这是一份关于烟用二醋酸纤维素片及其下游产品二醋酸纤维素丝束的详细工艺流程与产业链介绍。这两个产品是连续的上下游关系:二醋酸纤维素片是丝束的原料,二醋酸纤维素丝束是过滤嘴的原料,专门用于制造香烟过滤嘴。

第一部分:二醋酸纤维素片的生产工艺流程
二醋酸纤维素片是生产丝束的原料,其本质是通过化学反应将天然纤维素改性。
1. 上游原材料
纤维素浆粕: 高纯度(α-纤维素含量>95%)的木浆或棉浆,是反应的骨架。
醋酸酐: 核心乙酰化试剂。
冰醋酸: 作为反应溶剂和参与者。
硫酸: 作为催化剂。
纯水: 用于水解、洗涤和沉淀。
2. 核心生产工艺流程(乙酰化与水解)
这是一个典型的“均相乙酰化”过程,在硫酸催化下,于冰醋酸介质中进行。
第一步:预处理(活化)
将干燥的纤维素浆粕与冰醋酸在预处理器中混合。
目的是使纤维素发生溶胀,破坏其紧密的晶体结构,让反应试剂能够顺利进入纤维内部,保证后续反应均匀。
第二步:乙酰化反应
将活化后的浆粕与由醋酸酐、冰醋酸和少量硫酸组成的混合液投入密闭的乙酰化反应釜中。
在严格控制温度和搅拌的条件下,醋酸酐与纤维素分子链上的羟基(-OH)发生酯化反应,生成三醋酸纤维素。
关键指标: 此时,每个葡萄糖单元上的三个羟基几乎全部被乙酰基取代,结合醋酸含量可达~62.5%。但此时产物不溶于丙酮,无法用于纺丝。
第三步:部分水解(成熟化)
这是生产二醋酸纤维素的关键步骤。向反应体系中加入稀醋酸和水,在控温条件下进行可控的部分水解。
水解反应会断裂部分乙酰基,将其还原为羟基。通过精确控制时间、温度和水含量,将结合醋酸含量精准地降至52.0%-55.0%(即烟用标准)。
这个特定的乙酰化程度,保证了产物能完全溶解于丙酮,并具备合适的亲疏水性,以满足过滤性能要求。
第四步:沉淀
将水解成熟后的粘稠反应液,注入大量搅拌着的纯水中。
二醋酸纤维素在水中不溶,会以白色雪花状或颗粒状沉淀析出。而反应介质(醋酸、硫酸等)则溶于水中。
第五步:洗涤与纯化
沉淀物经过多级逆流洗涤、离心分离,彻底除去残留的酸、醋酸酐和醋酸,直至呈中性。
这一步对产品质量至关重要,残留的酸会导致产品在储存和纺丝过程中降解、变色。
第六步:干燥与成型
洗净的湿料通过旋转干燥机或气流干燥机进行干燥。
干燥后的产品通常被压成或切割成大小均匀的白色小薄片,这就是二醋酸纤维素片。
最终产品特性: 白色片状固体,易碎,溶于丙酮等有机溶剂,具有特定的醋化值和粘度。
第二部分:二醋酸纤维素丝束的生产工艺流程
丝束生产是将二醋酸纤维素片溶解后,通过纺丝技术制成纤维束的过程。
1. 上游原材料
二醋酸纤维素片: 来自上游工序。
丙酮: 核心溶剂,用于溶解醋酸纤维素片,制成纺丝液。
增塑剂(三醋酸甘油酯): 赋予丝束柔软性和可塑性。
纺丝油剂: 减少纤维摩擦,改善后加工性能。
热氮气/空气: 用于纺丝甬道。
2. 核心生产工艺流程(干法纺丝)
第一步:纺丝液制备
将二醋酸纤维素片与丙酮在带有强力搅拌的溶解釜中混合。
控制浓度和温度,形成均一、透明、粘度稳定的胶液,称为“纺丝原液”。
第二步:过滤与脱泡
纺丝原液经过多级精密过滤(如板框过滤、滤芯过滤),去除任何微小的不溶杂质。
随后进入脱泡塔,在真空或静置条件下除去胶液中的气泡,防止纺丝断头。
第三步:干法纺丝
这是烟用丝束的主流技术。脱泡后的胶液由精密计量泵输送至纺丝组件。
在组件中,胶液通过喷丝板(上有数千个微孔)挤出,形成无数股细小的液流。
这些液流垂直向下进入一个高温的纺丝甬道(内充热氮气或热空气)。丙酮溶剂在高温下迅速挥发,被回收系统冷凝收集、提纯后循环使用。
醋酸纤维素凝固成型,成为连续的固态单丝。
第四步:集束、上油与卷曲
从同一喷丝板出来的数千根单丝在甬道下方汇聚成一条宽幅的、连续的丝束带。
对丝束施加纺丝油剂,改善其平滑性。
关键工序——机械卷曲:丝束通过一对热齿轮或填塞箱被强行压出波浪形的卷曲。这是提升滤嘴过滤效率的核心步骤,卷曲极大地增加了丝束的蓬松度和比表面积,从而能更有效地截留烟气颗粒物。
第五步:增塑与热定型
向丝束均匀喷洒增塑剂(三醋酸甘油酯),使纤维软化,便于后续开松和加工。
丝束在松弛状态下通过热定型机,去除内应力,固定卷曲形态,并彻底驱除残留溶剂。
第六步:摆丝与打包
丝束被有规律地折叠进一个巨大的打包箱中,形成数吨重的、紧密规整的长方体包块,以便储存和运输。
第三部分:下游产品与应用
二醋酸纤维素丝束是专用于卷烟行业的工业纤维。
1. 直接下游产品:香烟过滤嘴棒
加工过程:丝束包在滤嘴棒成型机上被重新开松、扩展成均匀的薄网,经输送带牵引,由成型纸包裹,纸边用乳胶粘合,最后被高速刀轮切割成标准长度(如120mm)的滤嘴棒。
功能:这是丝束的用途,滤嘴棒是卷烟工业的标准配件。
2. 终端产品:卷烟
在卷烟机上,滤嘴棒与烟支(烟草段)通过接装纸(水松纸)连接,制成完整的带过滤嘴的香烟。
核心作用:
物理过滤:通过机械截留和扩散效应,降低吸入的焦油和尼古丁等颗粒物。
提供口感与硬度:形成合适的吸阻,给予消费者预期的口感。
功能化平台:可作为活性炭、香味颗粒、降害添加剂等的载体(如“复合滤嘴”)。
总结流程链
上游化工原料(浆粕、醋酸酐等) → (通过乙酰化、水解) → 二醋酸纤维素片(中间体) → (通过干法纺丝) → 二醋酸纤维素丝束(专用产品) → (通过滤嘴成型) → 香烟过滤嘴棒 → (通过卷烟接装) → 最终消费品:卷烟
这个链条体现了从基础化工原料到高度专业化消费品的完整转化过程。