專利名稱：醋酸纖維素絲束及其制造方法
醋酸纖維素絲^其制造方法 發(fā)明領域本發(fā)明涉及醋酸纖維素絲M其制造醋酸纖維素絲束的方法。發(fā)明背景醋酸纖維素絲束生產(chǎn)商向香煙濾咀生產(chǎn)商推銷均勻壓降(PD)的絲束。 然而，絲束按重量進行出售。PD和重量之間的關系被稱為產(chǎn)率(PD/重量)。 產(chǎn)率在X軸為重量而Y軸為PD的圖中通常以直線表示。產(chǎn)率線的最低端被定 為煙條形成凹端的位置，而產(chǎn)率線的最高端被定為由于過多絲束而發(fā)生煙 條裂開或機器輥纏繞的位置。Browne, C. L.， rAe Z)a/g/1 C/gflrCfes， Hoechst Celanese公司，1990年，第66頁。香煙濾吸是非常復雜的裝置，并且許多因素影響其產(chǎn)量和性能。由于這 些因素經(jīng)常與所有復雜裝置互相關聯(lián)，以致于一個因素中的變化會影響其 它因素。本文中特別強調(diào)的幾個因素包括堅固度、壓降、PD可變性、飛 毛、和解纖性。當比較絲束供應商時，濾咀生產(chǎn)商考慮這些品質(zhì)。煙條品 質(zhì)的堅固度是指在給定載荷及給定接觸時間下濾咀條的變形。負載單元的 重量和接觸時間取決于所采用的設備。堅固度通常被表示為保持直徑的百 分比(即，百分比越高越理想)。煙條品質(zhì)的PD可變性是指大量煙條的PD均 勻度，并由Cv(變異系數(shù))定量。濾咀生產(chǎn)商想要盡可能最低的O,以便在 香煙發(fā)煙元件輸送中產(chǎn)生最小的變化。絲束品質(zhì)的飛毛也稱為"掉毛"，通 常并不定量，但當從包中或在制濾吸條機中除去絲束時，對濾祖生產(chǎn)商是 顯而易見的，并且可以是缺陷濾咀煙條的重要來源(塊狀纖維，蛀孔)，并且 是更頻繁清凈解纖和制濾吸條機的原因。絲束品質(zhì)的解纖性是指在制濾咀 條機中解纖到完全打開(deregister)即"分開(bloom)"絲束的容易程度，并且 很少被定量，但對濾咀生產(chǎn)商是顯而易見的'
顯然，濾咀生產(chǎn)商想要一種絲束產(chǎn)品，該絲束產(chǎn)品提供一種煙條，該煙條具有理想的堅固度和低的PD可變性，易于解纖，并且沒有飛毛。在現(xiàn) 有技術中，不能獲得這樣的產(chǎn)品。此外，由于與香煙濾咀和香煙濾咀絲束 生產(chǎn)有關的復雜性，生產(chǎn)這種產(chǎn)品的路線并不明確。本領域的技術人員知道堅固度、壓降、PD可變性、飛毛、和解纖性 可受絲束巻曲影響.巻曲是在制造中賦予合成纖維的波紋，并且?guī)喦瓤?以解巻曲能(UCE)測試。本領域的技術人員認為為了改善一個品質(zhì)而影響 巻曲經(jīng)常使另一個品質(zhì)受損。例如，在其他工藝條件總體保持未改變的情 況下，增加UCE還增加飛毛(壞的)，并且減小PD可變性(好的)，并抑制解纖 性(壞的)。已經(jīng)產(chǎn)生具有極高巻曲的產(chǎn)品，但是并非沒有問題。例如，Rhodia 入€61(^@以商品名稱1010(^ SI^生產(chǎn)一種產(chǎn)品。Rhodia SW是一高產(chǎn)率的 絲束(指為低重量而高PD)，并實現(xiàn)高巻曲的結果。但RhodiaSK還是具有大 于正常的飛毛，并且難以在通常用于常規(guī)絲束的條件下解纖。這符合常識。 可通過從傳統(tǒng)的制濾咀條設置改變的要求來看與解纖相關的難度，即，必 須采用額外的工作來完全打開或"分開"絲束，這可通過改變螺紋輥i殳計、 螺紋輥壓力、和/或所述制濾咀條機的i^度的比值來完成。這種額外的工 作由于纖維斷裂導致額外的飛毛。因此，問題是如何生產(chǎn)一種絲束產(chǎn)品，該絲束產(chǎn)品容易解纖并提供具 有所需堅固度、^(^PD可變性、和低飛毛的濾咀條?；诂F(xiàn)有技術，這樣的 產(chǎn)品不能僅由高巻曲絲束獲得.美國專利No.3，353，239公開了一種填塞箱巻曲機，其壓送輥具有環(huán)形槽。曰本專利No.2964191 (基于曰本專利申請]\0.1991-358234，該曰本專利 申請于1991年12月27日提交)涉及一種用于香煙絲束生產(chǎn)的填塞箱巻曲機。 該專利給出教導在巻曲之前以25-50cc/min的注AJl度，用潤滑劑(例如水) 潤滑絲束的邊緣，可減少飛毛。美國專利No.3^305,897公開了在填塞箱巻曲機中聚酯絲束的蒸汽巻曲。
將20-40磅/平方英寸的蒸汽引入填塞室。No.5，225，277和No.5，618，620兩個美 國專利公開了在巻曲機上游或絲束處于所述巻曲機時用蒸汽熱處理絲束。 日本專利申請]\0.54-127861公開了在巻曲機上游熱處理絲束。美國專利 No.5，591，388公開了 一種生產(chǎn)巻曲的天絲(lyocell,溶劑紡紗的纖維素)的方 法，當其在巻曲機填塞箱中巻曲時，采用稍過熱(干的)蒸汽噴射到纖維上。 該過熱蒸汽具有5磅/平方英寸至70磅/平方英寸或更大的壓力。WIPO公開號WO02-087366表示增加巻曲度也增加絲束的飛毛(絨毛)。 注意實施例。發(fā)明內(nèi)容在制造纖維絲束，特別是醋酸纖維素絲束的過程中，填塞箱式巻曲機具 有一個壓送輥，該壓送輥適合于將巻曲引入絲束。該壓送輥通過擇優(yōu)弱化 絲束的一部分而形成巻曲。該壓送輥具有軸向凹槽表面。該壓送輥可位于 填塞箱式巻曲機內(nèi)或位于填塞箱式巻曲機之前.


為了解釋本發(fā)明的目的，在附圖中示出一種目前優(yōu)選的形式，然而，應 該理解，本發(fā)明不局限于所示的精確布置和手段。 圖1^:^l據(jù)本發(fā)明的香煙絲束生產(chǎn)工藝的示意圖. 圖2是根據(jù)本發(fā)明制造的巻曲機填塞箱的側視圖，為清楚起見部分剖開。圖3是圖2中的巻曲機填塞箱的俯視圖，為清^見部分剖開。 圖4是圖2中的巻曲機填塞箱的進口區(qū)域的詳細正視圖，為清楚起見部 分剖開。圖5是濾咀條的條至條壓降中UCE對變異系數(shù)(Cv)的常規(guī)關系的圖示。 圖6是常規(guī)絲束與發(fā)明的絲束的飛4^tUCE的圖解對比。 圖7是堅固度對濾p且條關系的圖示，該濾祖條具有可變絲束增塑劑量， 該絲束采用和不采用填塞箱蒸汽。圖8是絲束的百分比(％)總濕度(在所述巻曲機的出口測量)對UCE的常圖9是絲束的百分比(％)總濕度(在所述巻曲機的出口測量)與飛毛之f司 發(fā)明關系的圖示。對本發(fā)明的說明通常，香煙絲束如此制成，即將紡絲液旋轉成許多細絲、巻取細絲、 潤滑細絲、將許多細絲集束而形成絲束、巻曲該絲束、干燥巻曲的絲束、 并且包裝該干燥的巻曲的絲束。在本發(fā)明中，除了以下所論述的，這些步 驟中的每一步驟都是常規(guī)的。紡絲液是聚合物和溶劑的溶液。優(yōu)選的聚合物是醋酸纖維素，優(yōu)選的 溶劑是丙酮。適于用作香煙濾咀材料的醋酸纖維素的置換度通常小于3.0， 優(yōu)選地在2.2至2.8之間，并且最優(yōu)選在2,4至2.6之間。該細絲通常為l到10丹尼爾/絲(dpf)的范圍。該細絲可具有任何橫截面形 狀，包括但不局限于圓形、細圓齒狀、Y、 X、和狗吃的骨頭(dogbone)。 該絲束的總丹尼爾數(shù)在10，000到100,000之間。該絲束具有小于3英寸(8厘米) 的從巻曲機排出的寬度(側邊至側邊)。參照圖l，示出的是香煙絲束的流程IOO。紡絲液制備站102注入多個室 104(僅顯示三個，但是并不必要如此限制)。在室104內(nèi)，以常規(guī)方式生產(chǎn)纖 維。該纖維被4^^4^輥106上。這些纖維在潤滑站108處用整理劑(在下 面詳細討論)潤滑。這些被潤滑的纖維集束在一起，以便在輥110上形成絲束。 該絲束在增塑站112(在下面詳細討論)增塑。該絲束隨后通過巻曲機114(在 下面詳細討論)。該巻曲絲束在干燥器116中干燥。然后，該干燥的巻曲絲束 在包裝站118處包裝。通常，用于香煙的濾咀條是這樣進行制造的，即打開包裝并且解纖絲 束，并且通過常規(guī)的制濾咀條機對解纖的絲束進行轉動，該常規(guī)的制濾咀 條機例如AHauniAF-KDF-2E或AF-KDF"4，可從德國漢堡的Hauni購得。 在制濾咀條機中，絲束被打開或"分開(bloomed)"，形成條狀，并用紙包巻， 稱為"包巻塞(plugwrap)"。該濾咀條l^被切為指定長度，并連接到香煙上。
在本發(fā)明中，所述制濾咀條技術是常規(guī)的，雖然本發(fā)明主要涉及香煙絲束，本發(fā)明還可以用于任何可紡聚合物的生產(chǎn)。這些可紡的聚合物包括但并不局限于聚烯烴、聚酰胺、聚酯、纖 維素酯和S^其衍生物、聚乳酸(PLA)等。在第一潤滑站108對所述纖維應用的該潤滑劑(或整理劑)包括礦物油、 乳化劑、和水.該礦物油為液態(tài)的石油衍生物。優(yōu)選的礦物油是無色透明 的(例如澄清)礦物油，其在100。F下測試具有80"95 SUS (Sabolt Universal Seconds)的粘度。所述乳化劑優(yōu)選為乳化劑的混合物。該優(yōu)選混合物包括失 水山梨醇單月桂咖旨(例如來自德國Uniqema of WHmington的司盤-20)和 POE20失水山梨醇單月桂酸脂(例如來自德國Uniqema of Wilmington的吐 溫-20)。所述水優(yōu)選軟化水、去離子水、或其它適當經(jīng)過濾并且處理的水。 潤滑劑可以由(％表示重量％)62.0-65.0%的礦物油、27.0-28.0%的乳化劑、 和8.0-10.0%的水組成；優(yōu)選63.5-64.0%的礦物油、27.5-28.0 %的乳化劑、 8.3-8.5 %的水組成；和最優(yōu)選63.6%的礦物油、28.0%的乳化劑、和8.4%的 水組成。乳化劑混合物由(％表示重量％，應該理解為 一些水包含于這些 材料中，但是不包含于本文中)50.0-52.0 %的失水山梨醇單月桂酸脂和 48.0-50.0的POE(20)失水山梨醇單月桂咖旨組成；由50.5-51.5 %的失水山梨 醇單月桂咖旨和48.5-49.5 %的POE(20)失水山梨醇單月桂咖旨組成；最優(yōu)選 地，由50.9-51.4%的失水山梨醇單月桂酸脂和49.6-49.1 %的POE(20)失水山 梨醇單月桂柳旨組成。然后，該潤滑劑與水混合(例如，去離子水或軟化水) 來形成3-15%的水乳液.將該水乳液加在絲束上，以獲得最終范圍為0.7-1.8 。/o的FOY(即干燥之后)，優(yōu)選約1.0乂的FOY(FOY是紡絲的整理劑，表示添 加少量水的潤滑劑)。在將纖維集束成絲束后，并且在絲束i^巻曲機之前，該絲束在增塑站112增塑。該增塑站112可上下和可從一側到另一側調(diào)節(jié)，使該絲束適當?shù)?1巻曲機114，這將在以下巻曲機的描述中更明顯。該增塑站112與巻曲 機114隔離。該增塑站112布置在巻曲機11化前，使添加到絲束的增塑劑具 有充足的時間對絲束增塑。優(yōu)選地，增塑站112在巻曲夾具之前至少半未(1/2 米)處，更優(yōu)選在巻曲夾之前一米處。該增塑站112給絲束添加增塑劑，優(yōu)選 的是水，最優(yōu)選的是軟化水。該增塑劑以最大流速從巻曲壓送輥添加到過 度回噴(spray-back)的位置。在具有總丹尼爾數(shù)為10，000-100，000的絲束并且 線速度為200-l，000米/分鐘的情況下，該添加iiJl優(yōu)選小于300cc/min，最優(yōu) 選的是，在具有總丹尼爾數(shù)為10，000-100，000的絲束并且線速度為200-1,000 米/分鐘的情況下，該添加速度為25-200cc/min。該供料器優(yōu)選為適合輸送增 塑劑的"巻筒"型導向器(一個或多個)。優(yōu)選地，采用一對巻筒導向器來確保 絲束兩側適當?shù)臐駶櫋Ｔ搶喭矊蚱鞣珠_布置，4吏絲束在其間直線前進， 或該巻筒導向器可緊密布置，使絲束在其間以"S"形路徑前進。該巻筒導向 器的表面可以是平坦或彎曲的(例如凹的、凸的、波動的、或凹/凸的)。i友巻 筒導向器可由陶瓷材料或涂覆陶瓷制成。該巻筒導向器可具有凸緣或無凸 緣。該巻筒導向器可具有多個開口，增塑劑通過這些開口施加到絲束上。在圖2中，表示根據(jù)本發(fā)明制造的填塞箱式巻曲機IO。巻曲機10具有底 座12和頂架14。底座12和頂架14以常規(guī)方式連接在一起，使頂架14可相對 于底座12移動(或"浮動")。該絲束如所示箭頭A移動穿過巻曲機。通常，絲束(未示出)由一對從動壓送輥20、 22(在下面詳細討論)牽引 通過巻曲機IO，該壓送輥安裝于軸23上并通過鍵21固定。上壓送輥20安裝 于頂架14。下壓送輥22安裝于底座12。軸23連接至電動機(未示出)。該絲束 離開壓送輥20、 22， 1填塞箱(在下面詳細討論)，該填塞箱具有通ii30和 位于通if30遠端的片閥32。在通it30中，當遇到由被推擠(或填充)到通it30 中并抵住片閥32的絲束而造成的背壓時，絲束垂直于其前進方向折疊。該 折疊在絲束中產(chǎn)生巻曲.在本發(fā)明中，壓送輥20、 22是指"引起巻曲，，的輥。當該絲束通過輥隙 從而"傳送"至進行巻曲處(例如，通過擇優(yōu)弱化要巻曲的絲束的區(qū)域來影響 絲束中的巻曲位置)時，引起巻曲的輥使絲束折疊(或彎曲)。其結果是，一 個更均勻的巻曲絲束。更均勻是指，在某一方面，巻曲絲束的頂部(假定
從前視圖觀察，巻曲絲束具有一個通常鋸齒形)彼此相互平行(當從俯視圖觀察)；若沒有引起巻曲的輥，巻曲絲束的頂部將彼此更隨機(非均勻地乎行) 地定向。雖然本發(fā)明優(yōu)選的是引起巻曲的輥是巻曲機的壓送輥，但本發(fā)明 并不局限于此。引起巻曲的輥可以是位于巻曲機10之前的另一對輥。引起 巻曲輥還夾緊絲束，從而防止滑動。每個或兩個壓送輥可以是"引起巻曲的輥，，.一個壓送輥可具有平滑的圓 周表面，并且另一個可具有軸向凹槽的圓周表面，或兩個輥可都具有軸向 凹槽的圓周表面。該軸向凹槽的輥使絲束折疊，從而將其以均勻的方式輸 送，使其巻曲.該帶凹槽的輥可位于該輥對的頂部或底部，但是優(yōu)選在底 部。術語"凹槽"指會"引起，，巻曲的任何表面紋理。這樣的表面紋理可以包括 凹槽、凹窩、或其他類型的紋理。優(yōu)選具有凹槽的表面。該凹槽優(yōu)選是正 弦曲線的形式，但也可以是矩形的、三角形的、或半圓的凹口、凹槽、或 具有或不具有其間平坦表面的各脊，該平坦表面跨越輥的表面軸向延伸(例 如，從側面到側面)。這些凹槽可在10到100凹槽/英寸(2.5厘米)的范圍，優(yōu) 選地在25至75凹槽/英寸(2.5厘米)的范圍，最優(yōu)選在50凹槽/英寸(2.5厘米)的 范圍。該槽的深度(頂點至低谷)可在0.5到5.0密耳(12.5微米至150微米)的范 圍，優(yōu)選地在l-2密耳(25-50^J艮)的范圍。上壓送輥20，光滑輥，可由金屬或陶瓷材料制成。那些材料包i^但不局 限于結合碳化鈦、碳化鴒、經(jīng)熱等靜壓或未經(jīng)熱等靜壓(Wpped or肌hipped) 的氧化鎂穩(wěn)定二氧化鋯、或經(jīng)熱等靜壓或未經(jīng)熱等靜壓的氧化釔(Yttria)穩(wěn) 定二氧化鋯(YTZP)的鋼/合金'(hipped是指熱等靜壓)。氧化鋯是優(yōu)選的， 經(jīng)熱等靜壓的氧化釔穩(wěn)定二氧化鋯是最優(yōu)選的，因為其具有最好的損耗壽 命和抗切屑性。該表面光潔度(紋理)優(yōu)選不大于16rms，并具有尖銳的側棱 并且無切屑.下壓送輥22，有軸向凹槽的輥，可由金屬或陶瓷材料制成.那些材料包 括但不局限于結合碳化鈦、碳化鴒、經(jīng)熱等靜壓或未經(jīng)熱等靜壓的氧化鎂穩(wěn)定二氧化鋯、或經(jīng)熱等靜壓或未經(jīng)熱等靜壓的氧化釔穩(wěn)定二氧^f七鋯(YTZP)的鋼/M。氧化鋯是優(yōu)選的。經(jīng)熱等靜壓的氧化釔穩(wěn)定二氧化鋯是 最優(yōu)選的，因為其具有最好的損耗壽命和抗切屑性。該表面光潔度(紋理) 優(yōu)選不大于12rms，并具有尖銳的側棱、導圓凹槽邊緣、并且無切屑。在本發(fā)明的另一個實施方式中，壓送輥20、 22并不是如上所述的"引起 巻曲"的輥(即每個輥20、 22上沒有軸向凹槽)。在該實施方式中，壓送輥20、 22由硬質(zhì)陶瓷材料制成。這意味著該輥是陶資的(即，不僅僅是涂層)。該陶 瓷材料包括未經(jīng)熱等靜壓或經(jīng)熱等靜壓的氧化鎂穩(wěn)定二氧化鋯、經(jīng)熱等 靜壓或未經(jīng)熱等靜壓的氧化釔穩(wěn)定二氧化鋯(YTZP)。氧化鋯是優(yōu)選的。該 經(jīng)熱等靜壓的氧化釔穩(wěn)定二氧化鋯是最優(yōu)選的，因為其具有最好的損耗壽 命和抗切屑性。該表面光潔度(紋理)優(yōu)選不大于16rms，并具有尖銳的側棱 并且無切屑。頰^L24(圖3 )位于壓送輥20、 22的兩個橫向側面，并與刮刀25相鄰接。 用頰^124將絲束保持在壓送輥20、 22的輥隙之間。該頰板24可由金屬、陶 瓷、或有陶瓷涂覆的金屬制成。優(yōu)選地，該頰板是具有良好耐磨性和低摩 擦性的氧化鋁陶瓷。該填塞箱具有固定于頂架14的上半部26和固定于底座12的下半部28。當 兩個半部配合在一起時確定填塞箱通if30。片閥32位于通il30的遠端。片 閥32優(yōu)選通過樞軸34安裝在上半部26上，使片閥32能夠轉動到通it30內(nèi)并 部分關閉通道。片閥32的動作可由致動器36控制，該致動器通過桿38可操 作地連接至片閥32。優(yōu)選通過任何常規(guī)方式控制片閥32的動作，以確保巻 曲的均勻，該常規(guī)方式包括但不局限于砝碼、或者氣動、電器或電子裝 置。刮刀25優(yōu)選與填塞箱的上半部26和下半部28成為整體。刮刀25相鄰于 (即，具有約1密耳(25M)的間隙)壓送輥20、 22布置，使絲束不粘在輥上而 直接導入通ii30。蒸汽噴射器58位于填塞箱的上半部26。蒸汽噴射器58在實踐中盡可能位
于靠近鄰近于壓送輥20的刮刀25的端部的位置。蒸汽噴射器58布置于片閥 32與鄰近于壓送輥20的刮刀25的端部之間。蒸汽噴射器58與填塞箱的通道 30連通。蒸汽噴射器58允許蒸汽設定并且輕微束縳絲束的巻曲。蒸汽嘖射 器58可具有任何類型適當?shù)拈_口，如單個或多個狹槽，或單個或多個孑L。 蒸汽噴射器58優(yōu)選具有跨越通it30的寬度的多個圓孔，使蒸汽能夠均勻分 布橫跨通it30中的絲束的寬度。(輸送到通道的)蒸汽優(yōu)選為100"的低壓蒸 汽。該蒸汽最優(yōu)選為100'C的低壓干蒸汽。蒸汽壓為0.01至5磅/平方英寸。 優(yōu)選地，蒸汽通過2微米的過濾器過濾，以從蒸汽中除去顆粒，并且蒸汽通 過不銹鋼管從過濾器注入到噴射器。該蒸汽優(yōu)選由緊鄰填塞箱布置的針閥 (也可使用其它適當?shù)拈y)控制。優(yōu)選地，在閥和填塞箱之間有集水器。蒸汽 壓將根據(jù)蒸汽噴射器58的孔/狹槽的尺寸和形狀而變化。蒸汽通過蒸汽進汽 口62導入噴射器58，進汽口62是柔性接頭，使填塞箱的上半部26可隨頂架 14浮動。蒸汽噴射器60位于填塞箱的下半部28。蒸汽噴射器60事實上盡可能布置 在靠近鄰近于壓送輥22的刮刀25的端部。蒸汽噴射器60優(yōu)選位于填塞箱上 半部26的噴射器58的正下面。蒸汽噴射器60與填塞箱的通il30連通。蒸汽 噴射器60允許蒸汽設定并且輕微束綽絲束的巻曲.蒸汽噴射器60可具有任 何類型適當?shù)拈_口，如單個或多個狹槽，或單個或多個孔。蒸汽噴射器60 優(yōu)選具有跨越通ii30(圖3)寬度的多個圓孔，使蒸汽能夠均勻分布橫跨通道 30中的絲束的寬度。(輸送到通道的)蒸汽優(yōu)選為IO(TC的低壓蒸汽.該蒸汽 最優(yōu)選為100t:的低壓干蒸汽。蒸汽壓為0.01至5磅/平方英寸。優(yōu)選地，蒸 汽通it2微米的過濾器而過濾，以從蒸汽中除去顆粒，并且蒸汽通過不銹鋼 管從過濾器輸入到噴射器。該蒸汽最好由緊鄰填塞箱布置的針閥(也可4吏用 其它合適的閥)進行控制。優(yōu)選地，在閥和填塞箱之間有一集水器。蒸汽壓 將根據(jù)蒸汽噴射器58的孔/狹槽的尺寸和形狀而變化。蒸汽通過蒸汽進汽口 64導入噴射器60。由蒸汽噴射器58/60噴入填塞箱通道的蒸汽總量為0.002-0.08磅蒸汽/磅
絲束，優(yōu)選為0.005-0.02磅蒸汽/磅絲束。在進入填塞箱巻曲機10之前，潤滑絲束的邊緣。優(yōu)選在緊接ii^填塞 箱巻曲機10之前添加潤滑。最優(yōu)選在緊接絲束進入輥20、 22的輥隙之前把 潤滑添加到絲束的邊緣。這種邊緣潤滑使壓送輥與頰板之間的細絲損傷最 小化。這種邊緣潤滑系統(tǒng)安裝于固定于底座12的定位座40上。緊固機構56(圖 3)允許頰to4以常規(guī)方式(即，具有墊片和/或楔)相對于壓送輥20、 22定位。 在圖4中，顯示兩個邊緣潤滑劑供料器42牢固地安裝于座40，以致于當絲束 1巻曲機10時，絲束的邊緣以適當?shù)臐櫥瑒┤缢M行潤滑。每個邊緣潤滑劑供料器42包括供料器面44和背板50。背板50足夠長， 以支持(即，在后延伸)供料器面44和頰fe4(圖3 )。供料器面44連接于背板 50.供料器面44優(yōu)選進行火焰噴涂陶瓷涂覆，以提供^^擦和良好的磨損。 頰板24并不固定連接于背板50，而是可替換或可拆卸連接于背板50。供料 器面44具有一個縱向槽46。絲束的兩個邊緣適合于接觸和穿過凹槽46，兩 個邊緣在此潤滑。 一個或多個孔口48(圖2)貫穿于供料器42，并與凹槽46連 通。該孔口48可以是適于該任務的任何數(shù)量、尺寸、或形狀?？卓?8可以 是狹槽或圓孔.優(yōu)選地，各孔口48為圓形，并具有相同直徑。直徑可優(yōu)化 為最佳分布，例如，優(yōu)選與絲束的高度相同。入口54向供料器42提供潤滑 劑。通過供料器添加潤滑劑的速度根據(jù)許多因素發(fā)生變化，這些因素包括 但不局限于絲^>1、絲束尺寸(總丹尼爾數(shù))、單絲尺寸(dpf)、和提到了 但是很少的橫截面形狀。潤滑劑以低于最大速度進行添加，當絲束線波動 或從所述巻曲機存在過度回噴時，達到最大速度。通常，潤滑劑添加速度 小于100立方厘米/分鐘/面，優(yōu)選小于50立方厘米/分鐘/面，并且最優(yōu)選在 10-50立方厘米/分鐘/面。該香煙絲束(即，使用上述裝置和方法生產(chǎn)的)具有一個高的解巻曲能 (UCE)、低的飛毛、改進的堅固度，并易于解纖.此外，由于UCE增加，條 至條壓力降系數(shù)的變化(Cv)減d 、.參照圖5，說明Cv與UCE間的常規(guī)關系。已知的是隨著UCE增加，另 一方面，圖6的曲線B示出了 UCE與飛tt間的發(fā)明關系，即高的UCE 和低的飛毛。這種關系可表示為飛毛Fly(g/30min)-0.00009e0 0209UCE 注意在等價的UCE中，發(fā)明的絲束具有較少的飛毛。曲線C表示所獲的試 驗結果(下面討論該方法)。該試驗結果可表示為飛毛Fly(g/30min)= 0.00017UCE-0.0276 注意隨著UCE增加，飛毛幾乎保持未變。因此，絲束生產(chǎn)商能夠制造具 有低飛毛的高UCE絲束(其轉化為更低Cv的絲束)。此外，盡管其較高的 UCE，發(fā)明的絲束可像常規(guī)絲束那樣可解纖。由圖6所示的曲線C表示的絲束通過一種方法獲得，該方法具有引起巻 曲的輥(上面討論的)和邊緣潤滑劑供料器42(上面討論的)，但其不采用增塑 站112或蒸汽噴射器58/60。蒸汽噴射器和增塑站的額外優(yōu)點將在下面討論。蒸汽噴射器對于所述方法和產(chǎn)品至少具有兩個優(yōu)點；第一，它會進一 步增加UCE，第二，它會增加煙條的堅固度。堅固度，以及UCE增加的一 定程度，將由絲束增加的最終;^lt確定。堅固度的優(yōu)點將在下面討論。參照圖7，表示堅固度對添加到給定條的增塑劑(例如，用于纖維粘合的 三醋酸精甘油酯等)量pz。/。的關系。曲線A是常規(guī)的絲束；曲線B是由(K2磅/ 平方英寸蒸汽蒸過的發(fā)明絲束。該煙條具有108亳米長x24.45毫米直徑，曲 線A和B之間僅有的差異是蒸汽，其他一切(例如，絲束、包巻塞(plugwrap)、 增塑劑(用于纖維粘合)、制濾咀條機、和測試機)是相同的。該堅固;^檢測 將在下面討論。注意，用等同的煙條，通過蒸汽改進堅固度，并且增加蒸 汽壓將進一步提高有益效果。蒸汽的效果能夠使煙條堅固度至少提高0.5的 堅固度單位。增塑站對于所述方法和產(chǎn)品具有優(yōu)點，允許絲束含水量增加.絲束含水
量增加的優(yōu)點將在下面討論。參照圖8，表示進入巻曲機的總水分(在巻曲機的出口測量)和UCE之間 的常規(guī)關系。該UCE由于絲^J^:減少而增加，在給定的巻曲機設置下形 成更多的巻曲。另外，如圖9所示，這種增加濕度也減少飛毛。巻曲絲束越 容易，巻曲所需M作業(yè)越少，因此，絲束損傷越少。然而，許多工藝難度^吏增加水分超出如圖8所示范圍(在20 %和25 %的垂 直線)變得不實用。增塑站解決了這個問題，并且會提供具有減少飛毛并且 更均勻地隨時間巻曲變化的方法和產(chǎn)品的優(yōu)點。用巻曲機邊緣供水器和增 塑站使飛毛減少的機構是不同的并且是可取的。該邊緣供水器通過在高壓 和巻曲的磨損區(qū)域添加的潤滑劑來提供纖維保護，同時增塑站減少了巻曲的;tafe作業(yè)和通常的纖維損傷。在一個優(yōu)選的實施方式中，所述絲束具有UCE/Fly的關系為 飛毛Fly(g/30min)〈0.00009e艸辦ucw，飛毛值高達為0.06?；蛘?，該絲 束具有平均UCE〉280gcm/cm和平均飛毛值幼.030g/30min，或平均UCE 〉265和平均飛4/ji幼.023，或平均UCE〉250和平均飛毛值幼.017。此外， 這^絲束具有平均Cv < 2.5或2.2或1.75 ?；贑erulean(以前Filtrona) QTM-7，這些絲束還具有80個堅固度單位或以上的堅固度。這些絲束具有 總丹尼爾數(shù)為10，000-100，000并且dpf為1.5-4 dpf 。UCE是纖維解巻曲所需的做工量.如下面所討論的，在包裝前即在干燥 后且包裝前，UCE被抽樣.如本文中所采用的，UCE按如下測量采用預 熱(在常規(guī)校準前20分鐘)的Instron張力測定儀(1130型，十字頭齒輪-齒輪# R1940-l和R940-2， Instron系列IX -第6版數(shù)據(jù)采集及分析軟件，Instron最 大容量為50kg的負載單元，Instron頂部輥子組件，l"x4"xI/8"厚的高級 Bima-N 70 Shore A^L計橡皮夾持面)，大約76厘米長的預處理的絲束樣本 (在221C士2"C和相對濕度在60 %±2 %下預處理24小時)跨越上輥中心彎曲成 環(huán)并均勻分布，通過輕輕拉至100g士2g(由讀出器顯示)來預拉伸，并且樣本 每端均被夾緊(以可達到的最大壓力，但不超過制造商的推薦值)于下夾具，
以便實現(xiàn)50厘米的標準長度(標準長度從橡膠夾具頂部測量)，然后在十字頭 速度為30厘米/分鐘下測試，直到斷裂。重復這種測試，直到獲得三次可接 受的試驗，并且從這些試驗報出三個數(shù)據(jù)點的平均值。能量(E)的極限在 0.220kg和10.0kg之間。位移(D)具有IO.O kg的預置點。UCE由以下公式外算UCE(gcm/cm)=(E * 1000)/((D * 2)+500)。 進一步，本文中所采用的值為平均UCE。平均UCE是指至少三十五包絲束 的平均，其表示在現(xiàn)有可變性、95。/。的置信度下樣本之間檢測10UCE差異 的能力。在香煙絲束中，飛毛是小的斷裂絲。如本文中所采用的，飛毛按照如下 方法測量將飛毛收集于由平坦黑色膠木制成的板上，該板29.5厘米乂68.5 厘米，置于Hauni AF-2解纖裝置的螺紋輥之間并且在中心位置之下；絲束 前進通過清凈(無飛毛)的HauniAF-2/KDF-2制濾祖條機(設置制濾吸^^機 速度400m/min(5n/。公差)，螺紋輥比1.5:1，螺紋輥壓力2.5巴，預拉伸壓力類 型A1.0巴)10分鐘；IO分鐘后，采用皮重(至接近亳克)屏蔽帶(長大約6.5厘米 -7.5厘米，安裝于圓筒上，粘結劑側外的)從板上拾取所有飛毛；然后確定獲 得飛毛的帶的重量。飛毛Fly使用下面的公式計算飛毛Ffy(g/30minXG誦T) * 3G-獲得飛毛的帶的總重量T-帶的皮重進一步，本文所采用的值是平均飛毛。平均飛毛是指至少一百包絲束的平 均，其代表在現(xiàn)有可變性、95%的置信度下，在樣本之間檢測0.01g/30min 差異的能力.壓降是當空氣以流速為17.5cc/秒被吸過煙條時濾吸條端部之間的壓差。 如本文使用的壓降(和煙條至煙條壓降Cv)按照以下方法測量使用來自于美 國VA的Cerulean of Richmond的用于壓降的Quality Test Module(QTM-6)， 其具有密封的乳膠管，淡黃色5/16"IDx0.015"壁厚，35i5^JL計，用認證的 l.Og砝碼和用于圓周條及玻璃的Cerulean標準來校準，該QTM設置為具有50磅/平方英寸的氣壓，流速指標17.7cc/sec，密封乳膠管5/16"IDx0.015"(長 157毫米"申展8%))，并且lf-開，cr-開，stop2-關，parily-關，ba旺d = 9600， Pd settle = 0， inches =關，Pd =開，shape -關，roundness =關，ova =關，size-laser =開，suspend =關，wt =開，QTM Id = 0， auto cal =關， protocal = 0 (or 1，如果HOST =開)，host =關(或在LIMS或PC連接時為開)， sw2ident = 2， swlident = l， batch size = 0， cofv-開，statistics =開，results =開，language = GB， printer =開，測量30根經(jīng)預處理(在22。C士2t:和豐目對 濕度60°/。±2%下，預處理48小時)的煙條，并且報告壓降和Cv的值。進一步， 本文中所采用的值是平均Cv值。平均Cv值是指至少400包絲束的平均，其代 表在可變性95 %置信度下檢測15 %變化的能力。堅固度(或^^JL)是指濾咀條在壓力下的變形。堅固度表示為在負載下保 持直徑的％，有時也指堅固度單位。原始直徑-直徑減小堅固度％ =----------xl00原始直徑本文中報告的堅固度在由來自于VA的Cerulean of Richmond的具有廠家設 置的QTM-7上測量得到。本發(fā)明可具體化為其它的形成，而不背離其精神和4^質(zhì)屬性，因此，應 該參考所附的權利要求書，而不是上述說明書，作為本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1、一種絲束的填塞箱式卷曲機，其包括適合于與絲束接觸的一對壓送輥，一個壓送輥適合于將卷曲引入絲束；與所述一對壓送輥并列的一對頰板，該一對壓送輥適合于把絲束保持在該一對壓送輥之間；與所述一對壓送輥的出口端鄰接的一對刮刀，該一對刮刀適合于防止絲束粘接至所述一對壓送輥；和填塞箱，該填塞箱具有鄰近所述一對刮刀的填塞箱通道，該一對刮刀適合于從所述一對壓送輥將絲束收容至該通道；和位于所述通道遠端的片閥，所述片閥適合于支持地接觸絲束。
2、 根據(jù)權利要求l所述的填塞箱式巻曲機，其中，適合于引入巻曲的所 述壓送輥通過擇優(yōu)弱化所述絲束的一部分而在所述絲束上影響巻曲位置。
3、 根據(jù)權利要求l所述的填塞箱式巻曲機，其中，進一步包括適合于將 巻曲引入絲束的所述一對壓送輥的每個所述壓送輥。
4、 根據(jù)權利要求l所述的填塞箱式巻曲機，其中，適合于將巻曲引入絲 束的所M送輥進一步包括軸向凹槽表面。
5、 根據(jù)權利要求l所述的填塞箱式巻曲機，其中，另外一個壓送輥進一 步包括光滑表面。
6、 根據(jù)權利要求3所述的填塞箱式巻曲機，其中，每個所i^送輥進一 步包括軸向凹槽表面。
7、 根據(jù)權利要求4和6所述的填塞箱式巻曲機，其中，所述軸向凹槽表 面進一步包括正弦曲線形。
8、 根據(jù)權利要求4和6所述的填塞箱式巻曲機，其中，所述軸向凹槽表 面進一步包括由矩形的、三角形的、或半圓的凹口、凹槽、或具有或不具 有其間平坦表面的各脊形成的凹槽。
9、 根據(jù)權利要求4和6所述的填塞箱式巻曲機，其中，所述軸向凹槽表面進一步包括在10到100凹槽/英寸(2.5厘米)的范圍的凹槽。
10、 根據(jù)權利要求9所述的填塞箱式巻曲機，其中，所述凹槽在25至75 凹槽/英寸(2.5厘米)的范圍。
11、 根據(jù)權利要求10所述的填塞箱式巻曲機，其中，所述凹槽為50凹槽 /英寸(2.5厘米)。
12、 根據(jù)權利要求4和6所述的填塞箱式巻曲機，其中，所述軸向凹槽表 面進一步包括具有0.5到5.0密耳(12.5微米至150#^)深度范圍的凹槽。
13、 根據(jù)權利要求12所述的填塞箱式巻曲機，其中，所述深度在l-2密 耳(25-50微米)的范圍。
14、 根據(jù)權利要求l所述的填塞箱式巻曲機，其中，所述一對壓送輥中 的壓送輥由金屬或陶瓷材料制成。
15、 根據(jù)權利要求l所述的填塞箱式巻曲機，其中，適合于將巻曲引入 絲束的所述壓送輥進一步包括軸向凹槽表面，所ii^面包括由矩形的、三 角形的、或半圓的凹口、凹槽、或具有或不具有其間平坦表面的各脊形成 的凹槽，所述凹槽在10到100凹槽/英寸(2.5厘米)的范圍，所述凹槽具有0.5 到5.0密耳(12.5#米至150 0的深度，所^>￡送輥由金屬或陶瓷材料制成。
16、 一種絲束的填塞箱式巻曲機，其包括適合于與絲束接觸的第一對壓送輥， 一個壓送輥適合于將巻曲引入絲束；適合于與來自第一對壓送輥的絲束接觸的第二對壓送輥；與所述第二對壓送輥并列的一對頰板，該第二對壓送輥適合于把絲束保 持在該第二對壓送輥之間；與所述第二對壓送輥的出口端鄰接的一對刮刀，該一對刮刀適合于防止 絲束粘接至所述第二對壓送輥；和填塞箱，該填塞箱具有鄰近所述一對刮刀的填塞箱通道，該一對刮刀 適合于從所述第二對壓送輥將絲束收容至所述通道；和位于所述通道遠端 的片閥，所述片閥適合于支持地接觸絲束。
17、 根據(jù)權利要求16所述的填塞箱式巻曲機，其中，適合于將巻曲引入 絲束的所述壓送輥進一步包括軸向凹槽表面，所a面包括由矩形的、三 角形的、或半圓的凹口、凹槽、或具有或不具有其間平坦表面的各脊形成 的凹槽，所述凹槽在10到100凹槽/英寸(2，5厘米)的范圍，所述凹槽具有0.5 到5.0密耳(12.5微米至150M)的深度，所述壓送輥由金屬或陶瓷材料制成。
18、 一種制造醋酸纖維素絲束的方法，其包括下列步驟 將紡絲液紡紗，該紡絲液包括醋酸纖維素和溶劑的溶液； a所紡的醋酸纖維素細絲； 潤滑醋酸纖維素細絲；從醋酸纖維素細絲形成絲束；通過填塞箱式巻曲機巻曲該絲束，該巻曲機包括適合于與絲束接觸的 一對壓送輥， 一個壓送輥適合于將巻曲引入絲束；與所述一對壓送輥并列 的一對頰板，該一對壓送輥適合于把絲束保持在該一對壓送輥之間；與所 述一對壓送輥的出口端鄰接的一對刮刀，該一對刮刀適合于防止絲束粘接 至所述一對壓送輥；和填塞箱，該填塞箱具有鄰近所述一對刮刀的填塞 箱通道，該一對刮刀適合于從所述一對壓送輥將絲束收容至該通道；和位 于所述通道遠端的片閥，所述片閥適合于支持地接觸絲束；干燥巻曲的絲束；和包裝被干燥的巻曲的絲束。
19、 根據(jù)權利要求18所述的方法，其中，填塞箱式巻曲M—步包^ii 合于引入巻曲的所述壓送輥，該所述壓送輥通過擇優(yōu)弱化所述絲束的一部 分而在所迷絲束上影響巻曲位置。
20、 根據(jù)權利要求18所述的方法，其中，填塞箱式巻曲M—步包括適 合于將巻曲引入絲束的所述一對壓送輥的每個所it^送輥。
21、 根據(jù)權利要求18所述的方法，其中，填塞箱式巻曲M—步包括適 合于將巻曲引入絲束的所述壓送輥，該所述壓送輥進一步包括軸向凹槽表 面。
22、 根據(jù)權利要求18所述的方法，其中，填塞箱式巻曲機包括所述另外 一個壓送輥，所述另外一個壓送輥包括光滑表面。
23、 根據(jù)權利要求20所述的方法，其中，填塞箱式巻曲機進一步包括每個所述壓送輥，每個所^a送輥包括軸向凹槽表面。
24、 根據(jù)權利要求21和23所述的方法，其中，填塞箱式巻曲機進一步包 括所述軸向凹槽表面，所述軸向凹槽表面包括正弦曲線形。
25、 根據(jù)權利要求21和23所述的方法，其中，填塞箱式巻曲機進一步包 括所述軸向凹槽表面，所述軸向凹槽表面包括由矩形的、三角形的、或半 圓的凹口、凹槽、或具有或不具有其間平坦表面的各脊形成的凹槽。
26、 根據(jù)權利要求21和23所述的方法，其中，填塞箱式巻曲機進一步包 括所述軸向凹槽表面，所述軸向凹槽表面包括在10到100凹槽/英寸(2.5厘米) 的范圍的凹槽。
27、 根據(jù)權利要求26所述的方法，其中，填塞箱式巻曲機進一步包括在 25至75凹槽/英寸(2.5厘米)范圍的所述凹槽。
28、 根據(jù)權利要求27所述的方法，其中，填塞箱式巻曲M—步包括50 凹槽/英寸(2.5厘米)的所述凹槽。
29、 根據(jù)權利要求21和23所述的方法，其中，填塞箱式巻曲機進一步包 括所述軸向凹槽表面，所述軸向凹槽表面包括具有0.5到5.0密耳(12.5微米至 150M)深度范圍的凹槽。
30、 根據(jù)權利要求29所述的方法，其中，填塞箱式巻曲機進一步包括在 l-2密耳(25-50fck)范圍的所述深度。
31、 根據(jù)權利要求18所述的方法，其中，填塞箱式巻曲機進一步包括由 金屬或陶瓷材料制成的所述一對壓送輥中的壓送輥。
32、 根據(jù)權利要求18所述的方法，其中，填塞箱式巻曲機進一步包括適 合于將巻曲引入絲束的所述壓送輥，該所i^&送輥包括軸向凹槽表面，所 ^面包括由矩形的、三角形的、或半圓的凹口、凹槽、或具有或不具有 其間平坦表面的各脊形成的凹槽，所述凹槽在10到100凹槽/英寸(2.5厘米) 的范圍，所述凹槽具有0.5到5.0密耳(12.5微米至150微米)的深度，所^€>壓送 輥由金屬或陶瓷材料制成。
33、 一種制造醋酸纖維素絲束的方法，其包括下列步驟 將紡絲液紡紗，該紡絲液包括醋酸纖維素和溶劑的溶液； 巻取所紡的醋酸纖維素細絲； 潤滑醋酸纖維素細絲； 從醋酸纖維素細絲形成絲束；通過填塞箱式巻曲機巻曲該絲束，該巻曲機包括適合于與絲束接觸的 第一對壓送輥， 一個壓送輥適合于將巻曲引入絲束；適合于與來自第一對 壓送輥的絲束接觸的第二對壓送輥；與所述第二對壓送輥并列的一對頰板， 該第二對壓送輥適合于把絲束保持在該第二對壓送輥之間；與所述第二對 壓送輥的出口端鄰接的一對刮刀，該一對刮刀適合于防止絲束粘接至所述 第二對壓送輥；和填塞箱，該填塞箱具有鄰近所述一對刮刀的填塞箱通 道，該一對刮刀適合于從所述第二對壓送輥將絲束收容至所述通道；和位 于所述通道遠端的片閥，所述片閥適合于支持地接觸絲束；干燥巻曲的絲束；和包裝被干燥的巻曲的絲束。
34、 根據(jù)權利要求33所述的方法，其中，填塞箱式巻曲機進一步包括適 合于將巻曲引入絲束的所述壓送輥，該所述壓送輥包括軸向凹槽表面，所 W面包括由矩形的、三角形的、或半圓的凹口、凹槽、或具有或不具有 其間平坦表面的各脊形成的凹槽，所述凹槽在10到100凹槽/英寸(2.5厘米) 的范圍，所述凹槽具有0.5到5.0密耳(12.5微米至150微米)的深度，所逸壓送 輥由金屬或陶瓷材料制成。
全文摘要
在制造纖維絲束，特別是醋酸纖維素絲束的過程中，填塞箱式卷曲機具有一個壓送輥，該壓送輥適合于將卷曲引入絲束。該壓送輥通過擇優(yōu)弱化絲束的一部分而形成卷曲。該壓送輥具有軸向凹槽表面。該壓送輥可位于填塞箱式卷曲機內(nèi)或位于填塞箱式卷曲機之前。
文檔編號D01D5/04GK101151404SQ200580021216
公開日2008年3月26日 申請日期2005年4月26日 優(yōu)先權日2004年6月25日
發(fā)明者威廉·S·善德森, 馬克·E·斯卡波拉夫 申請人:賽拉尼斯醋酸鹽有限公司