟滤嘴能够过滤烟雾成分，以减少焦油和尼古丁的吸入量。但是香烟装香烟滤嘴后，抽吸阻力大大增加，有毒物质就越多。如一氧化碳、苯并芘等都是在吸烟过程中，由烟草所含有机物质不完全燃烧生成的，吸烟时阻力越大，供氧越不充分，燃烧就越不完全，有毒物质的生成量也越多。纤维越细，过滤性能越好。卷烟香烟滤嘴的三种主要功能包括直接拦截、惯性压紧和扩散沉淀，最普遍的是直接拦截香烟滤嘴。过滤是一个复杂的过程，也就是说焦油小滴从烟雾中分离出来后，当它们到达香烟滤嘴材料的表面时就附着在上面。纤维越细，卷烟香烟滤嘴的过滤效率就越高,常规滤嘴所用的醋酸纤维直径在7～20μm之间。
技术实现要素：
为了解决现有技术中香烟过滤材料过滤效率不高的问题本发明提供一种负离子熔喷超细纤维香烟滤嘴材料及其制备方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种负离子熔喷超细纤维香烟滤嘴材料，熔喷超细纤维直径为1-5μm。
进一步的，所述熔喷超细纤维由94-99重量份的聚丙烯材料和1-6重量份的纳米电气石母粒制成。
进一步的，所述熔喷超细纤维经过了驻极处理。
一种负离子熔喷超细纤维香烟滤嘴材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤s1、将94-99重量份的聚丙烯材料和1-6重量份的纳米电气石母粒均匀混合，得到混合料；
步骤s2、熔喷装置利用混合料制备熔喷超细纤维；
步骤s3、冷却集束装置对熔喷装置喷出的熔喷超细纤维进行冷却和集束；
步骤s4、收集装置对熔喷超细纤维进行驻极处理和收集，得到驻极超细纤维香烟滤嘴材料。
进一步的，所述步骤s1的纳米电气石母粒是由纳米级的电气石材料与聚丙烯材料混合制成，且电气石的含量为纳米电气石母粒质量的20-40％。
进一步的，所述步骤s3的冷却集束装置包括冷风箱和帘网接收装置；所述步骤s3具体为：冷风箱对熔喷超细纤维进行冷却，冷却后的熔喷超细纤维依次落在沿着熔喷装置中熔喷模头的幅宽方向传动的帘网接收装置上，帘网接收装置对熔喷超细纤维集束得到超细纤维束。
进一步的，所述步骤s3的冷却集束装置包括冷风箱和第一集束装置；所述步骤s3具体为：所述冷风箱对熔喷装置的喷出的熔喷超细纤维进行冷却，所述第一集束装置对冷却后的熔喷超细纤维进行集束；且所述第一集束装置沿幅宽方向的宽度不小于熔喷装置中熔喷模头沿幅宽方向的宽度。
进一步的，所述熔喷超细纤维经冷却集束装置冷却和集束后，还经过驻极处理装置进行驻极处理。
进一步的，所述驻极处理装置的驻极电压为5-20kv，驻极间隔20-60mm，驻极时间5-10s。
本发明的有益效果是：纤维越细，卷烟香烟滤嘴的过滤效率就越高，常规滤嘴所用的醋酸纤维直径在7～20μm之间，常规的熔喷法无法制得纤维束，只能制得纤维无纺布，本发明对常规熔喷法进行了改进，通过增加冷侧吹风加速熔喷纤维的冷却，使纤维在完全冷却的情况下收集，避免熔喷纤维间的粘结，也可防止纤维在较高温度下发生解取向，超细纤维保留了一定的取向度，纤维强力提高。同时，将帘网由传统制备无纺布的垂直于纤网幅宽方向移动改为沿着纤网幅宽方向移动，可直接制得直径能达到1～5μm的超细纤维束。采用本发明的技术方案能制备出直径更小的纤维，从而增加纤维的过滤效果。本发明还采用电气石作为制造原料，电气石可以不断释放负离子。负离子，人称空气中的维生素，负离子被吸入人体后，能调节神经中枢的兴奋状态，改善肺的换气功能，改善血液循环，促进新陈代谢，增强人体免疫能力。
本发明的负离子熔喷超细纤维滤嘴材料具有压降小、透气性好、产生负离子清新空气，对烟气中有害物质的过滤效果有明显的改进的优点，能避免醋酸纤维生产中的环境污染问题。且本发明所采用的香烟过滤材料为热塑性材料，来源丰富、价格低廉，而采用熔喷法生产超细纤维香烟滤嘴材料，生产过程简单，无污染，且生产效率高，得到的超细纤维直径在1～5μm间且直径均匀变化小，因而过滤效果高。同时均匀镶嵌在超细纤维内部的电气石矿物质能持续地释放高浓度的负离子，带有负离子熔喷超细纤维香烟滤嘴的香烟，从香烟制造，包装入盒时起，直至用完丢弃，一直处于负离子的作用之下。长期作用的结果是既降低了焦油和尼古丁有害物质的含量，又起到一定的保鲜保鲜防霉作用，故而使香烟刺激性减弱，口感柔和。香烟在吸食过程中，燃烧后的烟气借助吸力在通过滤嘴时同高浓度的负离子激烈碰撞，其中的有害成分烟焦油、尼古丁、一氧化碳等被进一步分解。由于滤嘴的长度有限，其中大部分负离子来不及发挥作用就与烟气一道，被吸入口中，但是负离子对烟气中的有害成分的分解作用在口腔、气管、肺叶中，甚至在被吸烟者吐出残余烟气中继续进行，直至完全耗尽为止，经驻极处理后驻极电荷储存性能好，电荷保持率可达2年以上。
附图说明
图1为冷却集束装置采用第一种实施方式时的制备装置结构示意图；
图2为冷却集束装置采用第二种实施方式时的制备装置结构示意图。
附图中，各标号代表的部件列表如下：
1、熔喷装置；2、冷风箱；3、帘网接收装置；4、第一集束装置；5、收集装置；6、熔喷超细纤维；7、驻极处理装置；8、纤维通道；9、油轮；10、第二集束装置
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
一种负离子熔喷超细纤维香烟滤嘴材料，为直径1-5μm的熔喷超细纤维。
所述熔喷超细纤维由94-99重量份的聚丙烯材料和1-6重量份的纳米电气石母粒制成。
所述熔喷超细纤维经过了驻极处理。
一种负离子熔喷超细纤维香烟滤嘴材料的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤s1、将94-99重量份的聚丙烯材料和1-6重量份的纳米电气石母粒均匀混合，得到混合料；
步骤s2、熔喷装置1利用混合料制备熔喷超细纤维6；
步骤s3、冷却集束装置对熔喷装置1喷出的熔喷超细纤维6进行冷却和集束；
步骤s4、收集装置5对熔喷超细纤维6进行驻极处理和收集，得到驻极超细纤维香烟滤嘴材料。
所述步骤s1的纳米电气石母粒是由纳米级的电气石材料与聚丙烯材料混合制成，且电气石的含量为纳米电气石母粒质量的20-40％。
冷却集束装置的第一种实施方式时，所述步骤s3的冷却集束装置包括冷风箱2和帘网接收装置3；所述步骤s3具体为：冷风箱3对熔喷超细纤维6进行冷却，冷却后的熔喷超细纤维6依次落在沿着熔喷装置1中熔喷模头的幅宽方向传动的帘网接收装置3上，对熔喷超细纤维6集束得到超细纤维束。
所述熔喷超细纤维6经帘网接收装置3集束后，经过驻极处理装置7进行驻极处理，再经过第二集束装置10进行进一步集束，后进入收集装置5。
冷却集束装置的第二种实施方式时，所述步骤s3的冷却集束装置包括冷风箱2和第一集束装置4；所述步骤s3具体为：所述冷风箱对熔喷装置1喷出的熔喷超细纤维6进行冷却，所述第一集束装置4对冷却后的熔喷超细纤维6进行集束；且所述第一集束装置4沿幅宽方向的宽度不小于熔喷装置1中熔喷模头沿幅宽方向的宽度。
所述熔喷超细纤维6经第一集束装置4集束后，经过驻极处理装置7进行驻极处理，后进入收集装置5。
所述驻极处理装置的驻极电压为5-20kv，驻极间隔20-60mm，驻极时间5-10s。
如图1和图2所示为一种负离子熔喷超细纤维香烟滤嘴材料的制备装置，包括熔喷装置1、冷却集束装置、驻极处理装置和收集装置；
所述熔喷装置1用于制备熔喷超细纤维6，并将熔喷超细纤维6输送至冷却集束装置；
所述冷却集束装置设置在熔喷装置1下方，用于对熔喷装置1喷出的熔喷超细纤维6进行冷却和集束，得到超细纤维束；
驻极处理装置用于对超细纤维束进行驻极处理；
所述收集装置用于对超细纤维束进行处理和收集，得到驻极超细纤维香烟滤嘴材料。
所述收集装置5为切断机，油轮9给熔喷超细纤维6上油后，导丝装置将熔喷超细纤维导入切断机，切断机将熔喷超细纤维6切成均匀的小段，作为负离子熔喷超细纤维香烟滤嘴材料。
如图1所示为冷却集束装置的第一种实施方式，所述冷却集束装置包括冷风箱2和帘网接收装置3；
所述冷风箱2设置在熔喷装置1中熔喷模头的下方，用于对熔喷装置1喷出的熔喷超细纤维6进行冷却，所述帘网接收装置3设置在冷风箱2下方，用于对冷却后的熔喷超细纤维6进行集束；所述帘网接收装置3沿着熔喷装置1中熔喷模头的幅宽方向，由远离驻极处理装置7的一端，向靠近驻极处理装置7的一端传动。
所述帘网接收装置3内设置有抽吸装置，用于将熔喷超细纤维6吸至帘网接收装置3的上表面上。
冷却集束装置的第一种实施方式时，所述驻极处理装置和收集装置5之间还设置有第二集束装置10，用于对超细纤维束进行进一步集束。
如图2所示为冷却集束装置的第二种实施方式，所述冷却集束装置包括冷风箱2和第一集束装置4；所述冷风箱2设置在熔喷装置1中熔喷模头下方，用于对熔喷装置1的喷出的熔喷超细纤维6进行冷却，所述第一集束装置4设置在冷风箱2下方，用于对冷却后的熔喷超细纤维6进行集束得到超细纤维束；所述超细纤维束经过纤维通道8被输送至驻极处理装置7，超细纤维经过驻极处理后进入收集装置进行切断和收集。所述纤维通道8的作用为托持和引导纤维束，可采用托板等形式。所述第一集束装置4沿幅宽方向的宽度不小于熔喷装置1中熔喷模头沿幅宽方向的宽度，因此熔喷装置喷出的所有超细纤维均可进入集束装置4进行集束。
所述第一集束装置4和第二集束装置10均可采用喇叭口集束器。所述第二集束装置10、导丝装置和切断机等可采用支架等方式进行固定。
实施例1
一种负离子熔喷超细纤维香烟滤嘴材料的方法，包括下列步骤：
步骤s1、将电气石粉碎成纳米级后与聚丙烯切片混合制成纳米电气石母粒，纳米电气石母粒中电气石的含量为电气石母粒质量的为20％；
步骤s2、取聚丙烯粒料96重量份、纳米电气石母粒4重量份混合均匀，得混合料；
步骤s3、设置负离子熔喷超细纤维香烟滤嘴材料的制备装置的四个区域温度分别为260℃，260℃，270℃，270℃，将步骤s2所得到混合料喂入螺杆挤出机的料仓，经螺杆熔融挤出机形成熔体；
步骤s4、熔体经计量泵后通过喷丝板喷出，在220℃、0.4mpa热风下牵伸得到熔喷超细纤维,熔喷超细纤维冷却之后利用帘网收集装置或者集束装置进行集束；
步骤s5、对步骤s4得到的熔喷超细纤维采用高压电晕放电的方式进行驻极处理，所述驻极电压为20kv，驻极间隔20mm，驻极时间10s；
步骤s6、将驻极处理后的熔喷超细纤维依次进行收集成束，上胶，成形和切断，得到负离子熔喷超细纤维香烟滤嘴材料。
本实施例所制成的负离子熔喷超细纤维香烟滤嘴材料的超细纤维平均直径为4μm，能使空气中负离子浓度增加800个/cm3，过滤效率达到95％。
实施例2
步骤s1、将电气石粉碎成纳米级后与聚丙烯切片混合制成纳米电气石母粒，纳米电气石母粒中电气石的含量为电气石母粒质量的为30％；
步骤s2、取聚丙烯粒料95重量份、纳米电气石母粒5重量份混合均匀，得混合料；
步骤s3、设置负离子熔喷超细纤维香烟滤嘴材料制备装置的四个区域温度分别为260℃，260℃，270℃，270℃，将步骤s2所得到混合料喂入螺杆挤出机的料仓，经螺杆熔融挤出机形成熔体；
步骤s4、熔体经计量泵后通过喷丝板喷出，在220℃、0.4mpa热风下牵伸得到熔喷超细纤维,熔喷超细纤维冷却之后利用帘网收集装置或者集束装置进行集束；
步骤s5、对步骤s4得到的熔喷超细纤维采用高压电晕放电的方式进行驻极处理，所述驻极电压为20kv，驻极间隔20mm，驻极时间10s；
步骤s6、将驻极处理后的熔喷超细纤维依次进行收集成束，上胶，成形和切断，得到负离子熔喷超细纤维香烟滤嘴材料。
本实施例所制成的负离子熔喷超细纤维香烟滤嘴材料的超细纤维平均直径达到2μm，能使空气中负离子浓度增加1200个/cm3，过滤效率达到98％。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
技术特征：
1.一种负离子熔喷超细纤维香烟滤嘴材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤s1、将94-99重量份的聚丙烯材料和1-6重量份的纳米电气石母粒均匀混合，得到混合料；
步骤s2、熔喷装置(1)利用混合料制备熔喷超细纤维(6)；
步骤s3、冷却集束装置对熔喷装置(1)喷出的熔喷超细纤维(6)进行冷却和集束；
所述步骤s3的冷却集束装置包括冷风箱(2)和帘网接收装置(3)；所述步骤s3具体为：冷风箱(2)对熔喷超细纤维(6)进行冷却，冷却后的熔喷超细纤维(6)依次落在沿着熔喷装置(1)中熔喷模头的幅宽方向传动的帘网接收装置(3)上，帘网接收装置(3)对熔喷超细纤维(6)集束得到超细纤维束；
步骤s4、收集装置(5)对熔喷超细纤维(6)进行处理和收集，得到负离子熔喷超细纤维香烟滤嘴材料。
2.根据权利要求1所述的负离子熔喷超细纤维香烟滤嘴材料的制备方法，其特征在于，所述步骤s1的纳米电气石母粒是由纳米级的电气石材料与聚丙烯材料混合制成，且电气石的含量为纳米电气石母粒质量的20-40％。
3.根据权利要求1所述的负离子熔喷超细纤维香烟滤嘴材料的制备方法，其特征在于，所述步骤s3的冷却集束装置包括冷风箱(2)和第一集束装置(4)；所述步骤s3具体为：所述冷风箱对熔喷装置(1)的喷出的熔喷超细纤维(6)进行冷却，所述第一集束装置(4)对冷却后的熔喷超细纤维(6)进行集束；且所述第一集束装置(4)沿幅宽方向的宽度不小于熔喷装置(1)中熔喷模头沿幅宽方向的宽度。
4.根据权利要求1所述的负离子熔喷超细纤维香烟滤嘴材料的制备方法，其特征在于，所述熔喷超细纤维(6)经冷却集束装置冷却和集束后，还经过驻极处理装置(4)进行驻极处理。
5.根据权利要求4所述的负离子熔喷超细纤维香烟滤嘴材料的制备方法，其特征在于，所述驻极处理装置(4)的驻极电压为5-20kv，驻极间隔20-60mm，驻极时间5-10s。
6.一种负离子熔喷超细纤维香烟滤嘴材料，其特征在于，由熔喷超细纤维束制成，所述熔喷超细纤维束由权利要求1-5中任一项所述的方法制成，所述熔喷超细纤维束中的熔喷超细纤维直径为1-5μm。
技术总结
本发明涉及一种负离子熔喷超细纤维香烟滤嘴材料及其制备方法，本发明的负离子熔喷超细纤维香烟滤嘴材料为直径1‑5μm的熔喷超细纤维；所述熔喷超细纤维由94‑99重量份的聚丙烯切片和1‑6重量份的纳米电气石母粒制成；所述纳米电气石母粒是由纳米级的电气石粉末与聚丙烯切片混合制成，且电气石的含量为纳米电气石母粒质量的20‑40％；所述熔喷超细纤维经过了驻极处理。本发明对常规熔喷法进行了改进，由传统的一次成布改变成直接制备超细纤维束，且纤维细度均匀，本发明的负离子熔喷超细纤维香烟滤嘴材料具有压降小、透气性好、产生负离子清新空气的优点，对烟气中有害物质的过滤效果有明显的改进，能避免醋酸纤维生产中的环境污染问题。
技术研发人员：邹汉涛;王冰;易长海;左丹英;张荣波;周阳;韦炜
受保护的技术使用者：武汉纺织大学
技术研发日：.12.02
技术公布日：.01.17
