纺丝类二醋酸纤维素片是制造二醋酸纤维素丝束 的专用原材料,而丝束是生产卷烟滤棒的骨架和功能主体。简单来说,醋酸纤维素片是“面粉”,丝束是“面条”,而滤棒就是最终的“食品”。这个应用占据了全球二醋酸纤维素产量的绝大部分。

1. 二醋酸纤维素片:原料的特性与要求
用于纺丝的二醋酸纤维素片不是普通的塑料,它需要具备一系列严格的特性:
高纯度与一致性:必须去除原料(木浆或棉绒)中的木质素、半纤维素等杂质,确保聚合物的化学结构一致,以保证纺丝过程的稳定和丝束质量的均一。
特定的取代度:醋酸纤维素的取代度(每个葡萄糖单元上被乙酰基取代的羟基平均数)通常在2.3 ~ 2.6之间。这个范围的取代度赋予了材料:
良好的溶解性:能溶解在丙酮等特定溶剂中,形成适合纺丝的粘稠溶液(纺丝液)。
适宜的结晶度与力学性能:保证最终丝束有足够的强度和柔韧性。
可控的分子量与粘度:分子量分布影响纺丝液的流变性和可纺性。粘度必须控制在精确范围内,以确保纺丝过程中纤维成形稳定,不会断丝或堵塞喷丝孔。
无有害杂质:必须严格控制重金属、残留酸等对人体有害的杂质含量。
2. 从纤维素片到丝束的制造工艺(干法纺丝)
这是整个应用的核心技术环节,主要采用干法纺丝工艺:
制备纺丝液:
将二醋酸纤维素片在混合器中与丙酮 溶剂充分混合。
同时加入增塑剂(最常见的是三醋酸甘油酯),它对于后续纤维的成型和滤棒的硬化至关重要。
经过搅拌、溶解和脱泡,形成一种均一、透明、粘稠的溶液,称为“纺丝原液”。
纺丝与成形:
纺丝原液通过计量泵精确输送至纺丝组件。
在组件中,原液通过一个带有数千个微细小孔(喷丝板)被挤出,形成细流。
这些细流进入一个长长的、充满热空气的纺丝甬道。
丙酮溶剂在热风作用下迅速挥发,醋酸纤维素凝固成形,形成连续的单丝纤维。
集束、上油与卷绕:
数千根单丝在甬道下方汇集成一束宽幅的、像纸一样薄的丝带。
通过上油辊施加少量的油剂,以减少静电,增加丝束的平滑性和后续的开松性。
最后,丝带被卷绕成巨大的丝束卷筒。
3. 丝束在卷烟滤棒中的应用与优势
制成的二醋酸纤维素丝束被运往卷烟厂,通过滤棒成型机加工成滤棒:
开松:将紧密的丝束带展开,变得蓬松。
施加增塑剂:再次喷洒三醋酸甘油酯。
成型与固化:丝束通过一个喇叭形的成型嘴,被包裹在成型纸中,形成圆柱形。此时,三醋酸甘油酯作为粘合剂,使单丝之间在接触点相互粘合,丝束网络迅速固化变硬,形成具有多孔结构和足够硬度的滤棒。
分切:连续的滤棒条被分切成单个的香烟滤嘴长度。
二醋酸纤维素丝束作为滤材的核心优势:
优异的过滤性能:其纤维表面具有微小的凹槽和复杂的三维网状结构,能通过机械截留、扩散沉积和惯性碰撞等方式有效捕获烟气中的焦油和颗粒物。
良好的加工性能:丝束的卷曲度和强度使其在高速滤棒成型机上运行稳定,不易断裂。通过增塑剂固化的特性是的,能形成结构稳定、硬度适中的滤棒。
选择性吸附:对烟气中的某些有害成分有一定吸附作用,同时能较好地保留烟气的主流吃味,不影响香烟的口感。
安全性高:本身无毒无味,在正常吸烟温度下不会热解产生有害物质,被全球卫生和监管机构认可为安全的食品接触级滤材。
外观洁白,手感良好:制成的滤嘴外观整洁,口感舒适。
纺丝类二醋酸纤维素片是卷烟滤棒产业链中至关重要的一环。它通过精密控制的干法纺丝工艺,转化为性能卓越的二醋酸纤维素丝束,最终成为我们日常生活中最常见的香烟滤嘴。