1、本发明的领域 本发明涉及一种香烟过滤嘴原料,特别是涉及一种用一束晶状聚烯烃长丝制成的香烟过滤嘴原料和一种生产香烟过滤嘴的方法。该方法不用任何粘接手段,如粘接剂、热熔性粘接等,把原料放置到香烟过滤嘴的卷纸机中,用模子把原料制成香烟过滤嘴。 2、相关技术的描述 通常用三乙酸纤维素的长丝,作为香烟过滤嘴原料。用于生产香烟过滤嘴的设备的卷纸机本身,通常与用于三乙酸纤维素长丝的卷纸机一样。另一方面,主要是由于价格方面的因素,已建议使用聚烯烃长丝,特别是聚丙烯长丝,来代替三乙酸纤维素长丝作为长丝的原料。而且在实际中已部分地加以应用(日本专利申请公开第昭61-247368/1986号,美国专利4,546,040,日本专利公告第昭55-402315/1980号等)。用聚丙烯长丝生产香烟过滤嘴的方法,例如,使具有总 数大约为40,000至60,000的纤维束,通过一个用空气或蒸汽使纤维束开松的丝束开松机,靠加入适当的粘接剂或热熔性粘接,改善纤维束的成结情况。然后,把所得的纤维束输入到作为生产香烟过滤嘴设备的卷纸机上,以便在纤维束的周围包裹上一层纸的同时,用模子把纤维束制成杆状,并使所得的材料硬化,以制得一个成品(日本专利申请公开第昭61-247368/1986号)。然而, 这种方法已经出现各种各样的问题,例如,需要长丝粘接剂,以及由此引出的粘接步骤、由粘接剂的溶剂引起的环境污染、可加工性差及价格高等问题。另外,美国专利4,546,040公开了一种生产香烟过滤嘴原料的方法,该方法是在15℃至70℃的温度范围内,拉伸由3,000至10,000条组成的三维卷曲(每厘米有5至7个卷曲)的聚烯烃共轭纤维的多长丝条子。在上述纤维的拉伸过程中,出现了许多小孔隙和微孔。在70℃至140℃温度内,对条子进行热处理,随后,利用卷纸机在其上卷纸,并把所得的材料切成预定的长度,以制得成品。先不管基准重量重(单位横截面的重量)、无足够的硬度和洁白度差的问题,但是,用这种有三维卷曲的聚烯烃共轭纤维条子,生产的香烟过滤嘴有所谓的空穴(空白部分)。因此,生产的这种产品其商业价值相当低。 另外,上述日本专利公告第昭55-402315/1980号,也公开了一种生产香烟过滤嘴的方法。该方法是把具有不同熔点的两种或多种组分进行共轭纺丝,以准备具有潜在卷曲的聚烯烃长丝,并在两种组分的熔点之间的一个温度上,对长丝进行加热处理,通过彼此的热熔粘接,使这些长丝进行自身粘接。从而,使所得的长丝束稳定坚固。然而,该方法需要一个热熔粘接的处理步骤,所得的纤维束存在有如上所述的基准重量重的问题,而且生产率也很低。 再则,到现在为止,当用100%的聚烯烃长丝,而不用任何粘接剂,生产香烟过滤嘴或类似的产品时,所得产品的杨氏模量低于三乙酸纤维素的杨氏模量。因此,存在有香烟过滤嘴硬度低的缺点。另外,由于无粘接剂,且在香烟过滤嘴中存在空穴,因此容易产生大量的脱落长丝,而且所得过滤嘴的洁白度也不均匀。 本发明的概述 本发明的目的是提供一种克服了上述现有技术缺点的香烟过滤嘴原料,并且这种香烟过滤嘴原料由晶状聚烯烃长丝组成,在无任何粘接手段,如粘接剂、热熔粘接等的条件下,能用模子把它们制成过滤嘴。这种过滤嘴具有适宜的硬度和好的洁白度。本发明的目的在于还提供一种用这种香烟过滤嘴原料,生产香烟过滤嘴的方法。 本发明的第一个方面在于,香烟过滤嘴原料由一束晶状聚烯烃长丝组成,其单根长丝的 数为1至6旦/长丝,对每25毫米有40至60个卷曲的长丝而言,总 数为30,000至60,000量,卷曲弹性模量为2.5至5.0,长丝间的摩擦系数为0.20至0.37,高度比(高与宽之比)为0.01至0.1。 本发明的第二个方面在于,一种生产香烟过滤嘴的方法,该方法是在不使用任何粘接剂的情况下,把以上述形式的香烟过滤嘴原料纤维束,输送到通用的香烟过滤嘴卷纸机上,通过长丝的缠结,用模子把该纤维束制成过滤嘴。 最佳实施例的详细描述 用于本发明中的晶状聚烯烃的例子,是具有能形成纤维的聚烯烃,如晶状聚丙烯晶状聚乙烯、晶状聚丙烯酯的共聚物等。其中,晶状聚丙烯最佳。尤其是晶状聚丙烯的密度等于或大于0.905、沸腾正庚烷的不溶部分的全同立构五价比等于或大于0.950以及具有两种不同构型的五价比等于或小于0.002时为最佳。这里涉及的全同立构五价比,是指按照聚丙烯分子链中的五价单元的全同立构比,它是按照由A.Zambell et al在大分子杂志第6期,925卷(1973)中,发表的用13c核磁共振方法测定的。因此,全同立构五价比是指由五个连续的全同立构地联结的丙烯单体单元组成的丙烯单体单元的 比。另外,具有两种构型的五价比,是指在分子键中,五个单体单元构型中的五价比。其中三个单体单元具有共同的构型,而其它两个具有相反的构型。当使用这种聚丙烯时,得到的纤维束具有高的刚度,因此,可容易地得到满足本发明要求的各种物理性能的香烟过滤嘴。 上述聚丙烯,在有催化剂的条件下,能通过聚合丙烯生产出来。催化剂以下述方法制备:首先使有机铝或有机铝化合物与电子供体起反应的产品,与TiCl4起反应得到固体产品(Ⅰ),然后使电子受体和电子供体与固体产品(Ⅰ)起反应,得到固体产品(Ⅱ),最后使产品(Ⅱ)与有机铝化合物和芳香羧酸酯(Ⅲ)结合。其中,芳香羧酸酯(Ⅲ)与固体产品(Ⅱ)的摩尔比(Ⅲ/Ⅱ)为0.2至1.00(日本专利申请公开第昭58-104907号)。 本发明将用晶状聚丙烯(此后仅涉及聚丙烯)作为聚烯烃的代表实例,来描述涉及到的情况。 在上述聚丙烯纤维束的制备过程中,聚丙烯是用通常的方式进行熔纺,然后把所得的无拉伸的长丝束进行排列,同时最大限度地防止长丝束彼此间的交叉,在15℃至40℃温度下,把它们拉伸到原长的2.0至6.0倍。把所得的拉伸丝束输送到填充型折皱器上,得到均匀的锯齿形皱折。如果必要,可使得到的皱折丝束经受加热调整而得到纤维束。使用某种纺纱方法,例如采用较高的缠绕速度,可以省去上述拉伸步骤。 当被拉伸的纤维束从拉伸机送入折皱器时,在送入时,最好把纤维束进行排列,以便最大限度地防止纤维束彼此扭结。如果在把被拉伸的纤维束送入折皱器前,它们就发生扭结的话,那么当纤维束由卷纸机开松时,就会产生局部地不开松部分,从而导致密度不均匀。 本发明使用的折皱纤维束,每2.5厘米有40至60个卷曲,最好每2.5厘米有45至60个卷曲。这个卷曲数与香烟过滤嘴用的三乙酸纤维的每2.5厘米15至25个卷曲相比,是非常的大。 如果卷曲数达不到40,则纤维束的开松性很差,而且当把纤维束输送到高速卷纸机时,在所需的短时间内,就不能被开松。但是,如果卷曲数超过60,对折皱器束说,在折皱时需要高的压力,这样就会产生如长丝的热熔粘接等麻烦。因而,如此过大的卷曲数是不实际的。另外,在折皱的纤维束中的卷曲形式,具有锐角的锯齿形二维卷曲。如果折皱的纤维束中的卷曲形式具有三维卷曲,如螺旋形卷曲,那么对香烟过滤嘴来说,要得到适宜的硬度、基准重量等是很困难的。 另外,纤维束的卷曲弹性模量,即当把每2.5毫克/旦的载荷加到纤维束上时,测得的纤维束的长度(A)与该纤维束的理论长度(B)(假设为没有卷曲的纤维束的长度)之比,是2.5至5.0,最好是3.0至4.0。若该比值小于2.5,纤维束的刚性就差,且不能得到具有适宜硬度的过滤嘴。如果该比值超过5.0,要得到锐角的锯齿形卷曲是困难的,以致使生产受到限制。 作为上述高速折皱的折皱器,最好有一个浅的长形盒(如盒的开松部分的高度比(高与宽之比)为0.01至0.1,盒的宽度与深度之比为0.1至2.5),且填充压力最好为2.0至4.0公斤/厘米。 再则,本发明中使用的折皱的纤维束长丝间的摩擦系数,最好为0.20至0.37。若摩擦系数小于0.2,则高速开松性能就差,若摩擦系数大于0.37,则折皱容易不均匀。 当把纤维束输入折皱器时,应当选用适当的润滑剂,以便长丝间的上述摩擦系数,可满足上述规定范围。 本发明使用的折皱纤维束的高度比(在纤维束的宽度方向上横截面的高度与宽度之比),在0.01至0.1的范围内。当使用这种很薄且很宽的纤维束时,用下述的高速卷纸机,有可能瞬时地开松纤维束。若高度比小于0.01,则纤维束太薄,常常使得密度不均匀,而若高度比大于0.1,则长丝密度太大,不能与香烟过滤嘴的规格相称。作为一种产品,折皱纤维束的 数,就单根长丝而言,最好为1至6旦/长丝,而就总 数而言为30,000至60,000,旦最好为35,000至50,000旦。 在使用上述纤维束的香烟过滤嘴生产过程中,例如,把上述折皱纤维束,输入生产三乙酸纤维的通用设备高速卷纸机,然后进行开松、纤维束的包裹、卷纸和切割各步骤。在这一生产过程中,不需要应用在通常过滤嘴生产过程中施加粘接剂的步骤和干燥步骤,有关生产香烟过滤嘴的高速卷纸机,已在日本专利公开第昭61-247368/1986号、第昭54-46900/1979号和日本专公告第昭61-39032/1986号等中公开。 如上所述,本发明使用的折皱纤维束,在不用任何粘接剂的情况下,具有高的密度、极优良的成束特性和有一锐角边的大量卷曲。因此,利用仅有高速卷纸机的简单开松机,就可瞬间地开松纤维束,并在纤维束聚集模制时,不使用任何粘接剂,而具有低的基准重量和高的松散性。这样就能制成有空气滤阻和硬度适当的香烟过滤嘴。 因为本发明使用的折皱纤维束,其卷曲弹性模量在上述规定的范围内,所以在生产香烟过滤嘴时,折皱纤维束具有忍耐高速卷绕 (如速度为200至600米/分)的纤维成束特性和可保持卷曲的特性。另外,因为所用的纤维束在低拉伸温度下得到,并有大量的卷曲,所以如下所述,得到的香烟过滤嘴具有高的洁白度和优良的气体吸附性。 根据本发明,在高速时,无任何粘接剂的情况下,可能形成一种非常大量卷曲的、松散性优良的和性能很好的香烟过滤嘴。另外,因为过滤嘴有均匀的大量的微孔,所以尽管空气滤阻低,而吸附尼古丁、焦油等的百分率却很高。 有关空气滤阻和气体吸附性的情况,把本发明的过滤嘴与常用的三乙酸纤维香烟过滤嘴进行比较,其结果如下: 表1 本发明的香烟过滤嘴 三乙酸纤维香烟过滤嘴 空气滤阻 60-63毫米水柱 65毫米水柱 尼古丁吸附 40-43% 38-40% 焦油吸附 35-37% 33-35% 通过各个实例和比较用的实例,将更详细地描述本发明,但本发明不应当被解释仅限于此。 在各个实例中,示出的各种测量方法及各种物理性能的各个量 值的确定,表示如下。 密度: 根据JISK-6758的压制方法准备样品,并按照JISK-7112的密度梯度管方法测量样品的密度。 煮沸的正庚烷中聚丙烯的不溶解部分: 把聚丙烯(5克)全部溶解在沸腾的二甲苯(500毫升)中,然后把所得的溶液加入甲醇(5升)中,分离得到的沉淀,将其干燥并使其经受带有沸腾正庚烷的索格利特萃取处理6小时。所说的不溶解部分是指萃取残余部分。 全同立构五价比(P0)和具有两种不同构型的五价比(P2): 煮沸的正庚烷中聚丙烯的不溶解部分,其全同立构五价比,按照在“大分子”杂志第6期925卷(1973)上描述的方法来测定。依据上述“大分子”杂志第8期687卷(1975)的方法,确定核磁共振测量中各峰顶的属性。这种测量通过使用香烟过滤嘴核磁共振(FT-NMR)270MH3的装置,并把信号的检测极限升高至0.001,借助核磁共振手段,按照全同立构五价比累积测量27,000次来完成。 核磁共振:按照美国材料试验学会D1238的条件(L)。 摩擦系数:按照Roder方法。 卷曲弹性模量: 从具有标称总 数(b)的纤维束中,取一米长的纤维束,测量其重量(C)。在纤维束的末端,悬挂-2bmg的重物,测量该纤维束的长度(A)。纤维束(B)的理论长度,用下面的公式计算: B=9,000XC/b 卷曲弹性模量(M),用下面的公式计算: M=B/A 高度比: 把长度为30厘米的纤维束放在一平板上,把一个尺寸为30×30厘米、重25克的透明(塑料)平板放在纤维束上,然后测量纤维束的高度(h)和宽度(W)。高度比计算如下: R=h/W 卷曲的数量: 让样品承受标称 数的每1 2毫克的预拉力,然后测量25毫米之间的卷曲数量。 例1 在280℃的纺织温度下和700米/分的纺织速度下,熔纺具有核磁共振值30和密度为0.910(P0为0.935,P2为0.018)的全同立构聚丙烯,以便准备好10.5旦/长丝的无拉伸长丝。然后排列长丝,同时最大限度地防止长丝束彼此交叉,在30℃的辊子温度下,把它们拉伸至原长的3.5倍。把拉伸的材料送入具有辊宽(入口宽度)为60毫米、盒高为30毫米及盒深为180毫米的填充型折皱器中,在压力为2.5千克/厘米2的条件下,进行折皱,得到总 数为32,000D(单根长丝 数为3.0旦/长丝)的折皱聚丙烯束。这种纤维束的卷曲模量(B)/(A)为3.0,高度比为0.046(宽为6.0毫米,高为2.8毫米),且带有锐角边的均匀锯齿形卷曲(42个/25毫米)。 因此,把得到的纤维束输入到速为4,000转/分的、通用香烟过滤嘴用的卷纸机中,然后进行开松、卷纸和切割步骤,以便形成具有102毫米的杆状过滤嘴塞。这时,没有使用在通用过滤嘴情况下使用的,如三醋精等粘接剂,从而省去了一些步骤。 表2示出了所得过滤嘴塞的规格。另外,把过滤嘴连接到香烟上进行吸附试验,其结果示于表3。 表2 长度 102毫米 圆周 24.60毫米 重量 0.7克 外观 圆形、皱折、切边和硬度均优 表3 过滤嘴的长度 17毫米 尼古丁的吸附 43% 焦油的吸附 35% 空气滤阻 61毫米水柱 由于按照上述例子所得的香烟过滤嘴,是由扭结得好的、高卷曲的以及开松好的长丝制成的,所以,在使用时,过滤嘴不发生长丝脱落,并具有高的洁白度和好的香味。因此,它是一种极好的香烟过滤嘴。 例2 在300℃的纺织温度下和600米/分的纺织速度下,熔纺具有核磁共振值为25和密度为0.902的一种全同立构聚丙烯(P0为0.919,P2为0.025),以便准备好无拉伸的12旦/长丝的长丝。然后排列长丝,最大限度地防止长丝束彼此间交叉,在50℃的辊子温度下,把它们拉伸至原长的3.0倍,把拉伸的材料输入到具有辊宽为40毫米,盒高为15毫米和盒深为140毫米的填充型折皱器中,并在压力为3.6千克/厘米2的条件下进行折皱,以便得到总 数为35,000旦的卷曲纤维束(单根长丝的 数为4.0旦/长丝)。这种纤维束的卷曲弹性模量(B)/(A)为4.0,高度比为0.053(宽度为40毫米,厚度为2.1毫米),且带有锐角边的均匀锯齿形卷曲(50个/25毫米)。 因此,把得到的纤维束输入到速度为4,000转/分的、通用香烟过滤嘴用的卷纸机中,然后进行开松、卷纸和切割步骤,以便形成具有102毫米的杆状过滤嘴塞。这时,没有使用在通用过滤嘴情况下使用的,如三醋精等粘接剂,从而省去了一些步骤。 表4示出了所得过滤嘴塞的规格。另外,把过滤嘴连接到香烟上进行吸附试验,其结果示于表5。 表4 长度 102毫米 圆周 24.80毫米 重量 0.73克 外观 圆形、皱折、切边和硬度均优 表5 过滤嘴的长度 17毫米 尼古丁的吸附 44% 焦油的吸附 37% 空气滤阻 65毫米水柱 比较例1 重复例1,但使用的填充型折皱器不同,其盒高为70毫米、盒深 为150毫米,来得到折皱的纤维束。这种纤维束的总 数为32,000旦(单根长丝 数为3.0旦/长丝),卷曲弹性模量(B)/(A)为2.0,高度比为0.133(宽为60毫米,高为8毫米)和锯齿形卷曲为28个/25毫米。用例1同样的方式,把这种纤维束输送到香烟过滤嘴卷纸机中,以得到102毫米的过滤嘴塞。 已经发现,这种过滤嘴塞其圆周仅为23.90毫米,且这种塞不具有香烟过滤嘴所需的硬度。另外,过滤嘴的切割边的洁白度很不均匀,并容易引起长丝脱落。因此,不适合于作为香烟过滤嘴。 例3 在280℃的纺织温度下和700米/分的纺织速度下,熔纺公开在日本专利申请公开第昭63-1355495/1988号中的,具有核磁共振值为30和密度为0.913的一种聚丙烯(P0为0.964,P2为0.002或更小),以准备好10.5旦/长丝的无拉伸长丝,然后排列长丝,最大限度地防止长丝束彼此间交叉,在30℃的辊子温度下,把它们拉伸至原长的3.5倍,把拉伸的长丝输入到具有辊宽为60毫米,盒高为30毫米和盒深为180毫米的填充型折皱器中,并在压力为3.0千克/厘米2的情况下进行折皱,以便得到总 数为31,000旦折皱聚丙烯纤维束(单长丝的 数为3.0旦/长丝)。这种纤维束的卷曲弹性模量(B)/(A)为3.0,高度比为0.046(宽为60毫米,高为2.8毫米)且带有锐角边的均匀锯齿形卷曲(42个/25厘米)。 因此,把得到的纤维束输入到速度为4,000转/分的、通用香烟过滤嘴用的卷纸机中,然后进行开松、卷纸和切割步骤,以便形成具有102毫米的杆状过滤嘴塞。这时,没有使用在通用过滤嘴情况下使用的,如三醋粗等粘接剂,从而省去了一些步骤。 表6示出了所得过滤嘴塞的规格。另外,把过滤嘴连接到香烟上进行吸附试验,其结果示于表7。 表6 长度 102毫米 圆周 24.60毫米 重量 0.68克 外观 圆形、皱折、切边和硬度均优 表7 过滤嘴的长度 17毫米 尼三丁的吸附 45% 焦油的吸附 37% 空气滤阻 58毫米水柱 根据此例,由于使用了刚性高(结晶度高)的聚丙烯,所以得到的香烟过滤嘴,其松散度得以改善,且重量轻、硬度及洁白度高。另外,当使用这种原料时,能得到显著的效果,以致改善了纤维束的开松特性,而用这种纤维束制造的过滤嘴,能改善尼古丁和焦油的吸附量。 本发明的背景技术