专利名称：醋酸纤维素丝束及其制造方法
技术领域：
本发明涉及醋酸纤维素丝束及其制造醋酸纤维素丝束的方法。
背景技术：
醋酸纤维素丝束生产商向香烟滤咀生产商推销均匀压降(PD)的丝束。然而，丝束按重量进行出售。PD和重量之间的关系被称为产率(PD/重量)。产率在X轴为重量而Y轴为PD的图中通常以直线表示。产率线的最低端被定为烟条形成凹端的位置，而产率线的最高端被定为由于过多丝束而发生烟条裂开或机器辊缠绕的位置。Browne，C.L，The Design of Cigarettes，Hoechst Celanese公司，1990年，第66页。
香烟滤咀是非常复杂的装置，并且许多因素影响其产量和性能。由于这些因素经常与所有复杂装置互相关联，以致于一个因素中的变化会影响其它因素。本文中特别强调的几个因素包括坚固度、压降、PD可变性、飞毛、和解纤性。当比较丝束供应商时，滤咀生产商考虑这些品质。烟条品质的坚固度是指在给定载荷及给定接触时间下滤咀条的变形。负载单元的重量和接触时间取决于所采用的设备。坚固度通常被表示为保持直径的百分比(即，百分比越高越理想)。烟条品质的PD可变性是指大量烟条的PD均匀度，并由Cv(变异系数)定量。滤咀生产商想要尽可能最低的Cv，以便在香烟发烟元件输送中产生最小的变化。丝束品质的飞毛也称为“掉毛”，通常并不定量，但当从包中或在制滤咀条机中除去丝束时，对滤咀生产商是显而易见的，并且可以是缺陷滤咀烟条的重要来源(块状纤维，蛀孔)，并且是更频繁清净解纤和制滤咀条机的原因。丝束品质的解纤性是指在制滤咀条机中解纤到完全打开(deregister)即“分开(bloom)”丝束的容易程度，并且很少被定量，但对滤咀生产商是显而易见的。
显然，滤咀生产商想要一种丝束产品，该丝束产品提供一种烟条，该烟条具有理想的坚固度和低的PD可变性，易于解纤，并且没有飞毛。在现有技术中，不能获得这样的产品。此外，由于与香烟滤咀和香烟滤咀丝束生产有关的复杂性，生产这种产品的路线并不明确。
本领域的技术人员知道坚固度、压降、PD可变性、飞毛、和解纤性可受丝束卷曲影响。卷曲是在制造中赋予合成纤维的波纹，并且卷曲度可以解卷曲能(UCE)测试。本领域的技术人员认为为了改善一个品质而影响卷曲经常使另一个品质受损。例如，在其他工艺条件总体保持未改变的情况下，增加UCE还增加飞毛(坏的)，并且减小PD可变性(好的)，并抑制解纤性(坏的)。
已经产生具有极高卷曲的产品，但是并非没有问题。例如，RhodiaAcetow以商品名称Rhodia SK生产一种产品。Rhodia SK是一高产率的丝束(指为低重量而高PD)，并实现高卷曲的结果。但Rhodia SK还是具有大于正常的飞毛，并且难以在通常用于常规丝束的条件下解纤。这符合常识。可通过从传统的制滤咀条设置改变的要求来看与解纤相关的难度，即，必须采用额外的工作来完全打开或“分开”丝束，这可通过改变螺纹辊设计、螺纹辊压力、和/或所述制滤咀条机的辊速度的比值来完成。这种额外的工作由于纤维断裂导致额外的飞毛。
因此，问题是如何生产一种丝束产品，该丝束产品容易解纤并提供具有所需坚固度、低PD可变性、和低飞毛的滤咀条。基于现有技术，这样的产品不能仅由高卷曲丝束获得。
美国专利No.3,353,239公开了一种填塞箱卷曲机，其压送辊具有环形槽。
日本专利No.2964191(基于日本专利申请No.1991-358234，该日本专利申请于1991年12月27日提交)涉及一种用于香烟丝束生产的填塞箱卷曲机。该专利给出教导在卷曲之前以25-50cc/min的注入速度，用润滑剂(例如水)润滑丝束的边缘，可减少飞毛。
美国专利No.3,305,897公开了在填塞箱卷曲机中聚酯丝束的蒸汽卷曲。将20-40磅/平方英寸的蒸汽引入填塞室。No.5,225,277和No.5,618,620两个美国专利公开了在卷曲机上游或丝束处于所述卷曲机时用蒸汽热处理丝束。日本专利申请No.54-127861公开了在卷曲机上游热处理丝束。美国专利No.5,591,388公开了一种生产卷曲的天丝(lyocell，溶剂纺纱的纤维素)的方法，当其在卷曲机填塞箱中卷曲时，采用稍过热(干的)蒸汽喷射到纤维上。该过热蒸汽具有5磅/平方英寸至70磅/平方英寸或更大的压力。
WIPO公开号WO02-087366表示增加卷曲度也增加丝束的飞毛(绒毛)。注意实施例。
发明内容
一种制造香烟丝束的装置和方法，其包括将纺丝液纺纱的装置，该纺丝液包括醋酸纤维素和溶剂；卷取所纺的醋酸纤维素细丝的装置；润滑醋酸纤维素细丝的装置；从醋酸纤维素细丝形成丝束的装置；卷曲该丝束的装置；干燥卷曲的丝束的装置；和包装被干燥的卷曲的丝束的装置。该卷曲该丝束的装置包括填塞箱式卷曲机，该卷曲机包括适合于与丝束接触的一对压送辊；与一对压送辊并列的一对颊板，该一对压送辊适合于把丝束保持在该一对压送辊之间；与所述一对压送辊的出口端邻接的刮刀；和填塞箱，该填塞箱具有邻近该一对刮刀的填塞箱通道和位于该通道远端的片阀，该一对刮刀适合于从该一对压送辊将丝束收容至该通道，该通道远端适合于支持地接触丝束。该装置和方法进一步包括下列事项中的至少两个A.其中，卷曲装置进一步包括适合于把卷曲引入丝束的该一对压送辊中的一个辊；B.其中，卷曲装置进一步包括由硬质陶瓷材料制成的该一对压送辊中的一个辊；C.其中，卷曲装置进一步包括一对丝束边缘的润滑器，该润滑器适合于在刚刚接触该一对压送辊之前润滑丝束的侧边缘，在该一对颊板之前，并且与该一对颊板接触；
D.其中，卷曲装置进一步包括与通道连通的蒸汽喷射器；E.进一步包括增塑丝束的装置，该增塑丝束的装置位于形成丝束的装置之后和卷曲丝束的装置之前；F.其中，润滑细丝的装置还包括整理剂，该整理剂包括乳液，该乳液为62.0至65.0重量％的矿物油；27.0至28.0重量％的乳化剂；和余量的水，所述乳化剂是混合物，该混合物为50.0至52.0重量％的失水山梨醇单月桂酸脂和48.0至50.0重量％的POE(20)失水山梨醇单月桂酸脂。
为了解释本发明的目的，在附图中示出一种目前优选的形式，然而，应该理解，本发明不局限于所示的精确布置和手段。
图1是根据本发明的香烟丝束生产工艺的示意图。
图2是根据本发明制造的卷曲机填塞箱的侧视图，为清楚起见部分剖开。
图3是图2中的卷曲机填塞箱的俯视图，为清楚起见部分剖开。
图4是图2中的卷曲机填塞箱的进口区域的详细正视图，为清楚起见部分剖开。
图5是滤咀条的条至条压降中UCE对变异系数(Cv)的常规关系的图示。
图6是常规丝束与发明的丝束的飞毛对UCE的图解对比。
图7是坚固度对滤咀条关系的图示，该滤咀条具有可变丝束增塑剂量，该丝束采用和不采用填塞箱蒸汽。
图8是丝束的百分比(％)总湿度(在所述卷曲机的出口测量)对UCE的常规关系的图示。
图9是丝束的百分比(％)总湿度(在所述卷曲机的出口测量)与飞毛之间发明关系的图示。
对本发明的说明通常，香烟丝束如此制成，即将纺丝液旋转成许多细丝、卷取细丝、润滑细丝、将许多细丝集束而形成丝束、卷曲该丝束、干燥卷曲的丝束、并且包装该干燥的卷曲的丝束。在本发明中，除了以下所论述的，这些步骤中的每一步骤都是常规的。
纺丝液是聚合物和溶剂的溶液。优选的聚合物是醋酸纤维素，优选的溶剂是丙酮。适于用作香烟滤咀材料的醋酸纤维素的置换度通常小于3.0，优选地在2.2至2.8之间，并且最优选在2.4至2.6之间。
该细丝通常为1到10丹尼尔/丝(dpf)的范围。该细丝可具有任何横截面形状，包括但不局限于圆形、细圆齿状、Y、X、和狗吃的骨头(dogbone)。该丝束的总丹尼尔数在10,000到100,000之间。该丝束具有小于3英寸(8厘米)的从卷曲机排出的宽度(侧边至侧边)。
参照图1，示出的是香烟丝束的流程100。纺丝液制备站102注入多个室104(仅显示三个，但是并不必要如此限制)。在室104内，以常规方式生产纤维。该纤维被卷取到卷取辊106上。这些纤维在润滑站108处用整理剂(在下面详细讨论)润滑。这些被润滑的纤维集束在一起，以便在辊110上形成丝束。该丝束在增塑站112(在下面详细讨论)增塑。该丝束随后通过卷曲机114(在下面详细讨论)。该卷曲丝束在干燥器116中干燥。然后，该干燥的卷曲丝束在包装站118处包装。
通常，用于香烟的滤咀条是这样进行制造的，即打开包装并且解纤丝束，并且通过常规的制滤咀条机对解纤的丝束进行转动，该常规的制滤咀条机例如是Hauni AF-KDF-2E或AF-KDF-4，可从德国汉堡的Hauni购得。在制滤咀条机中，丝束被打开或“分开(bloomed)”，形成条状，并用纸包卷，称为“包卷塞(plugwrap)”。该滤咀条随后被切为指定长度，并连接到香烟上。在本发明中，所述制滤咀条技术是常规的。
虽然本发明主要涉及香烟丝束，本发明还可以用于任何可纺聚合物的生产。这些可纺的聚合物包括但并不局限于聚烯烃、聚酰胺、聚酯、纤维素酯和醚及其衍生物、聚乳酸(PLA)等。
在第一润滑站108对所述纤维应用的该润滑剂(或整理剂)包括矿物油、乳化剂、和水。该矿物油为液态的石油衍生物。优选的矿物油是无色透明的(例如澄清)矿物油，其在100下测试具有80-95 SUS(Sabolt UniversalSeconds)的粘度。所述乳化剂优选为乳化剂的混合物。该优选混合物包括失水山梨醇单月桂酸脂(例如来自德国Uniqema of Wilmington的司盘-20)和POE20失水山梨醇单月桂酸脂(例如来自德国Uniqema of Wilmington的吐温-20)。所述水优选软化水、去离子水、或其它适当经过滤并且处理的水。润滑剂可以由(％表示重量％)62.0-65.0％的矿物油、27.0-28.0％的乳化剂、和8.0-10.0％的水组成；优选63.5-64.0％的矿物油、27.5-28.0％的乳化剂、8.3-8.5％的水组成；和最优选63.6％的矿物油、28.0％的乳化剂、和8.4％的水组成。乳化剂混合物由(％表示重量％，应该理解为一些水包含于这些材料中，但是不包含于本文中)50.0-52.0％的失水山梨醇单月桂酸脂和48.0-50.0的POE(20)失水山梨醇单月桂酸脂组成；由50.5-51.5％的失水山梨醇单月桂酸脂和48.5-49.5％的POE(20)失水山梨醇单月桂酸脂组成；最优选地，由50.9-51.4％的失水山梨醇单月桂酸脂和49.6-49.1％的POE(20)失水山梨醇单月桂酸脂组成。然后，该润滑剂与水混合(例如，去离子水或软化水)来形成3-15％的水乳液。将该水乳液加在丝束上，以获得最终范围为0.7-1.8％的FOY(即干燥之后)，优选约1.0％的FOY(FOY是纺丝的整理剂，表示添加少量水的润滑剂)。
在将纤维集束成丝束后，并且在丝束进入卷曲机之前，该丝束在增塑站112增塑。该增塑站112可上下和可从一侧到另一侧调节，使该丝束适当地进入卷曲机114，这将在以下卷曲机的描述中更明显。该增塑站112与卷曲机114隔离。该增塑站112布置在卷曲机114之前，使添加到丝束的增塑剂具有充足的时间对丝束增塑。优选地，增塑站112在卷曲夹具之前至少半米(1/2米)处，更优选在卷曲夹之前一米处。该增塑站112给丝束添加增塑剂，优选的是水，最优选的是软化水。该增塑剂以最大流速从卷曲压送辊添加到过度回喷(spray-back)的位置。在具有总丹尼尔数为10,000-100,000的丝束并且线速度为200-1,000米份钟的情况下，该添加速度优选小于300cc/min，最优选的是，在具有总丹尼尔数为10,000-100,000的丝束并且线速度为200-1,000米/分钟的情况下，该添加速度为25-200cc/min。该供料器优选为适合输送增塑剂的“卷筒”型导向器(一个或多个)。优选地，采用一对卷筒导向器来确保丝束两侧适当的湿润。该对卷筒导向器分开布置，使丝束在其间直线前进，或该卷筒导向器可紧密布置，使丝束在其间以“S”形路径前进。该卷筒导向器的表面可以是平坦或弯曲的(例如凹的、凸的、波动的、或凹/凸的)。该卷筒导向器可由陶瓷材料或涂覆陶瓷制成。该卷筒导向器可具有凸缘或无凸缘。该卷筒导向器可具有多个开口，增塑剂通过这些开口施加到丝束上。
在图2中，表示根据本发明制造的填塞箱式卷曲机10。卷曲机10具有底座12和顶架14。底座12和顶架14以常规方式连接在一起，使顶架14可相对于底座12移动(或“浮动”)。该丝束如所示箭头A移动穿过卷曲机。
通常，丝束(未示出)由一对从动压送辊20、22(在下面详细讨论)牵引通过卷曲机10，该压送辊安装于轴23上并通过键21固定。上压送辊20安装于顶架14。下压送辊22安装于底座12。轴23连接至电动机(未示出)。该丝束离开压送辊20、22，进入填塞箱(在下面详细讨论)，该填塞箱具有通道30和位于通道30远端的片阀32。在通道30中，当遇到由被推挤(或填充)到通道30中并抵住片阀32的丝束而造成的背压时，丝束垂直于其前进方向折叠。该折叠在丝束中产生卷曲。
在本发明中，压送辊20、22是指“引起卷曲”的辊。当该丝束通过辊隙从而“传送”至进行卷曲处(例如，通过择优弱化要卷曲的丝束的区域来影响丝束中的卷曲位置)时，引起卷曲的辊使丝束折叠(或弯曲)。其结果是，一个更均匀的卷曲丝束。更均匀是指，在某一方面，卷曲丝束的顶部(假定从前视图观察，卷曲丝束具有一个通常锯齿形)彼此相互平行(当从俯视图观察)；若没有引起卷曲的辊，卷曲丝束的顶部将彼此更随机(非均匀地平行)地定向。虽然本发明优选的是引起卷曲的辊是卷曲机的压送辊，但本发明并不局限于此。引起卷曲的辊可以是位于卷曲机10之前的另一对辊。引起卷曲辊还夹紧丝束，从而防止滑动。
每个或两个压送辊可以是“引起卷曲的辊”。一个压送辊可具有平滑的圆周表面，并且另一个可具有轴向凹槽的圆周表面，或两个辊可都具有轴向凹槽的圆周表面。该轴向凹槽的辊使丝束折叠，从而将其以均匀的方式输送，使其卷曲。该带凹槽的辊可位于该辊对的顶部或底部，但是优选在底部。
术语“凹槽”指会“引起”卷曲的任何表面纹理。这样的表面纹理可以色括凹槽、凹窝、或其他类型的纹理。优选具有凹槽的表面。该凹槽优选是正弦曲线的形式，但也可以是矩形的、三角形的、或半圆的凹口、凹槽、或具有或不具有其间平坦表面的各脊，该平坦表面跨越辊的表面轴向延伸(例如，从侧面到侧面)。这些凹槽可在10到100凹槽/英寸(2.5厘米)的范围，优选地在25至75凹槽/英寸(2.5厘米)的范围，最优选在50凹槽/英寸(2.5厘米)的范围。该槽的深度(顶点至低谷)可在0.5到5.0密耳(12.5微米至150微米)的范围，优选地在1-2密耳(25-50微米)的范围。
上压送辊20，光滑辊，可由金属或陶瓷材料制成。那些材料包括但不局限于结合碳化钛、碳化钨、经热等静压或未经热等静压(hipped or unhipped)的氧化镁稳定二氧化锆、或经热等静压或未经热等静压的氧化钇(Yttria)稳定二氧化锆(YTZP)的钢/合金。(hipped是指热等静压)。氧化锆是优选的。经热等静压的氧化钇稳定二氧化锆是最优选的，因为其具有最好的损耗寿命和抗切屑性。该表面光洁度(纹理)优选不大于16rms，并具有尖锐的侧棱并且无切屑。
下压送辊22，有轴向凹槽的辊，可由金属或陶瓷材料制成。那些材料包括但不局限于结合碳化钛、碳化钨、经热等静压或未经热等静压的氧化镁稳定二氧化锆、或经热等静压或未经热等静压的氧化钇稳定二氧化锆(YTZP)的钢/合金。氧化锆是优选的。经热等静压的氧化钇稳定二氧化锆是最优选的，因为其具有最好的损耗寿命和抗切屑性。该表面光洁度(纹理)优选不大于12rms，并具有尖锐的侧棱、导圆凹槽边缘、并且无切屑。
在本发明的另一个实施方式中，压送辊20、22并不是如上所述的“引起卷曲”的辊(即每个辊20、22上没有轴向凹槽)。在该实施方式中，压送辊20、22由硬质陶瓷材料制成。这意味着该辊是陶瓷的(即，不仅仅是涂层)。该陶瓷材料包括未经热等静压或经热等静压的氧化镁稳定二氧化锆、经热等静压或未经热等静压的氧化钇稳定二氧化锆(YTZP)。氧化锆是优选的。该经热等静压的氧化钇稳定二氧化锆是最优选的，因为其具有最好的损耗寿命和抗切屑性。该表面光洁度(纹理)优选不大于16rms，并具有尖锐的侧棱并且无切屑。
颊板24(图3)位于压送辊20、22的两个横向侧面，并与刮刀25相邻接。用颊板24将丝束保持在压送辊20、22的辊隙之间。该颊板24可由金属、陶瓷、或有陶瓷涂覆的金属制成。优选地，该颊板是具有良好耐磨性和低摩擦性的氧化铝陶瓷。
该填塞箱具有固定于顶架14的上半部26和固定于底座12的下半部28。当两个半部配合在一起时确定填塞箱通道30。片阀32位于通道30的远端。片阀32优选通过枢轴34安装在上半部26上，使片阀32能够转动到通道30内并部分关闭通道。片阀32的动作可由致动器36控制，该致动器通过杆38可操作地连接至片阀32。优选通过任何常规方式控制片阀32的动作，以确保卷曲的均匀，该常规方式包括但不局限于砝码、或者气动、电器或电子装置。
刮刀25优选与填塞箱的上半部26和下半部28成为整体。刮刀25相邻于(即，具有约1密耳(25微米)的间隙)压送辊20、22布置，使丝束不粘在辊上而直接导入通道30。
蒸汽喷射器58位于填塞箱的上半部26。蒸汽喷射器58在实践中尽可能位于靠近邻近于压送辊20的刮刀25的端部的位置。蒸汽喷射器58布置于片阀32与邻近于压送辊20的刮刀25的端部之间。蒸汽喷射器58与填塞箱的通道30连通。蒸汽喷射器58允许蒸汽设定并且轻微束缚丝束的卷曲。蒸汽喷射器58可具有任何类型适当的开口，如单个或多个狭槽，或单个或多个孔。蒸汽喷射器58优选具有跨越通道30的宽度的多个圆孔，使蒸汽能够均匀分布横跨通道30中的丝束的宽度。(输送到通道的)蒸汽优选为100℃的低压蒸汽。该蒸汽最优选为100℃的低压干蒸汽。蒸汽压为0.01至5磅/平方英寸。优选地，蒸汽通过2微米的过滤器过滤，以从蒸汽中除去颗粒，并且蒸汽通过不锈钢管从过滤器注入到喷射器。该蒸汽优选由紧邻填塞箱布置的针阀(也可使用其它适当的阀)控制。优选地，在阀和填塞箱之间有集水器。蒸汽压将根据蒸汽喷射器58的孔/狭槽的尺寸和形状而变化。蒸汽通过蒸汽进汽口62导入喷射器58，进汽口62是柔性接头，使填塞箱的上半部26可随顶架14浮动。
蒸汽喷射器60位于填塞箱的下半部28。蒸汽喷射器60事实上尽可能布置在靠近邻近于压送辊22的刮刀25的端部。蒸汽喷射器60优选位于填塞箱上半部26的喷射器58的正下面。蒸汽喷射器60与填塞箱的通道30连通。蒸汽喷射器60允许蒸汽设定并且轻微束缚丝束的卷曲。蒸汽喷射器60可具有任何类型适当的开口，如单个或多个狭槽，或单个或多个孔。蒸汽喷射器60优选具有跨越通道30(图3)宽度的多个圆孔，使蒸汽能够均匀分布横跨通道30中的丝束的宽度。(输送到通道的)蒸汽优选为100℃的低压蒸汽。该蒸汽最优选为100℃的低压干蒸汽。蒸汽压为0.01至5磅/平方英寸。优选地，蒸汽通过2微米的过滤器而过滤，以从蒸汽中除去颗粒，并且蒸汽通过不锈钢管从过滤器输入到喷射器。该蒸汽最好由紧邻填塞箱布置的针阀(也可使用其它合适的阀)进行控制。优选地，在阀和填塞箱之间有一集水器。蒸汽压将根据蒸汽喷射器58的孔/狭槽的尺寸和形状而变化。蒸汽通过蒸汽进汽口64导入喷射器60。
由蒸汽喷射器58/60喷入填塞箱通道的蒸汽总量为0.002-0.08磅蒸汽/磅丝束，优选为0.005-0.02磅蒸汽/磅丝束。
在进入填塞箱卷曲机10之前，润滑丝束的边缘。优选在紧接进入填塞箱卷曲机10之前添加润滑。最优选在紧接丝束进入辊20、22的辊隙之前把润滑添加到丝束的边缘。这种边缘润滑使压送辊与颊板之间的细丝损伤最小化。这种边缘润滑系统安装于固定于底座12的定位座40上。紧固机构56(图3)允许颊板24以常规方式(即，具有垫片和/或楔)相对于压送辊20、22定位。在图4中，显示两个边缘润滑剂供料器42牢固地安装于座40，以致于当丝束进入卷曲机10时，丝束的边缘以适当的润滑剂如水进行润滑。
每个边缘润滑剂供料器42包括供料器面44和背板50。背板50足够长，以支持(即，在后延伸)供料器面44和颊板24(图3)。供料器面44连接于背板50。供料器面44优选进行火焰喷涂陶瓷涂覆，以提供低摩擦和良好的磨损。颊板24并不固定连接于背板50，而是可替换或可拆卸连接于背板50。供料器面44具有一个纵向槽46。丝束的两个边缘适合于接触和穿过凹槽46，两个边缘在此润滑。一个或多个孔口48(图2)贯穿于供料器42，并与凹槽46连通。该孔口48可以是适于该任务的任何数量、尺寸、或形状。孔口48可以是狭槽或圆孔。优选地，各孔口48为圆形，并具有相同直径。直径可优化为最佳分布，例如，优选与丝束的高度相同。入口54向供料器42提供润滑剂。通过供料器添加润滑剂的速度根据许多因素发生变化，这些因素包括但不局限于丝束速度、丝束尺寸(总丹尼尔数)、单丝尺寸(dpf)、和提到了但是很少的横截面形状。润滑剂以低于最大速度进行添加，当丝束线波动或从所述卷曲机存在过度回喷时，达到最大速度。通常，润滑剂添加速度小于100立方厘米/分钟/面，优选小于50立方厘米/分钟/面，并且最优选在10-50立方厘米/分钟/面。
该香烟丝束(即，使用上述装置和方法生产的)具有一个高的解卷曲能(UCE)、低的飞毛、改进的坚固度，并易于解纤。此外，由于UCE增加，条至条压力降系数的变化(Cv)减小。
参照图5，说明Cv与UCE间的常规关系。已知的是随着UCE增加，Cv减小。参照图6，曲线A表示UCE与飞毛之间的常规关系。注意随着UCE增加，飞毛迅速增加。由于曲线A所示的关系，丝束生产商还不能充分利用图5所示关系。直线D表示0.06g/30min的可接受飞毛的上限。
另一方面，图6的曲线B示出了UCE与飞毛之间的发明关系，即高的UCE和低的飞毛。这种关系可表示为飞毛Fly(g/30min)＝0.00009e0.0209UCE
注意在等价的UCE中，发明的丝束具有较少的飞毛。曲线C表示所获的试验结果(下面讨论该方法)。该试验结果可表示为飞毛Fly(g/30min)＝0.00017UCE-0.0276注意随着UCE增加，飞毛几乎保持未变。因此，丝束生产商能够制造具有低飞毛的高UCE丝束(其转化为更低Cv的丝束)。此外，尽管其较高的UCE，发明的丝束可像常规丝束那样可解纤。
由图6所示的曲线C表示的丝束通过一种方法获得，该方法具有引起卷曲的辊(上面讨论的)和边缘润滑剂供料器42(上面讨论的)，但其不采用增塑站112或蒸汽喷射器58/60。蒸汽喷射器和增塑站的额外优点将在下面讨论。
蒸汽喷射器对于所述方法和产品至少具有两个优点；第一，它会进一步增加UCE，第二，它会增加烟条的坚固度。坚固度，以及UCE增加的一定程度，将由丝束增加的最终模数确定。坚固度的优点将在下面讨论。
参照图7，表示坚固度对添加到给定条的增塑剂(例如，用于纤维粘合的三醋酸精甘油酯等)量pz％的关系。曲线A是常规的丝束；曲线B是由0.2磅/平方英寸蒸汽蒸过的发明丝束。该烟条具有108毫米长×24.45毫米直径，曲线A和B之间仅有的差异是蒸汽，其他一切(例如，丝束、包卷塞(plugwrap)、增塑剂(用于纤维粘合)、制滤咀条机、和测试机)是相同的。该坚固度检测将在下面讨论。注意，用等同的烟条，通过蒸汽改进坚固度，并且增加蒸汽压将进一步提高有益效果。蒸汽的效果能够使烟条坚固度至少提高0.5的坚固度单位。
增塑站对于所述方法和产品具有优点，允许丝束含水量增加。丝束含水量增加的优点将在下面讨论。
参照图8，表示进入卷曲机的总水分(在卷曲机的出口测量)和UCE之间的常规关系。该UCE由于丝束模数减少而增加，在给定的卷曲机设置下形成更多的卷曲。另外，如图9所示，这种增加湿度也减少飞毛。卷曲丝束越容易，卷曲所需机械作业越少，因此，丝束损伤越少。
然而，许多工艺难度使增加水分超出如图8所示范围(在20％和25％的垂直线)变得不实用。增塑站解决了这个问题，并且会提供具有减少飞毛并且更均匀地随时间卷曲变化的方法和产品的优点。用卷曲机边缘供水器和增塑站使飞毛减少的机构是不同的并且是可取的。该边缘供水器通过在高压和卷曲的磨损区域添加的润滑剂来提供纤维保护，同时增塑站减少了卷曲的机械作业和通常的纤维损伤。
在一个优选的实施方式中，所述丝束具有UCE/Fly的关系为飞毛Fly(g/30min)＜0.00009e(0.0209UCE)，飞毛值高达为0.06。或者，该丝束具有平均UCE＞280gcm/cm和平均飞毛值≤0.030g/30min，或平均UCE＞265和平均飞毛值≤0.023，或平均UCE＞250和平均飞毛值≤0.017。此外，这些丝束具有平均Cv＜2.5或2.2或1.75。基于Cerulean(以前Filtrona)QTM-7，这些丝束还具有80个坚固度单位或以上的坚固度。这些丝束具有总丹尼尔数为10,000-100,000并且dpf为1.5-4 dpf。
UCE是纤维解卷曲所需的做工量。如下面所讨论的，在包装前即在干燥后且包装前，UCE被抽样。如本文中所采用的，UCE按如下测量采用预热(在常规校准前20分钟)的Instron张力测定仪(1130型，十字头齿轮-齿轮#R1940-1和R940-2，Instron系列IX-第6版数据采集及分析软件，Instron最大容量为50kg的负载单元，Instron顶部辊子组件，1″×4″×1/8″厚的高级Buna-N 70 Shore A硬度计橡皮夹持面)，大约76厘米长的预处理的丝束样本(在22℃±2℃和相对湿度在60％±2％下预处理24小时)跨越上辊中心弯曲成环并均匀分布，通过轻轻拉至100g±2g(由读出器显示)来预拉伸，并且样本每端均被夹紧(以可达到的最大压力，但不超过制造商的推荐值)于下夹具，以便实现50厘米的标准长度(标准长度从橡胶夹具顶部测量)，然后在十字头速度为30厘米/分钟下测试，直到断裂。重复这种测试，直到获得三次可接受的试验，并且从这些试验报出三个数据点的平均值。能量(E)的极限在0.220kg和10.0kg之间。位移(D)具有10.0kg的预置点。UCE由以下公式计算UCE(gcm/cm)＝(E*1000)/((D*2)+500)。
进一步，本文中所采用的值为平均UCE。平均UCE是指至少三十五包丝束的平均，其表示在现有可变性、95％的置信度下样本之间检测I0UCE差异的能力。
在香烟丝束中，飞毛是小的断裂丝。如本文中所采用的，飞毛按照如下方法测量将飞毛收集于由平坦黑色胶木制成的板上，该板29.5厘米×68.5厘米，置于Hauni AF-2解纤装置的螺纹辊之间并且在中心位置之下；丝束前进通过清净(无飞毛)的Hauni AF-2/KDF-2制滤咀条机(设置制滤咀条机速度400m/min(5％公差)，螺纹辊比1.5∶1，螺纹辊压力2.5巴，预拉伸压力类型A 1.0巴)10分钟；10分钟后，采用皮重(至接近毫克)屏蔽带(长大约6.5厘米-7.5厘米，安装于圆筒上，粘结剂侧外的)从板上拾取所有飞毛；然后确定获得飞毛的带的重量。飞毛Fly使用下面的公式计算飞毛Fly(g/30mmin)＝(G-T)*3G＝获得飞毛的带的总重量T＝带的皮重进一步，本文所采用的值是平均飞毛。平均飞毛是指至少一百包丝束的平均，其代表在现有可变性、95％的置信度下，在样本之间检测0.01g/30min差异的能力。
压降是当空气以流速为17.5cc/秒被吸过烟条时滤咀条端部之间的压差。如本文使用的压降(和烟条至烟条压降Cv)按照以下方法测量使用来自于美国VA的Cerulean of Richmond的用于压降的Quality Test Module(QTM-6)，其具有密封的乳胶管，淡黄色5/16”ID×0.015”壁厚，35±5硬度计，用认证的1.0g砝码和用于圆周条及玻璃的Cerulean标准来校准，该QTM设置为具有50磅/平方英寸的气压，流速指标17.7cc/sec，密封乳胶管5/16”ID×0.015”(长157毫米(伸展8％))，并且lf＝开，cr＝开，stop2＝关，parity＝关，baud＝9600，Pd settle＝0，inches＝关，Pd＝开，shape＝关，roundness＝关，ova＝关，size-laser＝开，suspend＝关，wt＝开，QTM ld＝0，auto cal＝关，protocal＝0(or1，如果HOST＝开)，host＝关(或在LIMS或PC连接时为开)，sw2 ident＝2，swlident＝1，batch size＝0，cofv＝开，statistics＝开，results＝开，language＝GB，printer＝开，测量30根经预处理(在22℃±2℃和相对湿度60％±2％下，预处理48小时)的烟条，并且报告压降和Cv的值。进一步，本文中所采用的值是平均Cv值。平均Cv值是指至少400包丝束的平均，其代表在可变性95％置信度下检测15％变化的能力。
坚固度(或硬度)是指滤咀条在压力下的变形。坚固度表示为在负载下保持直径的％，有时也指坚固度单位。
本文中报告的坚固度在由来自于VA的Cerulean of Richmond的具有厂家设置的QTM-7上测量得到。
本发明可具体化为其它的形成，而不背离其精神和本质属性，因此，应该参考所附的权利要求书，而不是上述说明书，作为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种制造香烟丝束的装置，其包括将纺丝液纺纱的装置，该纺丝液包括醋酸纤维素和溶剂；卷取所纺的醋酸纤维素细丝的装置；润滑醋酸纤维素细丝的装置；从醋酸纤维素细丝形成丝束的装置；卷曲该丝束的装置，该卷曲该丝束的装置包括填塞箱式卷曲机，该卷曲机包括适合于与丝束接触的一对压送辊；与一对压送辊并列的一对颊板，该一对压送辊适合于把丝束保持在该一对压送辊之间；与所述一对压送辊的出口端邻接的刮刀；和填塞箱，该填塞箱具有邻近该一对刮刀的填塞箱通道和位于该通道远端的片阀，该一对刮刀适合于从该一对压送辊将丝束收容至该通道，该片阀适合于支持地接触丝束；干燥卷曲的丝束的装置；和包装被干燥的卷曲的丝束的装置；该制造香烟丝束的装置进一步包括下列事项中的至少两个A.其中，卷曲装置进一步包括适合于把卷曲引入丝束的该一对压送辊中的一个辊；B.其中，卷曲装置进一步包括由硬质陶瓷材料制成的该一对压送辊中的一个辊；C.其中，卷曲装置进一步包括一对丝束边缘的润滑器，该润滑器适合于在刚刚接触该一对压送辊之前润滑丝束的侧边缘，在该一对颊板之前，并且与该一对颊板接触；D.其中，卷曲装置进一步包括与通道连通的蒸汽喷射器；E.进一步包括增塑丝束的装置，该增塑丝束的装置位于形成丝束的装置之后和卷曲丝束的装置之前；F.其中，润滑细丝的装置还包括整理剂，该整理剂包括乳液，该乳液为62.0至65.0重量％的矿物油；27.0至28.0重量％的乳化剂；和余量的水，所述乳化剂是混合物，该混合物为50.0至52.0重量％的失水山梨醇单月桂酸脂和48.0至50.0重量％的POE(20)失水山梨醇单月桂酸脂。
2.根据权利要求1所述的制造香烟丝束的装置，其中，适合于引入卷曲的所述辊通过优选地弱化丝束的一部分而影响丝束上的卷曲位置。
3.根据权利要求1所述的制造香烟丝束的装置，其中，适合于引入卷曲的所述辊包括轴向凹槽表面。
4.根据权利要求3所述的制造香烟丝束的装置，其中，所述轴向凹槽表面进一步包括由矩形的、三角形的、或半圆的凹口、凹槽、或具有或不具有其间平坦表面的各脊形成的凹槽。
5.根据权利要求3所述的制造香烟丝束的装置，其中，所述轴向凹槽表面进一步包括在10到100凹槽/英寸范围的凹槽。
6.根据权利要求3所述的制造香烟丝束的装置，其中，所述轴向凹槽表面进一步具有0.5到5.0密耳的深度。
7.根据权利要求1所述的制造香烟丝束的装置，其中，硬质陶瓷材料进一步包括从由未经热等静压的氧化镁稳定二氧化锆、经热等静压的氧化镁稳定二氧化锆、未经热等静压的氧化钇稳定二氧化锆、或经热等静压的氧化钇稳定二氧化锆组成的集合中选择的材料。
8.根据权利要求7所述的制造香烟丝束的装置，其中，硬质陶瓷材料是经热等静压的氧化钇稳定二氧化锆。
9.根据权利要求1所述的制造香烟丝束的装置，其中，每个丝束边缘润滑器进一步包括具有纵向槽的表面，所述纵向槽适合于接触丝束的侧边缘。
10.根据权利要求9所述的制造香烟丝束的装置，其中，所述表面上具有孔，该孔位于纵向槽内。
11.根据权利要求10所述的制造香烟丝束的装置，其中，所述孔是多个孔。
12.根据权利要求1所述的制造香烟丝束的装置，其中，每个所述润滑器适合于以小于100立方厘米/分钟的速度添加润滑剂。
13.根据权利要求1所述的制造香烟丝束的装置，其中，蒸汽喷射器进一步包括唯一的一对喷射器，该一对喷射器在通道的上下垂直地相互对准。
14.根据权利要求13所述的制造香烟丝束的装置，其中，每个所述喷射器跨越通道的宽度。
15.根据权利要求1所述的制造香烟丝束的装置，其中，蒸汽喷射器适合于在100℃喷射低压蒸气。
16.根据权利要求1所述的制造香烟丝束的装置，其中，蒸汽喷射器适合于喷射具有0.01至5磅/平方英寸压力范围的蒸汽。
17.根据权利要求1所述的制造香烟丝束的装置，其中，蒸汽喷射器适合于以0.002-0.08磅蒸汽/磅丝束的比率喷射蒸汽。
18.根据权利要求1所述的制造香烟丝束的装置，其中，增塑丝束的装置包括向丝束提供水。
19.根据权利要求1所述的制造香烟丝束的装置，其中，增塑丝束的装置在丝束进入卷曲装置之前至少半米处进行操作。
20.根据权利要求1所述的制造香烟丝束的装置，其中，增塑丝束的装置进一步包括对于10,000-100,000总丹尼尔的丝束在线速度为200-1,000米/分钟的情况下，小于300cc/min的施加速度。
21.根据权利要求1所述的制造香烟丝束的装置，其中，增塑丝束的装置进一步包括卷筒型导向器。
22.根据权利要求1所述的制造香烟丝束的装置，其中，整理剂为0.7-1.8％的FOY。
23.一种制造香烟丝束的方法，其包括下列步骤将纺丝液纺纱，该纺丝液包括醋酸纤维素和溶剂；卷取所纺的醋酸纤维素细丝；润滑醋酸纤维素细丝；从醋酸纤维素细丝形成丝束；卷曲该丝束，该卷曲装置包括填塞箱式卷曲机，该卷曲机包括适合于与丝束接触的一对压送辊；与一对压送辊并列的一对颊板，该一对压送辊适合于把丝束保持在该一对压送辊之间；与所述一对压送辊的出口端邻接的刮刀；和填塞箱，该填塞箱具有邻近该一对刮刀的填塞箱通道和位于该通道远端的片阀，该一对刮刀适合于从该一对压送辊将丝束收容至该通道，该通道远端适合于支持地接触丝束；干燥卷曲的丝束；和包装被干燥的卷曲的丝束；该制造香烟丝束的方法进一步包括下列步骤中的至少两个A.其中，卷曲进一步包括适合于把卷曲引入丝束的该一对压送辊中的一个辊；B.其中，卷曲进一步包括由硬质陶瓷材料制成的该一对压送辊中的一个辊；C.其中，卷曲进一步包括一对丝束边缘的润滑器，该润滑器适合于在刚刚接触该一对压送辊之前润滑丝束的侧边缘，在该一对颊板之前，并且与该一对颊板接触；D.其中，卷曲进一步包括与通道连通的蒸汽喷射器；E.进一步包括增塑丝束，该增塑丝束位于形成丝束之后和卷曲丝束之前；F.其中，润滑细丝还包括整理剂，该整理剂包括乳液，该乳液为62.0至65.0重量％的矿物油；27.0至28.0重量％的乳化剂；和余量的水，所述乳化剂是混合物，该混合物为50.0至52.0重量％的失水山梨醇单月桂酸脂和48.0至50.0重量％的POE(20)失水山梨醇单月桂酸脂。
24.根据权利要求23所述的方法，其中，适合于引入卷曲的所述辊通过优选地弱化丝束的一部分而影响丝束上的卷曲位置。
25.根据权利要求23所述的方法，其中，适合于引入卷曲的所述辊包括轴向凹槽表面。
26.根据权利要求25所述的方法，其中，所述轴向凹槽表面进一步包括由矩形的、三角形的、或半圆的凹口、凹槽、或具有或不具有其间平坦表面的各脊形成的凹槽。
27.根据权利要求25所述的方法，其中，所述轴向凹槽表面进一步包括在10到100凹槽/英寸范围的凹槽。
28.根据权利要求25所述的方法，其中，所述轴向凹槽表面进一步具有0.5到5.0密耳的深度。
29.根据权利要求23所述的方法，其中，硬质陶瓷材料进一步包括从由未经热等静压的氧化镁稳定二氧化锆、经热等静压的氧化镁稳定二氧化锆、未经热等静压的氧化钇稳定二氧化锆、或经热等静压的氧化钇稳定二氧化锆组成的集合中选择的材料。
30.根据权利要求29所述的方法，其中，硬质陶瓷材料是经热等静压的氧化钇稳定二氧化锆。
31.根据权利要求23所述的方法，其中，每个丝束边缘润滑器进一步包括具有纵向槽的表面，所述纵向槽适合于接触丝束的侧边缘。
32.根据权利要求31所述的方法，其中，所述表面上具有孔，该孔位于纵向槽内。
33.根据权利要求32所述的方法，其中，所述孔是多个孔。
34.根据权利要求23所述的方法，其中，每个所述润滑器适合于以小于100立方厘米/分钟的速度添加润滑剂。
35.根据权利要求23所述的方法，其中，蒸汽喷射器进一步包括唯一的一对喷射器，该一对喷射器在通道的上下垂直地相互对准。
36.根据权利要求35所述的方法，其中，每个所述喷射器跨越通道的宽度。
37.根据权利要求23所述的方法，其中，蒸汽喷射器适合于在100℃喷射低压蒸气。
38.根据权利要求23所述的方法，其中，蒸汽喷射器适合于喷射具有0.01至5磅/平方英寸压力范围的蒸汽。
39.根据权利要求23所述的方法，其中，蒸汽喷射器适合于以0.002-0.08磅蒸汽/磅丝束的比率喷射蒸汽。
40.根据权利要求23所述的方法，其中，增塑丝束包括向丝束提供水。
41.根据权利要求23所述的方法，其中，增塑丝束在卷曲之前至少半米处进行操作。
42.根据权利要求23所述的方法，其中，增塑丝束进一步包括对于10,000-100,000总丹尼尔的丝束在线速度为200-1,000米/分钟的情况下，小于300cc/min的施加速度。
43.根据权利要求23所述的方法，其中，增塑丝束进一步包括卷筒型导向器。
44.根据权利要求23所述的方法，其中，整理剂为0.7-1.8％的FOY。
全文摘要
一种制造香烟丝束的装置和方法，其包括将纺丝液纺纱的装置，该纺丝液包括醋酸纤维素和溶剂；卷取所纺的醋酸纤维素细丝的装置；润滑醋酸纤维素细丝的装置；从醋酸纤维素细丝形成丝束的装置；卷曲该丝束的装置；干燥卷曲的丝束的装置；和包装被干燥的卷曲的丝束的装置。该卷曲该丝束的装置包括填塞箱式卷曲机，该卷曲机包括适合于与丝束接触的一对压送辊；与一对压送辊并列的一对颊板，该一对压送辊适合于把丝束保持在该一对压送辊之间；与所述一对压送辊的出口端邻接的刮刀；和填塞箱，该填塞箱具有邻近该一对刮刀的填塞箱通道和位于该通道远端的片阀，该一对刮刀适合于从该一对压送辊将丝束收容至该通道，该通道远端适合于支持地接触丝束。该装置和方法进一步包括下列事项中的至少两个A.其中，卷曲装置进一步包括适合于把卷曲引入丝束的该一对压送辊中的一个辊；B.其中，卷曲装置进一步包括由硬质陶瓷材料制成的该一对压送辊中的一个辊；C.其中，卷曲装置进一步包括一对丝束边缘的润滑器，该润滑器适合于在刚刚接触该一对压送辊之前润滑丝束的侧边缘，在该一对颊板之前，并且与该一对颊板接触；D.其中，卷曲装置进一步包括与通道连通的蒸汽喷射器；E.进一步包括增塑丝束的装置，该增塑丝束的装置位于形成丝束的装置之后和卷曲丝束的装置之前；F.其中，润滑细丝的装置还包括整理剂，该整理剂包括乳液，该乳液为62.0至65.0重量％的矿物油；27.0至28.0重量％的乳化剂；和余量的水，所述乳化剂是混合物，该混合物为50.0至52.0重量％的失水山梨醇单月桂酸脂和48.0至50.0重量％的POE(20)失水山梨醇单月桂酸脂。
文档编号D01F2/24GK1981071SQ200580021185
公开日2007年6月13日 申请日期2005年4月26日 优先权日2004年6月25日
发明者菲利浦·I·L·卡埃奈恩, 盖瑞·B·埃利森, 大卫·O·库茨车, 威廉·S·善德森, 马克·E·斯卡波拉夫, 罗纳德·T·斯蒂威尔 申请人:赛拉尼斯醋酸盐有限公司