CN101035444A - 含有辅助材料的香烟过滤嘴或过滤元件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种香烟过滤嘴，在其表面具有纤维、细丝或者薄膜形式的辅助材料，由此香烟过滤嘴的吸取阻力与香烟过滤嘴内辅助材料的质量满足下面的公式(I)：Mad/Δp＞1mg/daPA(I)，其中Δp是吸取阻力[daPA]，它是由7.8mm的过滤嘴直径换算出的数值；Mad[mg]是辅助材料的质量，香烟过滤嘴具有管道结构并且过滤材料呈平面结构。吸烟时这种香烟过滤嘴对特别高的过滤效果具有较小的吸取阻力。此外它相对易于制造。
Description
技术领域
本发明涉及整体构建的香烟过滤嘴或者是过滤元件，它包含纤维、细丝或者薄膜合一种或多种辅助材料，所述纤维、细丝或者薄膜基于可旋转以及可加工成薄膜的聚合物或者聚合物混合体。
背景技术
上述类型的香烟过滤嘴在现有技术中是已知的。在此“整体”应该理解为：香烟过滤嘴在长度轴方向均匀地构造，并且可以不制造其它分隔的过滤元件。在此与所谓“腔式过滤嘴”有重要区别，在“腔式过滤嘴”中在纵向的一段距离安置传统过滤材料的过滤元件来形成通过封装纸与外分隔的腔，该腔可通过辅助材料如颗粒状活性碳填充。
设计过滤嘴构造并没有放弃尝试多孔材料的有效利用。上述腔式过滤嘴构造在所包含的活性碳的有效利用上具有缺点。由于腔的填充度的限制以及由于活性碳相对粗的颗粒度，部分烟通过没有填充的腔部分并因此不能与活性碳直接接触。活性碳的颗粒尺寸不能任意减小，因为这可能导致吸烟者不可接受的吸取阻力的增长。在这一点上EP-A-0 014 477中描述的过滤结构变现的更有利，其中过滤元件内的颗粒状活性碳以一种方式散布，保证了过滤材料的均匀分布的纤维或丝内活性碳颗粒的近似均匀分布。虽然以这种方式避免了旁路形成，但还是必需粗颗粒的辅助材料，以保证香烟过滤嘴内上述颗粒的固定。因此粗颗粒活性碳的所述缺点也出现在这种过滤嘴构造中。
对于香烟过滤嘴及其使用以及作为以下所述发明的背景需注意：过滤嘴香烟在它的嘴端具有香烟过滤嘴，它至少部分卷住香烟烟草的燃烧产物并以此防止在吸烟时吸入燃烧产物。另一方面香烟过滤嘴应这样影响吸烟的味道，即吸烟者判断其有正面作用。一部分过滤嘴香烟的香烟过滤嘴掺入多孔、颗粒状辅助材料，它使香烟过滤嘴或者香烟过滤元件的过滤能力相对于不含颗粒状辅助材料的香烟过滤嘴增加。通常可以这样解释这种作用，多孔辅助材料优选将气态燃烧产物吸收到它的内表面上，并以此降低其在烟中的浓度。这类香烟过滤嘴中常采用活性碳做多孔、颗粒状辅助材料。其它这类香烟过滤嘴，例如在DE-A-2 658 479中描述的，包含不同金属如硅、铝、镁、铁和/或钛的氧化物、氢氧化物和/或氧化物水合物。决定此类多孔、颗粒状辅助材料作用的是它对气态的烟内容物的易接近性。已经显示，特别精细颗粒状多孔材料相对于粗颗粒表现出升高的过滤能力。所述腔状过滤嘴的其它缺点在于它在生产制造时需要高的费用。
其他已知的过滤嘴构造也具有在香烟过滤嘴内含有精细颗粒辅助材料的可能性。US-A-3 043 736及US-A-2 881 770描述了一类香烟过滤嘴，它是由醋酸纤维素的无端点、卷曲的丝束通过封装纸集合在一起形成过滤棒，其中各个丝被精细颗粒状活性碳占据。用于填充精细颗粒状辅助材料的可能装置可被划分为以下装置：a)用于施加水相或挥发性有机载体或软化剂流体的悬浮液中的辅助材料，b)用于使由小颗粒组成的在此之前可能由粘合剂或软化剂润湿的辅助材料膨胀，c)用于施加乳胶液(Latexemulsion)，以及d)施加辅助材料，同时此前由粘合剂或软化剂润湿的细丝或细线束穿过卷起的精细颗粒状活性碳的层床。关于此应参考DE 127 4 946。
根据以上方法生产的香烟过滤嘴具有如下特征，与添加剂粘连的细丝优选地纵向布置，并且交替地在统计分布的接触点上通过粘合剂或软化剂的作用彼此连接起来，以此在过滤嘴上均匀的分布在根本上实现了在纵向上相邻细丝之间的小的自由空间以通过烟草烟流。
随附的实施方案表明，这样生产的掺入颗粒状辅助材料的香烟过滤嘴与不含颗粒状辅助材料的比较过滤嘴相比有相似的吸取阻力。因此根据此种方法不能生产同时具有高添加量和低吸取阻力的过滤嘴。
作为选择的是在香烟过滤嘴内置入掺有活性碳的纸过滤器。它包含小颗粒尺寸的活性碳，该活性碳在纸生产过程中被粘在纸上。在此过滤材料生产厂家生产平面形状，卷到绕制筒上接下来发送到生产者。过滤器或香烟生产厂家从绕制筒上解开材料，将它制成棒状产品，以便以后在过滤棒生产机器的成型部件内横向压缩，用纸封装并且在过滤棒长度端点上剪切。对此补充的通常是，但并不必须，所述平面形状在成型为棒状之前与运行方向平行通过起皱装置产生皱褶。以此实现一方面降低材料密度，另一方面影响过滤嘴的吸取阻力。该种通过平面材料起皱产生的过滤嘴的管道结构是它的特征，在此纵向排列的低材料密度的管道状的区域扩展到过滤器或过滤元件纵向的巨大部分。由于过滤材料较高的材料密度，这种管道受到限制。相对低的过滤器吸取阻力基本上归因于这种结构特性。
在使用这种不是或只有部分由醋酸纤维素构成的平面过滤嘴时，吸烟味道经常被判断为负面的。此外该类过滤器不具备醋酸纤维素香烟过滤嘴表现的已知对苯酚或亚硝胺的特殊保持功效。
发明内容
本发明的任务是，对开篇提及的整体构造的香烟过滤嘴或过滤元件这样改进，即尽可能少地影响结合的精细颗粒状吸附材料的效力，并且在掺入更大量颗粒状辅助材料时实现较低吸取阻力，其中特别地应使用醋酸纤维素作为过滤材料。
根据本发明，该任务这样解决，即：a)辅助材料存在于纤维、细丝或薄膜表面，b)香烟过滤嘴的吸取阻力与香烟过滤嘴内辅助材料的质量遵循下面的公式(I)：Mad/Δp＞1mg/daPA(I)，其中Δp是吸取阻力[daPA]，它是由7.8mm的过滤嘴直径换算出的数值；Mad[mg]是辅助材料的质量，c)所述香烟过滤嘴具有管道结构，以及d)所述过滤材料呈平面形状。
在本发明范围内，纤维、细丝或者薄膜使用基于可旋转或者可加工成薄膜的聚合物或者聚合物混合体。在本发明范围内优选的是，过滤材料具有由纤维、细丝或者薄膜成型的平面形状，其中平面形状和/或薄膜是扁平的、折叠的、压印的和/或部分压缩的。
特别优选地是，当过滤材料由纤维素酯制成时，其中作为纤维素酯特别地考虑醋酸纤维素、丁酸纤维素、Celluloseacetobyrat，乙酰丙酸纤维素和/或丙酸纤维素。特别优选地是取代度为约1.5-3.0，特别地为约2.2-2.6，更特别地为2.5的醋酸纤维素。在本发明的范围内或在WO01/28369中描述的香烟过滤嘴制造中使用它被证明是特别有利的。在细微的改动与进一步优化前述发明中优选的是，涉及细丝漏斗(Filamenttrichter)的纤维重量(或细丝重量)/吸取阻力关系S大于约0.7，其中S值由下式算得：
S＝(mA//Δp7.8)dpf[10m/daPA] (II)
其中mA表示纤维重量[g]，Δp表示吸取阻力[daPA]，dpf表示细丝纤度，吸取阻力由7.8mm的过滤嘴直径计算的数值确定，香烟过滤器硬度大约超过90Filtrona硬度。
进一步优选的是，纤维重量最大为10mg/mm过滤嘴长度和/或过滤材料的皱纹部分(Restkraeuselung)不超过值1.45，由此下面的式(III)成立：
IR＝10000×mA/(G×I) (III)
其中mA表示纤维重量[g]，G表示总纤度[g/10exp 4×m]，I表示过滤嘴长度[mm]。
最佳皱纹部分值为约1.05-1.4，特别地为约1.1-1.3。进一步优选地，涉及细丝纤度的纤维重量(或细丝重量)/吸取阻力关系S最大为约2，特别地为约0.8-1.3。
当纤维重量(或细丝重量)至少为约4mg/mm过滤嘴长度，特别地为5-8mg/mm过滤嘴长度时，使用根据本发明的香烟过滤嘴可达到特别有利的结果。
认为最佳Filtrona硬度应该优为约90-95，特别地为91-93。
在本发明的范围内，对于解决所提出的发明任务基本的是，所述辅助材料置于纤维、细丝或者薄膜的表面。在此特别优选的是，当辅助材料是颗粒状时，特别地颗粒尺寸小于300μm，更特别地小于100μm。特别优选的是，当直径小于50μm时，其中颗粒尺寸小于30μm产生特别好的结果。在选择颗粒状辅助材料或者多孔状辅助材料时本发明没有设置基本限制。技术人员可毫无问题地选择合适的辅助材料，其中优选基于活性碳、金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物的吸附剂形式，其中特别地采用铝、硅、钛和/或镁。当多孔辅助材料掺入活性材料时，在单个情况下特别优选的是抗氧化剂、香料和/或抗诱变物质。
在根据本发明的香烟过滤嘴中施加小颗粒状辅助材料不受严格限制。当然优选的是，小颗粒状辅助材料通过粘合剂固定在过滤材料的表面上，特别地使用聚乙烯醋酸酯、聚乙烯醇、聚乙二醇、水溶性酯或醚、淀粉、淀粉衍生物和/或纤维素酯。
纤维、细丝或者是薄膜的表面可进一步如下优化，存在于其上的辅助材料满足过滤辅料的功能，特别是多酚和/或卟啉衍生物的有机酸、酸性碳酸酯形式。薄膜材料的纤维、细丝或者薄膜，或构成香烟过滤嘴或过滤元件的纤维、细丝或者薄膜可在内部包含其他辅助材料，用于改善特性。它们优选地为软化剂、标签材料(Mattierungsmittel)、颜料和/或稳定剂。包含软化剂有特别的意义。在此优选地是，存在于纤维、细丝或者薄膜内含有的软化剂为0％-15％，特别地为5％-12％。根据需要，软化剂为三醋酸甘油酯、乙二醇二乙酸酯和/或柠檬酸二乙酯。此外根据本发明，香烟过滤嘴也可包含光敏添加剂，特别地包含平均颗粒尺寸小于2μm的脱钛矿类型的精细颗粒二氧化钛形式。
通过前述根据本发明指导的特征b)给出一个特别的特征。然后本发明的要求是，香烟过滤嘴的吸取阻力与香烟过滤嘴内辅助材料的质量遵循下面的公式(I)：Mad/Δp7/8＞1mg/daPA(I)，其中Δp是吸取阻力[daPA]，它是由7.8mm的过滤嘴直径换算出的数值；Mad[mg]是辅助材料的质量。特别优选地是，Mad/Δp的比值大于2mg/daPa，特别是大于3mg/daPa。
本发明的其他基本特征是，所述整体构建的香烟过滤嘴或过滤元件的管道结构。在管道结构中纵向排列的低材料密度的管道状的区域扩展到过滤器或过滤元件纵向的巨大部分。由于过滤材料较高的材料密度，这种管道受到限制。这种管道结构尤其通过引入根据本发明的平面形状过滤材料而保持。
技术人员可毫无问题地，不需要进一步附加地技术信息制造该种整体构建的香烟过滤嘴或烟草烟过滤元件。接下来以特别合适的方法详述：为了制造根据本发明的香烟过滤嘴，从圆锭抽取丝束，气动处理，然后用对立体过滤器常见的方法拉伸。其间，激活步骤之前在两个平面轴方向上制造具有尽可能高坚硬度的无纺物，它可被缠绕在线轴上并加载辅助材料。为了将粉末分布在纤维状表面上，可使用任意合适的用于生产香烟过滤嘴的方法。特别合适的是如下装置：a)于施加水相或挥发性有机载体或软化剂流体的悬浮液中的辅助材料，b)用于使由小颗粒组成的在此之前可能由粘合剂或软化剂润湿的辅助材料膨胀。作为选择或额外的，可通过热熔性粘合剂保证颗粒状辅助材料的附着稳固性，热熔性粘合剂可以与颗粒状辅助材料一起施加，或者分开施加或通过短时加热激活。
根据本发明的香烟过滤嘴可由过滤器棒开始连续生产并剪切成一定长度。该类一定长度的每一单个元件可作为一只香烟的过滤嘴使用，当然优选地在纵向上布置至少另外一个过滤元件，它作为几个连接(如双连或三连)香烟过滤嘴的一部分来使用。根据本发明的单个过滤元件优选与常规表现形式的在纵向布置的烟嘴连接使用，常规表现形式例如完整的由醋酸纤维素纤维丝制成的棒。
与本发明相关的优点总结如下：已经表明，通过本发明的指导，香烟过滤嘴内可插入精细颗粒辅助材料，由此与现有技术的对应比较产品相比，在吸烟时可实现特别小的吸取阻力。通过根据本发明的过滤嘴发现，这样可实现特别大或高的过滤能力。
此外，与现有技术的对应比较产品相比，根据本发明的整体构造的香烟过滤嘴相对容易制造。这样排除了多个过滤元件的所谓腔式过滤嘴的生产浪费。其它的优点是，特别是当过滤材料由醋酸纤维素制成时，吸烟味道被判断为特别正面。还考虑到苯酚的选择性保留作用。
具体实施方式
结合以下实施例将更详细地说明本发明。
实施例1(制造根据本发明的过滤嘴)
将规格2,1Y48的过滤丝束(细丝纤度2.33dtex；总纤度53333dtex)分布在Firma Hauni，Hamburg的常规两级牵引装置KDF 2上，并喷撒8％的三醋酸甘油酯。在离开导向辊后将最小宽度为250mm的过滤丝束导入一对已加热的压延辊并用有效的40kg/cm的单位长度负荷压延。剖面的压延辊的直径为230cm，凹槽宽度为350mm并且每厘米具有10个剖面凹槽，而另外一个没有剖面。用硅油加热到150摄氏度。凹槽剖面为梯形，上边宽0.4mm，深度为0.5mm。
经过压延辊后，将这样生产的织物卷到线轴上。将这样的织物线轴在常用薄绸上连续地展开并通过填充水性活性碳悬浮液的容器(Flotte)。将织物指向向下并浸入5cm的悬浮液，用导向辊向上提升。离开悬浮液池后，在一对压榨辊上将多余悬浮液挤出。压榨辊以10m/min运转，并保证通过悬浮液的织物均匀运动。经过压榨辊后织物被引导通过150摄氏度的循环空气烘干器。烘干器的烘干长度为4m并以此保证悬浮液的烘干及活性碳的固定。
离开烘干器后掺杂有活性碳的织物在Firma Koerber，Hamburg的市售KDF 2上，通过导入一个输入管口被压成绳子状，然后用纸封装，剪切成长度为126mm的过滤棒。过滤棒的直径设置为7.8mm。
比较实施例1(通过将碳颗粒散布在过滤丝束中来生产活性碳过滤器)
将规格2,1Y48的过滤丝束(细丝纤度2.33dtex；总纤度53333dtex)分布在Firma Hauni，Hamburg的常规两级牵引装置KDF 2上，并喷撒8％的三醋酸甘油酯。在离开导向辊后最小宽度为200mm的过滤丝束带被引导通过扩展口，气动掺入颗粒尺寸约250μm的活性碳颗粒。除此之外还用配料均衡器连续地在吸入口接头处分配活性碳粉，并用压缩空气通过导管向扩展口鼓风。扩展口优选地和具有排气口的箱封装在一起，它只具有导入或导出过滤丝束带的开口，以避免碳粉尘进入环境。通过过滤丝束带的速度决定所需活性碳量，可非常准确地设定过滤丝束带上的活性碳量。在离开所述装置后将过滤丝束带在输入管口压成棒状，并在Fa Krber，Hamburg的常规KDF 2内以50m/min的挤压速度用纸封装，剪切成126mm的过滤棒长度。过滤棒的直径设置为7.8mm。
下表中总结了对吸取阻力与活性碳质量的研究结果。
| 颗粒尺寸活性碳 | Dpf[dtex] | G[dtex] | 活性碳质量[mg/21mm过滤嘴塞] | 吸取阻力(过滤嘴塞)[daPA] | Mad/Δp[mg/daPA] | |
| 比较实施例1 | 250 | 2,33 | 53333 | 80 | 131 | 0,61 |
| 实施例 | 20 | 2,33 | 53333 | 80 | 10 | 8,0 |
Claims (24)
1.一种整体构建的香烟过滤嘴或者过滤元件，它包含纤维、细丝或者薄膜和一种或多种辅助材料，所述纤维、细丝或者薄膜基于可旋转以及可加工成薄膜的聚合物或者聚合物混合体，香烟过滤嘴或者过滤元件的特征在于：
a)所述辅助材料存在于纤维、细丝或者薄膜的表面上，
b)所述香烟过滤嘴的吸取阻力与香烟过滤嘴内辅助材料的质量遵循下面的公式(I)：
Mad/Δp＞1mg/daPA(I)，其中Δp7.8是吸取阻力[daPA]，它是由7.8mm的过滤嘴直径换算出的数值；Mad[mg]是辅助材料的质量，
c)所述过滤材料呈平面形状。
2.根据权利要求1的香烟过滤嘴，其特征在于，所述过滤材料是由纤维或者细丝或者折叠薄膜构造的平面结构，其中平面结构和/或薄膜是扁平的、折叠的、压印的和/或部分压缩的。
3.根据权利要求1或2的香烟过滤嘴，其特征在于，所述过滤材料由纤维素酯构建。
4.根据权利要求3的香烟过滤嘴，其特征在于，所述纤维素酯为醋酸纤维素、丁酸纤维素、Celluloseacetobyrat，乙酰丙酸纤维素和/或丙酸纤维素。
5.根据权利要求4的香烟过滤嘴，其特征在于，醋酸纤维素的取代度为约1.5-3.0，特别地为约2.2-2.6。
6.根据权利要求1-5任一项的香烟过滤嘴，其特征在于，Mad/Δp的比值大于2mg/daPA，特别地大于3mg/daPA。
7.根据权利要求1-6任一项的香烟过滤嘴，其特征在于，存在于纤维、细丝或薄膜表面的辅助材料呈颗粒状，特别地颗粒尺寸小于300μm。
8.根据权利要求7的香烟过滤嘴，其特征在于，所述辅助材料的颗粒尺寸小于100μm，特别地小于50μm，异常特别地小于30μm。
9.根据权利要求7或8的香烟过滤嘴，其特征在于，所述颗粒状辅助材料为多孔辅助材料，特别地是基于活性碳、金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物的吸附剂形式。
10.根据权利要求9的香烟过滤嘴，其特征在于，在使用金属氧化物、氢氧化物和/或金属氧化物水合物时金属为铝、硅、钛和/或镁。
11.根据权利要求9或10的香烟过滤嘴，其特征在于，所述多孔辅助材料中掺入有效成分，特别地掺入抗氧化剂、香料和/或抗诱变物质。
12.根据前述权利要求至少一项的香烟过滤嘴，其特征在于，存在于纤维、丝或者薄膜表面的辅助材料为由多酚和/或卟啉衍生物制成的过滤辅料，特别地为由多酚和/或卟啉衍生物的有机酸、酸性碳酸酯制成的过滤辅料。
13.根据权利要求7-12至少一项的香烟过滤嘴，其特征在于，所述颗粒状辅助材料通过粘合剂固定在过滤材料的表面上，特别地使用聚乙烯醋酸酯、聚乙烯醇、聚乙二醇、水溶性酯或醚、淀粉、淀粉衍生物和/或纤维素酯，特别地使用平均乙酰化程度为约0.3-1的醋酸纤维素。
14.根据权利要求1-13至少一项的香烟过滤嘴，其特征在于，薄膜材料的纤维、细丝或者薄膜在内部包含其他辅助材料用于改善特性。
15.根据权利要求14的香烟过滤嘴，其特征在于，所述其他辅助材料为软化剂、标签材料(Markierungsmittel)、颜料和/或稳定剂。
16.根据权利要求15的香烟过滤嘴，其特征在于，存在于纤维、细丝或者薄膜内的软化剂的量为5％-15％。
17.根据权利要求15或16的香烟过滤嘴，其特征在于，所述软化剂为三醋酸甘油酯、乙二醇二乙酸酯和/或柠檬酸二乙酯形式。
18.根据前述权利要求至少一项的香烟过滤嘴，其特征在于，涉及细丝漏斗(Filamenttrichter)的纤维重量(或细丝重量)/吸取阻力关系S大于约0.7，其中S值由下式算得：
S＝(mA//Δp7.8)/dpf[10m/daPA] (II)
其中mA表示纤维重量[g]，Δp[daPA]表示吸取阻力，dpf表示细丝纤度，吸取阻力由7.8mm的过滤嘴直径计算的数值确定，香烟过滤嘴硬度超过约90 Filtrona硬度。
19.根据权利要求18的香烟过滤嘴，其特征在于，纤维重量最大为10mg/mm过滤嘴长度和/或过滤材料的皱纹部分(Restkraeuselung)不超过值1.45，由此下面的式(III)成立：
IR＝10000×mA/(G×I)(III)，其中mA表示纤维重量[g]，G表示总纤度[g/10exp 4×m]，I表示过滤嘴长度[mm]。
20.根据权利要求19的香烟过滤嘴，其特征在于，皱纹部分值为约1.05-1.4，特别地为约1.1-1.3。
21.根据权利要求18-20至少一项的香烟过滤嘴，其特征在于，涉及细丝纤度的纤维重量(或细丝重量)/吸取阻力关系S最大为约2，特别地为约0.8-1.3。
22.根据权利要求18-21任一项的香烟过滤嘴，其特征在于，纤维重量(细丝重量)最少为约4mg/mm过滤嘴长度，特别地为5-8mg/mm过滤嘴长度。
23.根据权利要求18-22至少一项的香烟过滤嘴，其特征在于，Filtrona硬度为约90-95，特别地为约91-93。
24.根据前述权利要求至少一项的香烟过滤嘴，其特征在于，香烟过滤嘴包含光敏添加剂，特别地包含平均颗粒尺寸小于2μm的脱钛矿类型的精细颗粒二氧化钛形式。
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