一种无纸中空混纺滤棒及其制备方法
技术领域
本发明属于烟草滤棒生产领域，涉及一种无纸中空混纺滤棒及其制备方法。
背景技术
传统的卷烟滤棒采用二醋酸纤维素作为主要成型材料，使用甘油作为增塑剂，通过相关成型设备制备成棒。为了防止滤棒侧表面漏气，影响滤棒吸阻，普通卷烟滤棒会在滤棒侧表面覆盖一层成型纸，防止在抽吸过程中，烟气从滤棒侧表面流出，影响品吸感受。新型无纸滤棒由于缺少表面覆盖的成型纸，因此需要对滤棒表面的透气率提出更高的要求。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种无纸中空混纺滤棒及其制备方法，使用聚氧化乙烯（PEO）和聚乳酸（PLA）共混纺丝后，再与醋酸丝束（CA）混纺，采用拉丝工艺制备出中空滤棒，最后在成型滤棒表面涂覆一层含有菠萝叶纳米纤维素的二氧化硅（SiO2）溶胶，用以增加滤棒的机械性能，并降低滤棒表面的透气率。
本发明采用的技术方案如下。
一种无纸中空混纺滤棒，采用了混纺的丝束纤维和改性的二氧化硅溶胶通过滤棒拉丝成型工艺制备。
在上述技术方案中，所用的混纺的丝束纤维成份为PEO、PLA和CA。
在上述技术方案中，所用的改性的二氧化硅溶胶的改性成份为菠萝叶纳米纤维素。
本发明还提供了一种上述的无纸中空混纺滤棒的制备方法，包括以下步骤：
（1）将原料PLA置于50-75℃的烘箱8-12h，PEO置于35-45℃的烘箱中8-12h，而后将两种原料按照（1.3-2.5）:（0.72-1.01）共混；
（2）将共混后的原料放置于160-200℃的环境中进行熔融，同时使用搅拌机进行搅拌，转速为60-80rpm，搅拌均匀；
（3）将上述获得的共融混合物进行纺丝处理，得到PLA/PEO的共混纤维，然后放入滤棒成型机中，进行开松处理，同时将常规的CA丝束放入另一个开松轮中同时进行开松处理，经过烟枪时，将两股纤维混合，而后通过拉丝成型模块制备PLA/PEO/CA中空滤棒；
（4）将菠萝叶纤维裁剪为1cm以下的长度，加入2%的NaOH溶液中，油浴110℃环境中搅拌2h，再使用蒸馏水冲洗干净后研磨成粉末，取40-60g该粉末放入锥形瓶，加入300-420ml体积分数为20%的H2SO4溶液，放入恒温4℃的水浴中保温30min，高速离心10min后，倒掉上层清液，加入蒸馏水清洗，重复上述步骤3次，使用透析袋对上述溶液透析，得到菠萝叶纳米纤维素悬浮液，最后超声处理30min；
（5）取15-25g的正硅酸乙酯作为制备SiO2溶胶的前驱体，而后加入150-300ml的无水乙醇，再加入5-18ml体积分数为25%的氨水作为催化剂，经过搅拌制备得到SiO2溶胶，最后将步骤（4）中得到的悬浮液快速按质量比为（3-5）:（1-1.67），和该SiO2溶胶共混，而后涂覆于PLA/PEO/CA中空滤棒表面，放入60℃烘箱中，保温12h。
本发明无纸中空混纺滤棒及其制备方法，使用PEO和PLA共混纺丝后，再与CA混纺，采用拉丝工艺制备出中空滤棒，最后在成型滤棒表面涂覆一层含有菠萝叶纳米纤维素的SiO2溶胶，能够有效增加滤棒的机械性能，并降低滤棒表面的透气率，能确保在品吸过程中烟气不从侧面流失，从而为卷烟提供了更好的品吸感受。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
实施例1
本实施例提供一种无纸中空混纺滤棒的制备方法，包括以下步骤：
（1）将原料PLA置于65℃的烘箱10h，PEO置于40℃的烘箱中10h，而后将两种原料按照1.7:0.88共混；
（2）将共混后的原料放置于160℃的环境中进行熔融，同时使用搅拌机进行搅拌，转速为70rpm，搅拌均匀；
（3）将上述获得的共融混合物进行纺丝处理,得到PLA/PEO的共混纤维，然后放入滤棒成型机中，进行开松处理，同时将常规的CA丝束放入另一个开松轮中同时进行开松处理，经过烟枪时，将两股纤维混合，而后通过拉丝成型模块制备PLA/PEO/CA中空滤棒；
（4）将菠萝叶纤维裁剪为1cm以下的长度，加入2%的NaOH溶液中，油浴110℃环境中搅拌2h，再使用蒸馏水冲洗干净后研磨成粉末，取40-60g该粉末放入锥形瓶，加入360ml的H2SO4溶液（体积分数为20%），放入恒温4℃的水浴中保温30min，高速离心10min后，倒掉上层清液，加入蒸馏水清洗，重复上述步骤3次，使用透析袋对上述溶液透析，得到菠萝叶纳米纤维素悬浮液，最后超声处理30min；
（5）取18g的正硅酸乙酯作为制备SiO2溶胶的前驱体，而后加入240ml的无水乙醇，再加入6ml的氨水（体积分数为25%）作为催化剂，经过搅拌制备得到SiO2溶胶，最后将步骤（4）中得到的悬浮液快速按质量比3.5:1.12和该SiO2溶胶共混后，涂覆于PLA/PEO/CA中空滤棒表面，放入60℃烘箱中，保温12h。
实施例2
本实施例提供一种无纸中空混纺滤棒的制备方法，包括以下步骤：
（1）将原料PLA置于65℃的烘箱10h，PEO置于40℃的烘箱中10h，而后将两种原料按照1.3:1.01共混；
（2）将共混后的原料放置于160℃的环境中进行熔融，同时使用搅拌机进行搅拌，转速为70rpm，搅拌均匀；
（3）将上述获得的共融混合物进行纺丝处理,得到PLA/PEO的共混纤维，然后放入滤棒成型机中，进行开松处理，同时将常规的CA丝束放入另一个开松轮中同时进行开松处理，经过烟枪时，将两股纤维混合，而后通过拉丝成型模块制备PLA/PEO/CA中空滤棒；
（4）将菠萝叶纤维裁剪为1cm以下的长度，加入2%的NaOH溶液中，油浴110℃环境中搅拌2h，再使用蒸馏水冲洗干净后研磨成粉末，取40-60g该粉末放入锥形瓶，加入300ml的H2SO4溶液（体积分数为20%），放入恒温4℃的水浴中保温30min，高速离心10min后，倒掉上层清液，加入蒸馏水清洗，重复上述步骤3次，使用透析袋对上述溶液透析，得到菠萝叶纳米纤维素悬浮液，最后超声处理30min；
（5）取15g的正硅酸乙酯作为制备SiO2溶胶的前驱体，而后加入150ml的无水乙醇，再加入5ml的氨水（体积分数为25%）作为催化剂，经过搅拌制备得到SiO2溶胶，最后将步骤（4）中得到的悬浮液快速按质量比3:1.67和该SiO2溶胶共混后，涂覆于PLA/PEO/CA中空滤棒表面，放入60℃烘箱中，保温12h。
实施例3
本实施例提供一种无纸中空混纺滤棒的制备方法，包括以下步骤：
（1）将原料PLA置于65℃的烘箱10h，PEO置于40℃的烘箱中10h，而后将两种原料按照2.5:0.72共混；
（2）将共混后的原料放置于160℃的环境中进行熔融，同时使用搅拌机进行搅拌，转速为70rpm，搅拌均匀；
（3）将上述获得的共融混合物进行纺丝处理,得到PLA/PEO的共混纤维，然后放入滤棒成型机中，进行开松处理，同时将常规的CA丝束放入另一个开松轮中同时进行开松处理，经过烟枪时，将两股纤维混合，而后通过拉丝成型模块制备PLA/PEO/CA中空滤棒；
（4）将菠萝叶纤维裁剪为1cm以下的长度，加入2%的NaOH溶液中，油浴110℃环境中搅拌2h，再使用蒸馏水冲洗干净后研磨成粉末，取40-60g该粉末放入锥形瓶，加入420ml的H2SO4溶液（体积分数为20%），放入恒温4℃的水浴中保温30min，高速离心10min后，倒掉上层清液，加入蒸馏水清洗，重复上述步骤3次，使用透析袋对上述溶液透析，得到菠萝叶纳米纤维素悬浮液，最后超声处理30min；
（5）取25g的正硅酸乙酯作为制备SiO2溶胶的前驱体，而后加入240ml的无水乙醇，再加入6ml的氨水（体积分数为25%）作为催化剂，经过搅拌制备得到SiO2溶胶，最后将步骤（4）中得到的悬浮液快速按质量比5:1和该SiO2溶胶共混后，涂覆于PLA/PEO/CA中空滤棒表面，放入60℃烘箱中，保温12h。
取由实施例1制备方法得到的无纸中空混纺滤棒进行性能测试
表1无纸中空混纺滤棒弯曲性能测试对比（15支/组）
从实验结果中可以看出，使用无纸混纺的中空滤棒具备更好的弯曲性能，说明该方法能有效提高中空滤棒的机械性能。
表2 无纸中空混纺滤棒透气度测试（15支/组）
从实验结果中可以看出，使用该混纺纤维和无机涂层制备的中空滤棒，侧面透气率更低，能确保在品吸过程中烟气不从侧面流失，从而为卷烟提供了更好的品吸感受。
在发明技术方案中，所用的改性的二氧化硅溶胶的改性成份也可以为羧甲基纤维素。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
以上所述仅为本发明较佳实施例而已，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、等比例缩放、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。
