CZ371896A3

CZ371896A3 - Cigarette filter

Info

Publication number: CZ371896A3
Application number: CZ963718A
Authority: CZ
Inventors: Calvin Woodings; William B Edwards Iii; Navin Gautam; Paul N Gauvin; Donald E Laslie; Kenneth A Newman
Original assignee: Courtaulds Fibres Holdings Ltd; Philip Morris Inc
Priority date: 1994-06-20
Filing date: 1995-06-19
Publication date: 1997-10-15
Also published as: RU2130279C1; CN1150746A; ATE173381T1; JPH10501975A; DE69506107D1; FI965077A0; EP0766519A1; CN1151107A; CZ371696A3; JPH10501416A; EP0766519B1; AU3270295A; BR9508060A; FI965076A7; ATE185686T1; US5839448A; GB9412311D0; WO1995035043A1; WO1995035044A1; EP0758853A1

Description

Vynález se týká materilů filtračních tělísek v cigaretových f i 1 třech..

Dosavadní.........stav techniky

Vláknové filtry pro cigarety jsou dobře známy. Jednou známou konstrukcí filtračního tělíska je koudel souvislých filarnentů, běžně f i lamě ritů acetátu celulózy, uspořádaných rovnoběžně s podélnou osou cigarety. U jiné známé konstrukce sestává tělísko filtru z plizováného nebo roztřepeného papíru ztlačeného do tvaru válečku. Takové konstrukce filtrů obsahují jeden filtrační element a lze je nazývat monofi 1try. Jinou známou konstrukcí filtru je tak zvaný duál (dvojitý) filtr sestávající ze dvou filtračních elementů, například papírového filtru směrem dovnitř a koudelového filtru směrem k vnějšku cigarety. Další známou konstrukcí je tak zvaný triple (trojitý) filtr, který se podobá filtru dvojitému s tou výjimkou, že mezí. oba uvedené filtrační elementy je vloženo určité množství aktivního uhlí nebo jiného materiálu.

papírových filtrech je známo, že jsou v odstraňování dehtu z tabákového kouře obecně účinnější než koudelové filtry. Vysoká účinnost odstraňování dehtu je obzvlášť žádoucí vzhledem k trendu k cigaretám s nízkým dehtem. Papírové filtry absorbují vlhkost z tabákového kouře při kouření cigarety a výsledkem je, že se stávají mokrými a snadno stlačitelnými a působí větším odporem proti průchodu kouře filtrem. Vnější konec cigaretového filtru se při kouření cigarety obecně zašpiní.. Je známo, že acetátové filtry mají obvykle lehce skvrnité, rovnoměrné zašpinění, zatímco papírové' filtry vykazují obvykle tmavší makovité zašpinění, které je vizuálně nežádoucí. Papírové monofiltry jsou výrobně obecně méně nákladné než acetátové koudelové filtry, i když je výrobní proces složitější, jelikož papír je levnější než acetát. Dvojité filtry jsou .zpravidla výrobně dražší než papírové nebo koudelové monofilt™ ry, jelikož výrobní proces je složitější a trojité filtry jsou ještě nákladnější. Úkolem vynálezu je poskytnout cigaretový filtr s vysokou účinností v odstraňování dehtu, který čelí alespoň některým z jmenovaných nedostatků spojených s takovými běžnými papírovými filtry, jejichž filtrační tělísko sestává z papíru.

.Podstata........vynalezu

Cigaretový filtr, spočívá podle vynálezu v tom, že tělísko filtru sestává z vodou smotané textilie, která obsahuje 1 y~ ocellovou stříž. Vynález se týká dále cigarety s takovým fi 1tr e rn.

Lyocellová vlákna jsou známé materiály a jejich výroba je popsána například v americkém patentevgéin spise čislo US-A4 24622 1. Jsou snadno biol octi cky odbouratelné. Jsou obchodním produktem společnosti Cortaulds plc pod obchodní značkou Tence i. . Vyr á bě jí se rozpuštěním celulózy v rozpouštědle a pr o11ačo váη í m do koagulační lázně, která slouží k vysrážení celulózy a k odplavení rozpouštědla z vlákna. Tento postup se také označuje jako zviáňování z rozpouštědla a lyocellová vlákna lze také nazývat jako celulózová vlákna zvlákněná z rozpouštědla. Celulózou je zpravidla buničina. Rozpouštědlem může být terciární amin-N-oxid, s výhodou N-methylmorfo 1 in~N~oxid, přičemž rozpouštědlo obsahuje zpravidla malý podíl vody. Je-li rozpouštědlem terciární amin-N-oxid, je koagulační lázní s výhodou vodní lázeň. Výrobky, které sestávají v podstatě z lyocellových vláken lze nazývat lyocellové výrobky. Způsob zvlákňování z rozpouštědla je nutno, odlišovat od jiných známých procesů výroby celulózových vláken, které spočívají na r o z k 1 a d u c h e m i c k é h o derivátu celulosy, například viskosový proces prudce tryskající vody ne bo z několika vláken nap říklad několika vrstev.

uspořádaných střížových. Použi je-li se dvou nebo

Smotávání vodou je proces vytváření textilie mechanickým sbalováním a vzájemným smyčkováním vláken do rouna za pomoci

Rouno může obecně sestávat z jedné vrstev rovnoběžně z lístkových roun.

mohou být vrstvy uspořádány tak, že vlákna leží navzájem rovnoběžně, nebo s výhodou tak, že vlákna v různých vrstvách leží pod různými úhly. Tento tvar konstrukce zajištuje rovnoměrnější fyzikální vlastnosti, například pevnost v natržení v rovině textilie v různých směrech. Rouno může sestávat alternativně z jedné nebo z několika vrstev, s výhodou z jedné vrstvy papíru a z jedné nebo z několika vrstev rovnoběžně uspořádaných střižových vláken. Papír může obsahovat 1yocellová vlákna a/nebo jiné typy vláken, například buničinová a acetátová vlákna samotná nebo ve směsi. Vodou smotané textilie obsahují málo pojivá nebo žádné pojivo. Procesy vodního smotávání a vodou smotané textilie jsou popsány v americkém patentovém spise číslo US-A 3 485706.

Vodou smotané textilie mohou sestávat výhradně nebo v podstatě zcela z lyocellových vláken. Alternativně může textilie sestávat ze směsi lyocellových vláken s jedním nebo s několika jinými typy vláken, známými pro použití na cigaretové filtry, například z vláken a c e t á t ů celulózy nebo z b u n i cínových vláken. Vrstvy, použité k vytvoření rouna, které je podrobeno smotávání vodou, mohou sestávat z jediného typu vlákna, nebo mohou sestávat ze směsi střižových vláken. Kompozice různých vrstev mohou být stejné nebo rozdílné. Vodou smetaná textilie může obsahovat hmotnostně nejméně 25 %, nejméně 50 % nebo nejméně 75 % lyocellových vláken.

Měrná hmotnost vodou smotávané textilie může být podobná jako u papíru používaného ve známých filtrech a obecně může činit 15 až 150 g/m², s výhodou 20 až 80 g/m². Počet, vrstev v rounu vláken podrobených vodnímu smotávání může být 1 až

10, s výhodou 1 až 5.

Titr lyocellových vláken a případně jiných vláken muže činit 0,05 až 20, s výhodou 1 až 5 decitex.

Vlákna, obsažená ve vodou smotávané textilií, jsou s výhodou fibrilováná. Lyocellová vlákna se mohou fibrilovat tím, že se podrobí mechanickému odírání ve vlhkém stavu v průběhu vodního srno tá vání. Výsledkem fibrilace je částečné oddělení tenkých fibril od tělesa vlákna, takže jednotlivá vlákna mají jakýsi chlupatý vzhled. Fibrilovaná vlákna mají větší povrch ve srovnání s vlákny nef1bri 1 ovánými a má se za to, že to může být výhodné k dosažení účinné filtrace.

Vodou smotáváná textilie je v tělísku filtru uspořádána tak, že podélná osa cigarety je rovnoběžná s generální rovinou textitie. Textilie je s výhodou plisovaná nebo roztřepená. Textilii lze do tvaru filtru uvádět běžným zařízením pro výrobu papírových filtrů. Zjistilo se, že vodou smotávaná textilie může být často zpracována na takovém zařízení rychleji než papír, což snižuje výrobní náklady.

Vodou smotávané textilie lze použít místo papíru k výrobě filtrů známých konstrukčních tvarů, například dvojitých, trojitých a zejména jednoduchých filtrů.

Zjistilo se, že cigaretový filtr podle vynálezu má vysokou filtrační účinnost (odstraňování částic) v porovnánmí se známými filtry z koudele celulozového acetátu a podobnou filtrační schopnost jako některé známé papírové filtry. Filtr podle vynálezu snižuje papírovou chuť nebo jinou nepříjemnou chuť cigarety. To je překvapující, neboť' lyocelová vlákna jsou celulózová. Je dobře známo, že konvenční druhy celulozových vláken, například buničina a viskosové hedvábí dodávají takovou papírovou chuť. Vizuelní vzhled (zašpinění) konce filtru podle vynálezu při kouření cigarety je porovnatelný s běžnými filtry z koudele acetátu celulózy a je zřetelně lepší než u běžných papírových filtrů, Filtr podle vynálezu si zachovává dobrou fyzikální odolnost (odolnost proti stlačení) a průtočnost pro vzduch při kouření cigarety. To je význačné pro filtry obsahující celulozová vlákna. Filtr podle vynálezu může být s výhodou monofiltr.

Vynález blíže objasňují, nijak však neomezují, následující příklady praktického provedení.

Příklady.......provedení.........vynálezu

P ř í k 1 a d 1

Lyocellové vlákno (1,7 decitex, 25 mm stříž, polomatné, produkt společnosti Cortaulds plc, obchodní značka Tedncel) se mykáním upraví na rouno. Spojí se dvě rouna a podrobí se vodnímu smotá vání pomocí 8 trysek s maximálním tlakem 10 MPa k vytvoření vodou smotané lyocellová textilie s měrnou hmotností 3 3 cf/rn^ . Pevnost v tahu textilie v podélném směru je 1,4 kg/cm a v příčném směru 0,87 kg/cm a tažnost v podélném směru je 24,1 % a v příčném směru 72,7 %,

Textilie se zvlní a upraví na cigaretový filtr v běžném výrobním zařízení na papírové filtry. Kvalita roubíku je posouzena jako výtečná. Vlastnosti filtračního roubíku ve srovnání s běžnými papírovými filtry a filtry z koudele celulózováho acetátu (CA) jsou vyznačeny na tabulce I (procenta koeficientů variace jsou uvedena v závorkách). Ve sloupci I je typ vlákna, ve sloupci II je hmotnost (g), ve sloupci III je obvod (mm), ve sloupci IV je odolnost roubíku proti tahu v mm vody, ve' sloupci V je pokles tlaku ve 2? mm průřezu roubíku filtru v mm vody, ve sloupci VI je fulktrační účinnost a ve sloupci

VI I j e t v r d o s t v % F i 11 r o n a .

Tabulka I

1	11	111	IV	V	VI	VII
Lyo c e1	1	0, 882	2 4,37	808	1 5 5	73	92, 1
(A)		(2,8)	(0,2)	(6,1)			(15,0)
l.,yo c e 1	1	0, 8 03	24,49	4 29	1 13	88	86, 1
( 8)		(1,9)	(0,2)	(3,7 )	(3,3)		(9,9)
P a ρ í r		0,857	2 4,48	433	1 19	76	89,6
		(0,7)	(0,2)	(2,7)	(2,9)		(9,8)
Koude1	CA			-	100	68	-
Koude1	CA	...	-	-	154	6 7	-
	Vyrobí se	cigarety s	1 yo c e 1	lovýrri (vzorek B)	, s papi rovým
a a c e t	a t ce	1 u 1 ó z	ovým filtrem a	vyhodnoť í	s e	subjektivními
z k o u š k a m i	kouření.. Výsledky vykazují subjektivní	paritu mezi
cigáře	t a m i	s i	yo cel 1ovým	a s papírovým filtrem,	ačkoli je po-

citováno. že model cigarety není optimální pro lyocellový fi 1tr . Výsledky jsou v tabulce II.

Tabulka II

Kouř Acetát	c e 1 u 1. ó z y	Lyo cel 1	Papi r
Dé1ka , mm	3 5,00	3 5,00	3 5,00
PTC dehet, mg/cigareta	4,5 0	4,40	3,8 0
TPM, mg/c i gareta	5,40	5,10	4,40
N i ko t i η , rng/cigareta	0,4 4	0, 37	0,32
Voda, mg/cigareta	0,4 3	0,3 9	0,3 3
Tahy na cigaretu	7,7	7,40	7,20
F i 1 t r a č η í ú č i η n o s t %	6 2,0	6 9,00	7 7,00
C i g a r e t a
Celková RTD, mm H2O	111,0	117,00	112,00

Doba statického hoření,min. 7,2

7,20 7,40 '7

F i i t r

CeÍková RTD, mm HzO 130,0

Dé1ka papi rového z ako n č e η ί, mm 3 2,0

V e n ti 1 a c e % 5 1,0

Pří klad 2

122,00

2,00

3,00

123,00

32,00

36,00

Lyocellová vlákna (1,7 dtex, 25 mm) se kladou k vytvoření rouna a podrobí se vodnímu smotávání na textilii popsanou v příkladu 1. Další vlastnosti textilie jsou uvedeny v tabulce III. Ve sloupci I je číslo vzorku, ve slupe i II lesk, ve sloupci III je charakteristika terče, ve sloupci IV je základní hmotnost (g/m²), ve sloupci V je tloušťka (mm).

Tabulka III

I I I I I I

Vzo~ r e k	Le s k v 1 á k n a	Terč	Základní hmotnost g./m²	Tloušťka mm
1'	11	I I I		IV	V
A	rn a t n é	3 4 g/rn²		3 3,2	0, 33
B	lesklé	34 g/m²		36,6	0, 36
c	lesklé	29 g/m²		3 0,5	0,33
D	lesklé	3 9 g,/m²		4 2,4	0,3 8
E	lesk 1 é	j a k 0 Β,	vysoká orientace MD	3 2,9	0, 39
F	lesklé	j a k 0 Β,	vysoký jehl. tlak	36,6	0,32
6	1 e s k 1 é	jako Β,	vys. stlačení/
		malá t1	aušťka	3 7,6	0,35
H	lesklé	j a k 0 Β,	s p é k á n 0 s papíre rn	5 9,0	0,34
I	lesklé	jako Β,	vyrazen ý	39,7	0,3 6
J	ma t né	jako A,	vyt ražený	35,6	0,34

MO podélný směr. Ve vzorku H, jsou lyocellová vlákna kladena s u <:: há na 1 y o c e 1 1 o v ý papír podrobeného vodnímu smotávání k vytvoření kompositu, pak Vzorky I a J jsou vyraženy vodním smotáváním při položení na pás s oky 24 mesh.

garetové filtry se vyrobí z roun A-J . Další výsledky obsahuje tabulka IV. Ve sloupci I je číslo vzorku, ve II je šířka pásu (mm), ve sloupci III je míra zvlnění.

koef i	i c i ent	va-
v	mm	vody	ří o r -
j ©	pokles	11 a -
ve	s 1	i o u p c i	XI I

ve sloupci IV je hmotnost (g), ve sloupci V je koeficient variace (%), ve sloupci VI je obvod roubíku (mm), ve sloupci VII je koeficient variace (%), ve sloupci VIII je odolnost proti tahu roubíku v mm vody (=R.TG), ve sloupci IX je koeficient variace (%), ve sloupci X je odolnost proti ta movaná pro obvod filtru 24,2 mm, ve sloupci XI je ku ve 27 mm průřezu roubíku filtru v mm vody a ve je filtrační účinnost měřená jako procento odstranění celkového část i cového materiálu.

Pomlčka znamená, že měření nebylo provedeno. Mírou zvlněni se rozumí hodnota nastavení zvlňovací síly na stroji v libovolných jednotkách. Každé rouno se přemění na filtry při třech silách zvlnění: při minimální síle, která vytvoří filtr s přijatelně nízkou změnou poklesu tlaku; při maximální síle, které by by i o možno použít bez roztříštění rouna; a uprostřed mezi těmito dvěma silami. Minimální a maximální síla definují schopnost ní rozsah materiálu.

Tabulka IV

I	I I	III	IV	V	VI	VI	VIII	IX	« X	XI	XII
A	200	275	0,779	1.8 Z	24.27 f	0.7 Z	469	3,4	477	-	-
		325	0,787		24.24 t	0.3 }	495	3,0	500	132,0	66
		375	0,771	1.4 »	24,19	0.4 1	490	3,4	489	-	-
B	200	275	0.386 z	1.5 t	24.31 f	0.3 1	482	5.3 z	495	-	-
		325	0,883	1.5 /	24,39	°;⁴	527	3.8 i	552	139.2 )	69
		375	0,898	1.3 z	24.43	0,4	612	3,0	648	-	-
C	200	250	0,751	1,9	24,12	0,3	356	5,2	349	-	-
		275	0.763 z	2,9 í	24.26	0.3	425	5.2 z	431	115,3	64
		325	0.717	1.3 Z	24.19 /	0.4	390	3,4 l	389	-	-
D	200	300	0.937 /		24,58	0.5	583	5.2 i	640	154,3	71
		350	0.926 )	1.0 t	24.61 t	0,5	623	2,9	689	-	-
		400	0.923 Z	1.7	24,74	0,6	641	M	732'	-	-
E	200	275	0,810	1.4 Z	24.24 Z	0,3	422	2,9	426	-	-
		325	0,820	1.3 i	24,28 Z	0.5 )	454	3,1	463	-	-
		3.75	0.820		24.,38	0,5 /	464	2,8 /	485	123,2	66
F	200	275	0.903 t		24,41	0,5	514	4,5 i	541	139,4	73
		325	0.910 1	1.2 t	24,46 Z	0,4	561	3.0	598	-	-
		375	0,913 t	b⁴	24.43 Z	0,5 Z	611	3.9 z	647	-	-
G	200	275	0.838 Z	v	24.42 í	0.4 z	482	4^6	509	-	-
		325	0.847 i	1.3	24,45 /	0.5	506	3.7 Z	538	132,0	68
		375	0.834 i	2.3 !	24.48 z	0.,5	520	4,1	557	-	-
H	200	290	1.362 /	0.8 i	24.58 z	0,9	-	-	-	-	-
		310	1.344 1	1.0	24,60 z	0.5 l	-	-	-	-·	-
		330	1.354 /	0.9 /	24.59 Z	0.4 Z	- '	-	-	-	-
I	200	275	0.904 /	h²	24,42 Z	0.5 1	489	2.9 Z	516	-	-
		325	0.917	2.3	24,48 Z	0,5	523	5,4	560	-	-
		375	0.895	1.3 t	24.53	0,6	522	3,5	566	140,3 /	70
J	200	275	0.845	1,2	24,06	0.3 1	387	3.2 /	374	-	-

Pro porovnání vzrůstá filtrační účinnost běžného 27 mm papírového konce lineárně z 65 % při RTG 60 mm vody do 90 % při RTD 200 mm. Filtrační účinnost běžného 27 mm acetátového konce je 59 % při RTD 100 mm, 67 % při RTD 152 mm a 72 % při RTD 195 mm.

Průmyslová využitelnost

Filtry pro cigarety, které nezpůsobují nepříjemnou papírovou chuť a jejich konec se při kouření nepříjemně nezabarvuje zašpiněním.

O

J—'

“ϋ	I
	3	o
	1	ΓΌ-		< rfs»
	σ 1
-< cz>	Xk í >	:-c	O O	40
Ó	•	c/x	;
□ !		r~
< rn\	I	LQ'	O	cn
zr	}	,^4		<o

N A

Claims

1. Cigaretový filtr, vyznačující se tím, že tělísko filtru sestává z vodou smotané textilie, která obsahuje lyocellovou stříž.

2. Cigaretový filtr podle nároku 1, vyznačující s e t í m, že základní měrná hmotnost vodou smotané textilie je 15 až 150 g/m².

3. Cigaretový filtr podle nároku 2, vyznačující s e t í m, že základní měrná hmotnost vodou smotané textilie je 20 až 80 g/m².

4. Cigaretový filtr podle nároku 2 až 3, v y z n a č u j íc í s e t í m, že vodou smotaná textilie je provedena tak, že rouno sestávající z 1 až 10 vrstev rovnoběžně uspořádaných vláken se podrobí vodnímu smotávání.

5. Cigaretový filtr podle nároku 4, vyznačující s e t í m, že rouno obsahuje 2 až 10 vrstev vláken položených na sebe v různých úhlech.

6. Cigaretový filtr podle nároku 1 až 5, vyznačující se t í m, že vodou smotaná textilie je provedena tak, že rouno sestávající z 1 nebo několik vrstev rovnoběžně uspořádaných vláken a vrstva papíru se podrobí vodnímu smotávání.

7. Cigaretový filtr podle nároku 1 až 6, vyznačuj íc í se t í m, že lyocellová vlákna jsou fibriíovaná.

8. Cigaretový filtr podle nároku 1 až 7, vyznačující se tím, že vodou smotaná textilie sestává v podstatě z lyocelových vláken.

9. Cigaretový filtr podle nároku 1 až 8, vyznačuj íc í se t í m, že je monofiltrem.

10. Cigaretový filtr podle nároku 1 až 9, vyznačující se t í m, že lyocellová vlákma jsou vyrobena protlačením roztoku celulózy v rozpouštědle obsahujícím terciární amin-N-oxid do vodní koagulační lázně.

11. Cigaretavyznačující se tím,že obsahuje filtr podle nároku 1 až 10.