EA013577B1 - Templated carbon fibers and their applications - Google Patents

Templated carbon fibers and their applications Download PDF

Info

Publication number
EA013577B1
EA013577B1 EA200800167A EA200800167A EA013577B1 EA 013577 B1 EA013577 B1 EA 013577B1 EA 200800167 A EA200800167 A EA 200800167A EA 200800167 A EA200800167 A EA 200800167A EA 013577 B1 EA013577 B1 EA 013577B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
carbon
precursor
fiber
shaped
template
Prior art date
Application number
EA200800167A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA200800167A1 (en
Inventor
Лисинь Лукэ Сюэ
Шучжун Чжуан
Лицюнь Юй
Джон Б. Пейн III
Original Assignee
Филип Моррис Продактс С.А.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Филип Моррис Продактс С.А. filed Critical Филип Моррис Продактс С.А.
Publication of EA200800167A1 publication Critical patent/EA200800167A1/en
Publication of EA013577B1 publication Critical patent/EA013577B1/en

Links

Classifications

    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F9/00Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments
    • D01F9/08Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments of inorganic material
    • D01F9/12Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof
    • D01F9/14Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F9/00Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments
    • D01F9/08Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments of inorganic material
    • D01F9/12Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof
    • D01F9/14Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments
    • D01F9/20Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from polyaddition, polycondensation or polymerisation products
    • D01F9/24Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from polyaddition, polycondensation or polymerisation products from macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A24TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24DCIGARS; CIGARETTES; TOBACCO SMOKE FILTERS; MOUTHPIECES FOR CIGARS OR CIGARETTES; MANUFACTURE OF TOBACCO SMOKE FILTERS OR MOUTHPIECES
    • A24D3/00Tobacco smoke filters, e.g. filter-tips, filtering inserts; Filters specially adapted for simulated smoking devices; Mouthpieces for cigars or cigarettes
    • A24D3/02Manufacture of tobacco smoke filters
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A24TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24DCIGARS; CIGARETTES; TOBACCO SMOKE FILTERS; MOUTHPIECES FOR CIGARS OR CIGARETTES; MANUFACTURE OF TOBACCO SMOKE FILTERS OR MOUTHPIECES
    • A24D3/00Tobacco smoke filters, e.g. filter-tips, filtering inserts; Filters specially adapted for simulated smoking devices; Mouthpieces for cigars or cigarettes
    • A24D3/04Tobacco smoke filters characterised by their shape or structure
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A24TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24DCIGARS; CIGARETTES; TOBACCO SMOKE FILTERS; MOUTHPIECES FOR CIGARS OR CIGARETTES; MANUFACTURE OF TOBACCO SMOKE FILTERS OR MOUTHPIECES
    • A24D3/00Tobacco smoke filters, e.g. filter-tips, filtering inserts; Filters specially adapted for simulated smoking devices; Mouthpieces for cigars or cigarettes
    • A24D3/06Use of materials for tobacco smoke filters
    • A24D3/062Use of materials for tobacco smoke filters characterised by structural features
    • A24D3/063Use of materials for tobacco smoke filters characterised by structural features of the fibers
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A24TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24DCIGARS; CIGARETTES; TOBACCO SMOKE FILTERS; MOUTHPIECES FOR CIGARS OR CIGARETTES; MANUFACTURE OF TOBACCO SMOKE FILTERS OR MOUTHPIECES
    • A24D3/00Tobacco smoke filters, e.g. filter-tips, filtering inserts; Filters specially adapted for simulated smoking devices; Mouthpieces for cigars or cigarettes
    • A24D3/06Use of materials for tobacco smoke filters
    • A24D3/16Use of materials for tobacco smoke filters of inorganic materials
    • A24D3/163Carbon
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01DMECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/253Formation of filaments, threads, or the like with a non-circular cross section; Spinnerette packs therefor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Inorganic Fibers (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)

Abstract

A carbon fiber is disclosed with a template derived shape and method for making the same by (a) mixing a precursor 30 with a fibrous template 26A, (b) forming the mixture into a pre-determined shape, (c) curing the mixture to form a precursor composite, (d) carbonizing the precursor composite, and (e) decomposing the fibrous template.

Description

Предпосылки создания изобретенияBACKGROUND OF THE INVENTION

Углеродные волокна имеют широкий ряд применений. Например, ϋδ 6387479 и ϋδ 6277771 описывают их использование для армирования композитных материалов. Дополнительно ϋδ 6037400 описывает их использование в электроволновой защите. Кроме того, еще ϋδ 6162533 описывает их использование в электродной конструкции. Другие применения также являются хорошо известными, как описано в прототипе. Например, активированные углеродные волокна используются в качестве фильтрационного материала для разделения газов (включая удаление составляющих газовой фазы из сигаретного дыма), каталитической адсорбции, очистки сбросовых потоков или загрязненных паров и устранения неприятного запаха.Carbon fibers have a wide range of applications. For example, ϋδ 6387479 and ϋδ 6277771 describe their use for reinforcing composite materials. Additionally, ϋδ 6037400 describes their use in microwave protection. In addition, ϋδ 6162533 also describes their use in the electrode structure. Other applications are also well known, as described in the prototype. For example, activated carbon fibers are used as filter media for gas separation (including the removal of gas phase constituents from cigarette smoke), catalytic adsorption, purification of waste streams or contaminated vapors, and elimination of unpleasant odors.

Углеродные изделия в настоящее время получаются карбонизацией материалов предшественника, таких как нефтяные пеки, полиакрилонитрил, целлюлоза и фенольные смолы. Например, ϋδ 4917835 на имя Ьеат и др. раскрывает способ получения пористых формованных углеродных материалов на основе фенольных смол. Однако плохие реологические и механические свойства материалов - предшественников углерода ограничивают получение и переработку углеродных волокон в желаемые формы. Кроме того, плохие механические свойства предшественников или получаемых углеродных волокон также ограничивают формование подходящей среды для фильтрационных применений.Carbon products are currently obtained by carbonization of precursor materials such as petroleum sands, polyacrylonitrile, cellulose and phenolic resins. For example, ϋδ 4917835 in the name of Beat et al. Discloses a method for producing porous molded carbon materials based on phenolic resins. However, the poor rheological and mechanical properties of carbon precursor materials limit the production and processing of carbon fibers into desired forms. In addition, the poor mechanical properties of the precursors or the resulting carbon fibers also limit the formation of a suitable medium for filtration applications.

Углерод известен для использования в элементах сигаретного фильтра, благодаря его способности фильтровать или удалять составляющие из выдыхаемого дыма. В частности, активированный уголь имеет склонность снижать уровни некоторых компонентов газовой фазы, присутствующих в выдыхаемом дыме, что приводит к изменению органолептических и токсикологических свойств такого дыма.Carbon is known for use in cigarette filter elements due to its ability to filter or remove constituents from exhaled smoke. In particular, activated carbon tends to lower the levels of certain components of the gas phase present in exhaled smoke, which leads to a change in the organoleptic and toxicological properties of such smoke.

Примеры сегментов фильтра, содержащих активированный уголь, описаны в ϋδ 2881770 на имя Точеу, ϋδ 3353543 на имя δρΓοχΊΙ и др., ϋδ 3101723 на имя δе1^дтаη и др. и υδ 4481958 на имя Вашет и др. Некоторые коммерчески доступные фильтры имеют частицы или гранулы углерода, такого как активированный уголь, в отдельности или диспергированные в жгуте ацетатцеллюлозного волокна, другие коммерчески доступные фильтры имеют углеродные нити, диспергированные в них, тогда как еще другие коммерчески доступные фильтры имеют так называемые конструкции «заглушка-пространствозаглушка», «фильтр с полостью» или «тройной фильтр». Примерами коммерчески доступных фильтров являются δθδ IV двойной твердый фильтр из древесного угля и тройной твердый фильтр из древесного угля от фирмы ИИтопа 1и1т1па1юпа1, Ь1б., тройной фильтр с полостью от фирмы Ваитдабпет и АСТ от фирмы ИНтопа 1п1т1ла1юпа1, Ь1б. Подробности рассмотрения свойств и состава сигарет и фильтров раскрыты в ϋδ 5404890 и ϋδ 5568819 на имя Оепбу и др., описания которых приводятся в качестве ссылки.Examples of filter segments containing activated carbon are described in ϋδ 2881770 in the name of Tocheu, ϋδ 3353543 in the name of δρΓοχΊΙ and others, ϋδ 3101723 in the name of δе1 ^ дтаη and others, and υδ 4481958 in the name of Vashet et al. Some commercially available filters have particles or carbon granules, such as activated carbon, individually or dispersed in a cellulose acetate tow, other commercially available filters have carbon filaments dispersed in them, while other other commercially available filters have so-called stub-space designs gas plug ”,“ filter with a cavity ”or“ triple filter ”. Examples of commercially available filters are δθδ IV a double solid charcoal filter and a triple solid charcoal filter from ITopa 1i1t1pa1yupa, b1b., A triple filter with a cavity from Waitabpet and AST from Intopa 1p1t1la1yupa, b1b. Details of the consideration of the properties and composition of cigarettes and filters are disclosed in ϋδ 5404890 and ϋδ 5568819 in the name of Oepbu and others, the descriptions of which are given by reference.

Было бы желательно создать сигаретный фильтр, содержащий углеродные волокна и/или другие материалы, способные абсорбировать и/или адсорбировать компоненты газовой фазы, при создании благоприятной переработки, обработки, абсорбции/адсорбции, разбавления и, в случае сигаретных фильтров, характеристик вытяжки, с тем, чтобы быть подходящими для потребителей. Однако ни один способ, который существует в настоящее время, не обеспечивает такой фильтр. Кроме того, коммерчески доступные активированные угли и молекулярные сита обычно находятся в гранулированной и порошковой формах. Материалы в указанных формах не сохраняют когезию продукта, так как гранулы и зерна имеют тенденцию осаждаться после набивки внутрь сигаретного фильтра. Поэтому также желательно получить волокна из активированного угля с улучшенной целостностью продукта.It would be desirable to provide a cigarette filter containing carbon fibers and / or other materials capable of absorbing and / or adsorbing gas phase components while creating favorable processing, processing, absorption / adsorption, dilution, and, in the case of cigarette filters, drawing characteristics so that to be suitable for consumers. However, no method that currently exists provides such a filter. In addition, commercially available activated carbons and molecular sieves are usually found in granular and powder forms. The materials in these forms do not preserve the cohesion of the product, since granules and grains tend to precipitate after packing inside a cigarette filter. Therefore, it is also desirable to obtain activated carbon fibers with improved product integrity.

Краткое описание изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Согласно варианту данного изобретения разрабатываются углеродное волокно и волокна из активированного угля с желаемыми формами поперечного сечения при создании их форм от предварительно формованных шаблонов.According to an embodiment of the present invention, carbon fiber and activated carbon fiber with the desired cross-sectional shapes are developed when creating their shapes from preformed patterns.

Кроме того, в соответствии с вариантом изобретения создаются формованные углеродные волокна, которые имеют преимущества в армировании материалов, электрических и других применениях.Furthermore, in accordance with an embodiment of the invention, molded carbon fibers are created that have advantages in reinforcing materials, electrical and other applications.

Кроме того, еще в соответствии с предпочтительным вариантом изобретения обеспечиваются фасонные волокна из активированного угля с желаемыми формами поперечного сечения, которые создают эффективный сигаретный фильтр с высокой выработкой ОДМ, низким падением давления и улучшенной эффективностью удаления газовой фазы. Предпочтительные фасонные формы включают (но не ограничиваясь этим) многолепестковые формы, такие как трехлепестковая форма и четырехлепестковая форма, ν-образная форма, стилизованная Ι-образная форма или вложенная стилизованная Ι-образная форма, Собразная форма и неправильная форма.In addition, in accordance with a preferred embodiment of the invention, activated carbon shaped fibers with desired cross-sectional shapes are provided that provide an effective cigarette filter with high ODM production, low pressure drop and improved gas phase removal efficiency. Preferred shaped shapes include, but are not limited to, multi-leaf shapes, such as a three-leaf shape and a four-leaf shape, a ν-shape, a stylized Ι shape, or a nested stylized Ι shape, a Shaped shape and an irregular shape.

Кроме того, согласно предпочтительному варианту изобретения материал из активированного углеродного волокна формуется с регулируемыми ориентацией волокон и плотностью упаковки, которые являются критическими для достижения исключительных характеристик в различных применениях. Предварительно формованные шаблоны обеспечиваются карбонизующимся материалом и могут быть переработаны в тканые и нетканые формы с желаемой ориентацией волокон и плотностью упаковки. Активированный углеродный фильтрационный материал с регулируемыми ориентацией волокон и плотностью упаковки может быть затем образован при отверждении, карбонизации и активации углеродных волокон или волокон из карбонизующегося предшественника.In addition, according to a preferred embodiment of the invention, the activated carbon fiber material is formed with adjustable fiber orientation and packing density, which are critical for achieving exceptional performance in various applications. Preformed patterns are provided with carbonizable material and can be processed into woven and non-woven shapes with the desired fiber orientation and packing density. The activated carbon filter material with adjustable fiber orientation and packing density can then be formed by curing, carbonizing and activating carbon fibers or fibers from a carbonizable precursor.

Кроме того, в соответствии с предпочтительным вариантом данного изобретения фасонные углеIn addition, in accordance with a preferred embodiment of the present invention, shaped coal

- 1 013577 родные волокна с регулируемыми формами поперечного сечения обеспечивают сигаретные фильтры, которые являются эффективными в снижении содержания компонентов газовой фазы во вдыхаемом дыме.- 1 013577 native fibers with adjustable cross-sectional shapes provide cigarette filters that are effective in reducing the content of gas phase components in inhaled smoke.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Новые характеристики и преимущества настоящего изобретения в дополнение к указанным выше будут очевидными для специалистов в данной области техники из прочтения следующего подробного описания в сочетании с прилагающимися чертежами, на которых подобные обозначения относятся к подобным частям, и на которых на фиг. 1 представлен вид сбоку в разрезе сигареты с ее частями, отброшенными для показа внутренних деталей, включая фильтр заглушка-пространство-заглушка с углеродным фильтром согласно настоящему изобретению;New features and advantages of the present invention, in addition to the above, will be apparent to those skilled in the art from reading the following detailed description in conjunction with the accompanying drawings, in which like symbols refer to like parts, and in which in FIG. 1 is a sectional side view of a cigarette with parts discarded to show internal parts, including a plug-space-plug filter with a carbon filter according to the present invention;

на фиг. 2 представлен вид сбоку в разрезе сигареты с ее частями, отброшенными для показа внутренних деталей, включая фильтр заглушка-пространство с углеродным фильтром согласно настоящему изобретению;in FIG. 2 is a sectional side view of a cigarette with parts discarded to show internal parts, including a plug-space filter with a carbon filter according to the present invention;

на фиг. 3 представлено поперечное сечение шаблона, покрытого и пропитанного предшественником;in FIG. 3 is a cross-sectional view of a template coated and impregnated with a precursor;

на фиг. 4 представлено поперечное сечение шаблона с предшественником после очистки шаблона;in FIG. 4 shows a cross section of a template with a predecessor after cleaning the template;

на фиг. 5 представлено поперечное сечение трехлепесткового шаблона волокна согласно настоящему изобретению;in FIG. 5 is a cross-sectional view of a three-leaf fiber pattern according to the present invention;

на фиг. 6 представлено поперечное сечение четырехлепесткового шаблона волокна согласно настоящему изобретению;in FIG. 6 is a cross-sectional view of a four-leaf fiber pattern according to the present invention;

на фиг. 7 представлено поперечное сечение ν-образного шаблона волокна согласно настоящему изобретению;in FIG. 7 is a cross-sectional view of an ν-shaped fiber pattern according to the present invention;

на фиг. 8 представлено поперечное сечение 1-образного шаблона волокна согласно настоящему изобретению;in FIG. 8 is a cross-sectional view of a 1-shaped fiber pattern according to the present invention;

на фиг. 9 представлено поперечное сечение С-образного шаблона волокна согласно настоящему изобретению;in FIG. 9 is a cross-sectional view of a C-shaped fiber pattern according to the present invention;

на фиг. 10 представлено поперечное сечение шаблона волокна неправильной формы согласно настоящему изобретению;in FIG. 10 is a cross-sectional view of an irregularly shaped fiber pattern according to the present invention;

на фиг. 11 представлен вид в перспективе двух из четырех углеродных волокон, которые остаются после карбонизации предшественника и разложения четырехлепесткового шаблона, показанного на фиг. 3 и 4;in FIG. 11 is a perspective view of two of the four carbon fibers that remain after carbonization of the precursor and decomposition of the four-leaf template shown in FIG. 3 and 4;

на фиг. 12 представлен график, показывающий выработку акролеина в затяжке сигарет 1К4Е и сигарет с фильтрами, выполненными согласно настоящему изобретению; и на фиг. 12 представлен график, показывающий выработку 1,3-бутадиена в затяжке сигарет 1К.4Е и сигарет с фильтрами, выполненными согласно настоящему изобретению.in FIG. 12 is a graph showing acrolein production in puff of 1K4E cigarettes and filter cigarettes made according to the present invention; and in FIG. 12 is a graph showing the production of 1,3-butadiene in puffs of 1K.4E cigarettes and filter cigarettes made according to the present invention.

Подробное описание предпочтительного вариантаDETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT

Предпочтительный вариант настоящего изобретения теперь будет описан со ссылкой на чертежи.A preferred embodiment of the present invention will now be described with reference to the drawings.

На фиг. 1 показан фильтр заглушка-пространство-заглушка. Сигарета 10 содержит первую заглушку 12, пространство 14, вторую заглушку 16, табак 18 и бумагу 20. Фильтр заглушка-пространствозаглушка примыкает к табаку 18. Пользователь зажигает конец с бумагой 20 и табаком 18 на конце, противоположном от фильтра. Воздух и дисперсный материал затем вытягиваются к фильтру пользователем. Пространство 14 может быть заполнено материалом 22, таким как углерод, и может иметь пустоты, каналы или отверстия 24.In FIG. 1 shows a stub-space-stub filter. The cigarette 10 comprises a first plug 12, a space 14, a second plug 16, tobacco 18 and paper 20. The filter plug-space plug is adjacent to the tobacco 18. The user lights the end with paper 20 and tobacco 18 at the end opposite from the filter. Air and particulate material are then drawn to the filter by the user. The space 14 may be filled with material 22, such as carbon, and may have voids, channels or openings 24.

Возможны другие компоновки фильтра. Например, на фиг. 2 показано устройство фильтра заглушка-пространство. Фильтр является подобным фильтру, показанному на фиг. 1, но сигарета 10 взамен содержит заглушку 12, пространство 14, табак 18 и бумагу 20. Фильтр заглушка-пространство примыкает к табаку 18. Подобно варианту, показанному на фиг. 1, пространство 14 может быть заполнено материалом, таким как углерод 22, и может иметь пустоты, каналы или отверстия 24.Other filter arrangements are possible. For example, in FIG. 2 shows a stub-space filter device. The filter is similar to the filter shown in FIG. 1, but the cigarette 10 instead contains a plug 12, a space 14, tobacco 18 and paper 20. The filter plug-space is adjacent to the tobacco 18. Like the embodiment shown in FIG. 1, space 14 may be filled with material, such as carbon 22, and may have voids, channels, or openings 24.

Согласно предпочтительному варианту данного изобретения фасонные углеродные волокна получаются при загрузке материалов предшественника углерода, таких как фенольные смолы, в шаблоны формования волокон, выполненные из материалов с низким выходом углерода, таких как полипропилен, которые содержат продольные каналы, как будет рассмотрено подробно ниже в отношении фиг. 3 и 4; отверждении загруженных предшественников углерода внутри каналов шаблонов с образованием композитных предшественников волокон; карбонизации композитных предшественников волокон в инертной атмосфере или в вакууме; и разложении форморегулирующих шаблонов с образованием фасонных углеродных волокон с регулируемыми формами поперечного сечения, как будет рассмотрено подробно ниже в отношении фиг. 11.According to a preferred embodiment of the present invention, shaped carbon fibers are obtained by loading carbon precursor materials, such as phenolic resins, into fiber forming patterns made of low carbon yield materials, such as polypropylene, which contain longitudinal channels, as will be discussed in detail below with respect to FIG. . 3 and 4; curing the loaded carbon precursors within the channels of the patterns to form composite fiber precursors; carbonization of composite fiber precursors in an inert atmosphere or in vacuum; and decomposing the shape-adjusting patterns to form shaped carbon fibers with adjustable cross-sectional shapes, as will be discussed in detail below with respect to FIG. eleven.

Шаблон волокон 26 может иметь поперечное сечение с формой, включающей (но не ограничиваясь этим) формы, показанные на фиг. 5-10, которые могут быть описаны как трехлепестковая форма, четырехлепестковая форма, ν-образная форма, стилизованная Ι-образная форма или вложенная стилизованная Ι-образная форма, С-образная форма и неправильная форма, соответственно. Шаблоны могут бытьThe fiber pattern 26 may have a cross section with a shape including (but not limited to) the shapes shown in FIG. 5-10, which may be described as a three-leaf shape, four-leaf shape, ν-shape, stylized Ι-shape or nested stylized Ι-shape, C-shape and irregular shape, respectively. Patterns may be

- 2 013577 формованными и полученными с помощью экструзии, прядения или другим способом формования, как описано, например, в И8 5057368 на имя Ьагдтаи и др. Шаблон 26 может быть выполнен из любого полимерного материала и может оставлять только незначительное количество остатка, например, нулевой выход угля, при термическом разложении. Предпочтительным материалом шаблона 26 является полипропилен (НИ). Форма поперечного сечения шаблона 26 обеспечивает продольные каналы 26, которые могут быть непрерывными и которые открыты к поверхности шаблона 26.- 013577 molded and obtained by extrusion, spinning or another molding method, as described, for example, in I8 5057368 in the name of Lagdai and others. Template 26 can be made of any polymeric material and can leave only a small amount of residue, for example, zero coal yield during thermal decomposition. The preferred template material 26 is polypropylene (NI). The cross-sectional shape of the template 26 provides longitudinal channels 26 that can be continuous and which are open to the surface of the template 26.

Предшественник углерода 30 может содержать твердые частицы, гели, пены, жидкости или их смеси, которые дают углеродные или углеродистые материалы при нагревании при температуре карбонизации в инертной атмосфере или в вакууме. Подходящие материалы указанных классов включают (но не ограничиваясь этим) фенольную смолу, нефтяные пеки, полиакрилонитрил, целлюлозу, производные целлюлозы, поливинилацетат (ПВА) и их смеси. Молекулярные сита, цеолиты и силикаты или другие дополнительные неорганические материалы могут быть включены в смесь для модификации порораспределения конечных углеродистых продуктов. Предложенными фенольными смолами могут быть неотвержденные или частично отвержденные смолы новолачного типа с присутствием отверждающих агентов или резольного (самоотверждающегося) типа, или их смеси. В смеси дисперсная частично отвержденная смола, как описано в И8 4917835 на имя Ьеат и др., может использоваться, как описано, или только для связывания компонентов.The carbon precursor 30 may contain solids, gels, foams, liquids, or mixtures thereof, which produce carbon or carbon materials when heated at a carbonization temperature in an inert atmosphere or in vacuum. Suitable materials of these classes include, but are not limited to, phenolic resin, petroleum pitch, polyacrylonitrile, cellulose, cellulose derivatives, polyvinyl acetate (PVA), and mixtures thereof. Molecular sieves, zeolites and silicates or other additional inorganic materials may be included in the mixture to modify the distribution of the final carbon products. Proposed phenolic resins may be uncured or partially cured novolac type resins with the presence of curing agents or a resol (self-curing) type, or a mixture thereof. In the mixture, the particulate partially cured resin, as described in I8 4917835 in the name of Beat et al., Can be used as described, or only to bind the components.

Предшественник 30 смешивается с шаблонами волокон согласно хорошо известной технологии, как описано в И8 6584979 и И8 5772768 на имя Хие и др.Precursor 30 is mixed with fiber patterns according to well-known technology, as described in I8 6584979 and I8 5772768 in the name of Hie et al.

Как показано на фиг. 5-10, шаблоны 26-26Е имеют пустоты или каналы 28. Предшественник 30 загружается в каналы 28 смешением фасонных шаблонов 26-26Е с предшественником 30 в контейнере (не показано). Например, на фиг. 3 показана загрузка четырехлепесткового шаблона 26А предшественником 30. Шаблон сначала помещают, погружают, бросают или протаскивают через контейнер, содержащий предшественник (не показано). Некоторые уровни перемешивания или вращения контейнера могут быть необходимы для достижения гомогенной пропитки каналов, как показано в родственной заявке ϋδ 10/294346, приведенной здесь в качестве ссылки. Массовое отношение предшественника углерода к полипропиленовому шаблону, также называемое показателем загрузки, находится, предпочтительно, (но без ограничения) в интервале 0,25-2. Когда в качестве предшественников углерода используются гели, суспензии или вязкие жидкости, некоторое количество жидкого растворителя, такого как этанол, может использоваться для регулирования вязкости для обеспечения гомогенной пропитки.As shown in FIG. 5-10, patterns 26-26E have voids or channels 28. Precursor 30 is loaded into channels 28 by mixing shaped patterns 26-26E with predecessor 30 in a container (not shown). For example, in FIG. 3 shows the loading of the four-leaf template 26A by the precursor 30. The template is first placed, immersed, dropped or dragged through a container containing the precursor (not shown). Some levels of mixing or rotation of the container may be necessary to achieve a homogeneous impregnation of the channels, as shown in the related application ϋδ 10/294346, incorporated herein by reference. The mass ratio of the carbon precursor to the polypropylene pattern, also called the loading index, is preferably (but not limited to) in the range of 0.25-2. When gels, suspensions or viscous liquids are used as carbon precursors, a certain amount of a liquid solvent, such as ethanol, can be used to adjust the viscosity to ensure homogeneous impregnation.

Как дополнительно показано на фиг. 3, снаружи канала 28 может быть расположен избыток предшественника 30, который может быть удален с наружной стороны шаблона 26 А любым хорошо известным способом, включая (но не ограничиваясь этим) споласкивание, промывку в растворителе, протирку, дренирование или обдувку. Например, избыток предшественника 30, который остается снаружи каналов 28 или на шаблоне 26, может быть удален протиранием филаментов бумажным полотенцем, прокладкой, тканью или другим подходящим средством, содержащим растворитель, такой как этанол. После указанной операции предшественник 30 остается в канале 28, как показано на фиг. 4.As further shown in FIG. 3, an excess of the precursor 30 may be located outside the channel 28, which can be removed from the outside of the template 26A by any well-known method, including (but not limited to) rinsing, washing in a solvent, wiping, draining or blowing. For example, the excess precursor 30 that remains outside the channels 28 or on the template 26 can be removed by wiping the filaments with a paper towel, pad, cloth, or other suitable means containing a solvent, such as ethanol. After this operation, the precursor 30 remains in the channel 28, as shown in FIG. 4.

Условия отверждения могут быть выбраны так, что шаблон 26 сохраняет структурную и/или химическую целостность, тогда как предшественник углерода 30 отверждается внутри шаблона 26 с образованием нетекучей смолы. Условия могут быть выбраны на основе компонентов в предшественнике углерода, особенно, неотвержденных компонентов, используемых в качестве связующего. Как показано, например, в табл. 1, ПП-шаблоны и предшественник углерода на основе фенольной смолы могут быть использованы для осуществления настоящего изобретения. Предшественник может быть отвержден при нагревании в атмосфере при температуре от приблизительно 120 до 160°С в течение приблизительно 1560 мин. Некоторое количество кислоты может быть добавлено к фенольным предшественникам для ускорения отверждения.Curing conditions can be chosen so that the template 26 retains structural and / or chemical integrity, while the carbon precursor 30 cures within the template 26 to form a non-flowing resin. Conditions can be selected based on the components in the carbon precursor, especially the uncured components used as the binder. As shown, for example, in table. 1, PP templates and a phenolic resin carbon precursor can be used to implement the present invention. The precursor can be cured by heating in the atmosphere at a temperature of from about 120 to 160 ° C for about 1560 minutes. A certain amount of acid may be added to the phenolic precursors to accelerate curing.

На стадии карбонизации отвержденные композитные предшественники волокон могут быть нагреты в инертной среде и/или в вакууме с разложением шаблона и с обеспечением получения из предшественника углерода фасонных углеродных волокон 32, как показано на фиг. 11. Например, карбонизация может быть осуществлена при нагревании предшественника углерода до температуры в интервале приблизительно 600-950°С в течение приблизительно от 30 мин до 4 ч, хотя температура и время могут варьироваться для достижения желаемых результатов в любой конкретной ситуации. На фиг. 11 показаны формованные углеродные волокна 32, которые остаются после разложения шаблона, показанного на фиг. 3 и 4. Формованные углеродные волокна 32 получают свои формы от форм шаблонов 26 и поэтому могут также называться «фасонными углеродными волокнами». Части 34 могут оставаться в зоне между расширениями 26А, которые очистка не удаляет.In the carbonization step, the cured composite fiber precursors can be heated in an inert medium and / or in vacuum to decompose the template and to provide shaped carbon fibers 32 from the carbon precursor, as shown in FIG. 11. For example, carbonization can be carried out by heating the carbon precursor to a temperature in the range of about 600-950 ° C. for about 30 minutes to 4 hours, although the temperature and time can vary to achieve the desired results in any particular situation. In FIG. 11 shows the molded carbon fibers 32 that remain after decomposition of the template shown in FIG. 3 and 4. Molded carbon fibers 32 derive their shapes from the shapes of patterns 26 and therefore may also be referred to as “shaped carbon fibers”. Parts 34 may remain in the area between extensions 26A that the cleaning does not remove.

В табл. 1 приводятся 7 примеров, выполненных с использованием различных шаблонов и условий переработки с получением различных каналов. В примерах карбонизация может быть осуществлена при нагревании материалов в токе азота или аргона при температуре приблизительно 850°С в течение приблизительно 1-2 ч, где используются предшественник углерода на основе фенольной смолы и ППшаблон. Выходы углерода находятся обычно в интервале 10-40% мас. в зависимости от ПП-содержания композитных предшественников.In the table. 1, 7 examples are presented using various patterns and processing conditions to produce different channels. In the examples, carbonization can be carried out by heating the materials in a stream of nitrogen or argon at a temperature of about 850 ° C for about 1-2 hours, where a carbon precursor based on a phenolic resin and PP template are used. The carbon yields are usually in the range of 10-40% wt. depending on the PP content of composite precursors.

- 3 013577- 3 013577

Таблица 1. Углеродные изделия, полученные в соответствии с настоящим изобретениемTable 1. Carbon products obtained in accordance with the present invention

Пример способа Method example Фасонное волокно Shaped Fiber Матрица Matrix Показатель загрузки Index downloads Отверждение при 150&СCuring at 150 ° C Карбонизация при 850°С Carbonation at 850 ° C Углеродное волокно The carbon fiber ВД/мхм WD / MXM мин. min ч h Выход, % Exit, % Форма The form НД/мкм ND / μm 1 one С-2Зденье/филамент S-2Hard / filament 33-36 33-36 0,48 0.48 40 40 2 2 33 33 Круглая Round 43-57 43-57 2 2 Неправильное-16 денье/филамент Wrong - 16 denier / filament 15-75 15-75 0,60 0.60 15 fifteen 2 2 23 23 Неправильная Wrong 10-50 10-50 4 4 Трехлелестковое-24 денье/филамент Trilobal-24 denier / filament 26-40 26-40 0,76 0.76 15 fifteen 2 2 22 22 Пентагональная Pentagonal 24-50 24-50 5 5 С-24денье/филамент C-24day / filament 34-37 34-37 0, 38 0, 38 30 thirty 1 one 10 10 Круглая Round 40-60 40-60 б b С-24денье/филамент C-24day / filament 34-37 34-37 0,81 0.81 30 thirty 1 one 17 17 Круглая Round 40-60 40-60 7 7 ν-24денье/филамент ν-24day / filament 40-51 40-51 1/ 6 sixteen 15 fifteen 1 one 24 24 Треугольная Triangular 35-40 35-40 8 8 ν-24денье/филамент ν-24day / filament 40-51 40-51 1, 6 sixteen 15 fifteen 1 one 23 23 Треугольная Triangular 33-40 33-40

Для примеров полипропиленовый шаблон смешивают с предшественником углерода на основе фенольной смолы. Для примеров 7 и 8 Ε1ΘΗ используют в рецептуре фенольного предшественника для снижения вязкости. Используют шаблоны 16-24 денье/филамент (брО, которые содержат каналы с внутренним диаметром или внутренним размером (ВД) приблизительно 10-60 мкм. Шаблоны имеют показатель загрузки в интервале от 0,38 до 1,6. Отверждение имеет место при температуре приблизительно 150°С приблизительно за 15-40 мин. Для сокращения указанного времени отверждения к фенольному предшественнику может быть добавлено некоторое количество кислоты. Карбонизация осуществляется при температуре приблизительно 850°С приблизительно в течение 1-2 ч. Выходы углерода находятся обычно в интервале 10-24 мас.% в зависимости от ПП-содержания композитных предшественников. Углеродные волокна получают свою форму и наружный диаметр или наружный размер (НД) от формы и ВД шаблона, соответственно. Интервал, приведенный для НД и ВД, отражает гибкость шаблона и характеристики различных полостей 28. Например, некоторые из полостей имеют различные размеры в различных направлениях.For examples, the polypropylene pattern is mixed with a phenolic resin carbon precursor. For examples 7 and 8, Ε1ΘΗ is used in the formulation of the phenolic precursor to reduce viscosity. Use 16-24 denier / filament patterns (brOs that contain channels with an inner diameter or inner size (ID) of about 10-60 microns. The patterns have a loading index in the range of 0.38 to 1.6. Curing occurs at a temperature of approximately 150 ° C. in about 15-40 minutes To reduce the specified curing time, a certain amount of acid may be added to the phenolic precursor .. Carbonization is carried out at a temperature of approximately 850 ° C. for about 1-2 hours. o in the range of 10-24 wt.% depending on the PP content of the composite precursors. Carbon fibers get their shape and outer diameter or outer size (OD) from the shape and VD of the template, respectively. The interval given for ND and VD reflects the flexibility pattern and characteristics of various cavities 28. For example, some of the cavities have different sizes in different directions.

Следует отметить относительно табл. 1, что НД части углеродных волокон превышает ВД. Этот результат получается благодаря тому, что материал шаблона является гибким, и, таким образом, предшественник может усилить ВД, который был измерен перед загрузкой, снаружи. Кроме того, некоторое количество предшественника может находиться между расширяющимися частями шаблона, которые не используются в расчете ВД. Например, на фиг. 11 показаны зоны 34, которые не содержатся в ВД четырехлепестковой поверхности, но которые вносят вклад в достигнутый НД.It should be noted relative to the table. 1 that the ND of the carbon fiber part exceeds the VD. This result is due to the fact that the template material is flexible, and thus, the predecessor can strengthen the VD, which was measured before loading, from the outside. In addition, a certain amount of the precursor may be between the expanding parts of the template, which are not used in the calculation of VD. For example, in FIG. 11 shows zones 34 which are not contained in the VD of the four-petalled surface, but which contribute to the achieved ND.

Фасонные углеродные волокна могут быть активированы с образованием поглощающих материалов с высокой площадью поверхности для фильтрационных применений. Многие способы активации известны в литературе, такие как нагревание СО2 или водяным паром. Активация может быть достигнута при поддержании температуры в интервале приблизительно 800-950°С в течение приблизительно 30 мин. Например, фасонное углеродное волокно из примера 5 в табл. 1 может быть активировано СО2 при температуре приблизительно 950°С в течение приблизительно 30 мин. При 25% выгорания могут быть получены площадь поверхности по методу БЭТ 1557 м2/г и объем микропор (<20 А) 0,6415 см3/г. Эти значения являются сравнимыми со значениями гранул активированного угля на основе кокосового ореха, которые часто используются как поглотители в сигаретных фильтрах.Shaped carbon fibers can be activated to form absorbent materials with a high surface area for filtration applications. Many activation methods are known in the literature, such as heating with CO 2 or steam. Activation can be achieved by maintaining the temperature in the range of about 800-950 ° C for about 30 minutes. For example, shaped carbon fiber from example 5 in table. 1, CO 2 can be activated at a temperature of approximately 950 ° C. for approximately 30 minutes. At 25% burnup, the surface area by the BET method of 1557 m 2 / g and the micropore volume (<20 A) of 0.6415 cm 3 / g can be obtained. These values are comparable to those of coconut-based activated carbon granules, which are often used as absorbers in cigarette filters.

Модифицированные модели сигарет Ш4Е, содержащие 66 мг и 150 мг активированных фасонных углеродных волокон, получают с конфигурациями, показанными на фиг. 1 и 2, соответственно. Для 66 мг модели заглушка 12 имеет длину 12 мм, углеродное изделие 22 имеет длину 8 мм, и вторая заглушка 16 имеет длину 7 мм. Для 150 мг модели заглушка 12 имеет длину 10 мм и углеродное изделие 22 имеет длину 17 мм. Сигареты выкуриваются в ЕТС-условиях, когда химический состав дыма анализируется методами ИКСФП (ИК-спектроскопии с Фурье-преобразованием) и ГХ-МС (гель-хроматографии-массспектроскопии). Как показано в табл. 2-3 и на фиг. 12 и 13, фильтры, полученные в соответствии с настоящим изобретением, являются эффективными в снижении широкого ряда компонентов газовой фазы дыма при использовании для фильтрации сигаретного дыма.Modified C4E cigarette models containing 66 mg and 150 mg of activated shaped carbon fibers are prepared with the configurations shown in FIG. 1 and 2, respectively. For the 66 mg model, the cap 12 has a length of 12 mm, the carbon article 22 has a length of 8 mm, and the second cap 16 has a length of 7 mm. For the 150 mg model, plug 12 is 10 mm long and carbon product 22 is 17 mm long. Cigarettes are smoked under ЕТС conditions, when the chemical composition of the smoke is analyzed by the methods of ICPSP (IR spectroscopy with Fourier transform) and GC-MS (gel chromatography-mass spectroscopy). As shown in the table. 2-3 and in FIG. 12 and 13, the filters obtained in accordance with the present invention are effective in reducing a wide range of smoke gas phase components when used to filter cigarette smoke.

В табл. 2 стандартная сигарета 1К4Е сравнивается с сигаретой, содержащей углеродное изделие согласно настоящему изобретению, в условиях переработки, описанных в примере 5 из табл. 1. Сигарета Ш4Е представляет собой КеШиску-эталонную сигарету с фильтром, обеспеченным 111е ТоЬассо апб НеаИй Кскеатсй 1п81йи1е, Ишуегайу о£ Кеп1иску для исследовательских целей. В первом ряду табл. 2 представлены характеристики контрольного образца Ш4Е. которые являются относительно типичными характеристиками контрольной сигареты. Во втором и третьем рядах табл. 2 представлены характеристики модифицированных сигарет ТЕ-66-1 и ТЕ-66-2, соответственно, которые были получены в соответствии с настоящим изобретением, причем характеристики представлены как процентное отличие в характеристиках от контрольного образца 1К4Е. Модифицированные образцы ТЕ-66-1 и ТЕ-66-2 являются сигаретами со структурой, показанной на фиг. 1, в которой заглушка 12 составляет 12 мм, заглушка 16In the table. 2, a standard 1K4E cigarette is compared with a cigarette containing a carbon product according to the present invention under the processing conditions described in Example 5 of Table 1. 1. Cigarette SH4E is a KeShisku reference cigarette with a filter provided by the 111th Tobasso apb NeaI Kskeatsy 1p81y1e, Ishuegayu o Kep1isku for research purposes. In the first row of the table. 2 shows the characteristics of the control sample Ш4Е. which are relatively typical characteristics of a control cigarette. In the second and third rows of the table. 2 shows the characteristics of the modified TE-66-1 and TE-66-2 cigarettes, respectively, which were obtained in accordance with the present invention, the characteristics being presented as a percentage difference in characteristics from the control sample 1K4E. Modified samples of TE-66-1 and TE-66-2 are cigarettes with the structure shown in FIG. 1, in which the plug 12 is 12 mm, the plug 16

- 4 013577 составляет 7 мм, и углеродное изделие 24 составляет 5 мм в длину по оси. Углеродное изделие имеет массу 66 мг. Однако указанные значения являются только примерными, и могут быть выбраны любые длины и/или массы.- 4 013577 is 7 mm, and the carbon product 24 is 5 mm in length along the axis. The carbon product has a mass of 66 mg. However, the indicated values are only exemplary, and any lengths and / or masses can be selected.

В табл. 2 представлены ОДМ-значения для образца 1К4Р. Для данных образца 1Я4Р дается стандартное отклонение. Значения, представленные для модифицированных образцов ТР-66-1 и ТР-66-2, даются как изменение от 1Я4Р-стандарта. Изменение, которое превышает более чем в три раза стандартное отклонение 1Р4Р контрольного образца, считается значительным. Как показано в табл. 2, содержание ацетальдегида (АА), метанола (МеОН) и изопрена (Ι8ΟΡ) в общем дисперсном материале (ДМ) все снижаются в результате использования настоящего изобретения. Содержание цианида (НСЫ) слегка увеличивается, но незначительно.In the table. Figure 2 shows the ODM values for sample 1K4P. The standard deviation is given for sample data 1Я4Р. The values presented for the modified samples TP-66-1 and TP-66-2 are given as a change from the 1Я4Р-standard. A change that exceeds more than three times the standard deviation of the 1P4P control sample is considered significant. As shown in the table. 2, the contents of acetaldehyde (AA), methanol (MeOH) and isoprene (Ι8ΟΡ) in the total dispersed material (DM) are all reduced as a result of using the present invention. The content of cyanide (NSA) is slightly increasing, but slightly.

Таблица 2. Модифицированные образцы сигарет по сравнению с контрольным образцом сигаретыTable 2. Modified cigarette samples compared to a control cigarette

Образец Sample АА (ОДМ) AA (ODM) ΗΟΝ (ОДМ) ΗΟΝ (ODM) МеОН (ОДМ) Meon (ODM) Ι5ΟΡ (ОДМ) Ι5ΟΡ (ODM) ОДМ (мг) ODM (mg) Сопротивле ние всасыванию Resist nie suction Масса углеродного фильтра (мг) Carbon Filter Weight (mg) 1К4Е контрольный (ТРМхЮ'3) стандартное отклонение1K4E control (TRMhU ' 3 ) standard deviation 51,5 9,2 6,2 23,7 8% 4% 98% 8% 51.5 9.2 6.2 23.7 8% 4% 98% 8% 13,3 3% 13.3 3% 140 5% 140 5% 0,0 0,0 ТГ-66-1 TG-66-1 -43% 4% -35% -54% -43% 4% -35% -54% 7,2 7.2 162 162 66 66 ТГ-66-2 TG-66-2 -72% 9% -40% -62% -72% 9% -40% -62% 7,0 7.0 159 159 66 66

На фиг. 12 и 13 дополнительно показано, как образцы, модифицированные согласно настоящему изобретению, снижают выработку в затяжке акролеина и 1,3-бутадиена. На фиг. 12 показана выработка в затяжке акролеина модифицированных 1Я4Р сигарет по сравнению с образцами ТР-66 и ТР-150. На фиг. 13 показана выработка в затяжке 1,3-бутадиена модифицированных 1К4Р сигарет по сравнению с образцами ТР-66 и ТР-150.In FIG. 12 and 13 further illustrate how samples modified according to the present invention reduce the puff production of acrolein and 1,3-butadiene. In FIG. 12 shows the production of acrolein in a puff of modified 1H4P cigarettes in comparison with TP-66 and TP-150 samples. In FIG. Figure 13 shows the puff production of 1,3-butadiene of modified 1K4P cigarettes compared to TP-66 and TP-150 samples.

Например, на фиг. 12 показано количество акролеина в выдыхаемом дыме для различных затяжек ЬКЗ-Р Кеп1иску-эталонных сигарет и модифицированных образцов. Акролеин в сигаретном дыме определяется по отношению к одной затяжке. Сигареты выкуриваются с объемом затяжки 35 см3 двухсекундной продолжительности через каждые 60 с. Выработки акролеина в затяжке регистрируются для 8 определений 1К4Р, так же как и модифицированных образцов. Как показано на фиг. 12, первая затяжка составляет от 15 до 20% общей выработки 1Я4Р, но обычно около 0 для модифицированных образцов. Процесс затягивания повторяется более 7 раз в соответствии с хорошо известными и повторяемыми методами с получением графика, показанного на фиг. 12. Подобный метод используется для определения выработки 1,3-бутадиена.For example, in FIG. Figure 12 shows the amount of acrolein in exhaled smoke for various puffs of LKZ-R Keplisku-reference cigarettes and modified samples. Acrolein in cigarette smoke is determined in relation to one puff. Cigarettes are smoked with a puff volume of 35 cm 3 for two seconds every 60 s. Puff acrolein production is recorded for 8 1K4P determinations, as well as for modified samples. As shown in FIG. 12, the first puff is from 15 to 20% of the total output of 1H4P, but usually about 0 for modified samples. The tightening process is repeated more than 7 times in accordance with well-known and repeatable methods to obtain the graph shown in FIG. 12. A similar method is used to determine the production of 1,3-butadiene.

Как показано на фиг. 12 и 13, содержание составляющих газов увеличивается с каждой затяжкой в результате насыщения фильтра. Однако выработка акролеина и 1,3-бутадиена является ниже для образца, созданного с использованием настоящего изобретения. Действительно, выработка акролеина и 1,3бутадиена в образцах является почти нулевой для первых нескольких затяжек.As shown in FIG. 12 and 13, the content of the constituent gases increases with each puff as a result of saturation of the filter. However, the production of acrolein and 1,3-butadiene is lower for a sample created using the present invention. Indeed, the production of acrolein and 1,3 butadiene in the samples is almost zero for the first few puffs.

В табл. 3 дополнительно показаны преимущества настоящего изобретения. В первой колонке представлены характеристики и компоненты, общие для сигарет и сигаретного дыма. Во второй колонке, названной «1Я4Р стандартное отклонение», представлено стандартное отклонение некоторых компонентов газовой фазы, присутствующих в контрольной 1Я4Р-сигарете. В колонках, названных ТР-66 и ТР-150, представлены изменения в уровнях содержания компонента в газе как результат использования фильтров, выполненных в соответствии с настоящим изобретением, и, в частности, примером 5 из таблицы 1.In the table. 3 further shows the advantages of the present invention. The first column presents the characteristics and components common to cigarettes and cigarette smoke. The second column, entitled “1H4P standard deviation”, presents the standard deviation of some components of the gas phase present in the control 1H4P cigarette. The columns named TP-66 and TP-150 show the changes in the levels of the component in the gas as a result of the use of filters made in accordance with the present invention, and in particular, example 5 of table 1.

- 5 013577- 5 013577

Таблица 3. Изменение в компонентах газовой фазыTable 3. Change in gas phase components

Адсорбент - прогоны Adsorbent - Runs 1Е4Г стандартное отклонение 1E4G standard deviation ТГ-66 TG-66 ТР-150 TR-150 Углеродное волокно /мг Ν* эталона Carbon fiber / mg Ν * standard 66 9627-798 66 9627-798 152 9645-17 152 9645-17 Компоненты газовой фазы Gas phase components Изменение Change Изменение Change Диоксид углерода Carbon dioxide 5% 5% Незначительное изменение Minor change Незначительное изменение Minor change Пропилен Propylene Незначительное изменение Minor change -60% -60% Цианид водорода Hydrogen cyanide 13% thirteen% -34% -34% -83% -83% Этан Ethane 6% 6% Незначительное изменение Insignificant change Незначительное изменение Insignificant change Пропадиен Propadiene 13% thirteen% -36% -36% -71% -71% 1,З-Бутадиен 1, Z-Butadiene 8% 8% -77% -77% -97% -97% Изопрен Isoprene 5% 5% -97% -97% -98% -98% Циклопентадиен Cyclopentadiene 5% 5% -96% -96% -98% -98% 1,З-Циклогексадиен 1, Z-Cyclohexadiene 17% 17% -100% -one hundred% -100% -one hundred% Метил циклопента диен Methyl cyclopenta diene 9% nine% -100% -one hundred% -99% -99% Формальдегид Formaldehyde 14% 14% -95% -95% -87% -87% Ацетальдегид Acetaldehyde 9% nine% -84% -84% -97% -97% Акролеин Acrolein 14% 14% -78% -78% -95% -95% Ацетон Acetone 12% 12% -100% -one hundred% -100% -one hundred% Диацетил Diacetyl 5% 5% -100% -one hundred% -100% -one hundred% Метилэтилкетон Methyl ethyl ketone 4% 4% -100% -one hundred% -100% -one hundred% Изовалериановый альдегид Isovalerian Aldehyde 9% nine% -98% -98% -97% -97% Бензол Benzene 8% 8% -100% -one hundred% -99% -99% Толуол Toluene 7% 7% -100% -one hundred% -99% -99% Бутиронитрил Butyronitrile 8% 8% -] 00% -] 00% -100% -one hundred% 2-Метилфуран 2-methylfuran 4% 4% -1 00% -one hundred% -99% -99% 2,5-диметилфуран 2,5-dimethylfuran 5% 5% -100% -one hundred% -99% -99% Сульфид водорода Hydrogen sulfide 7% 7% -67% -67% -89% -89% Карбонилсульфид Carbonyl sulfide 6% 6% Незначительное изменение Insignificant change -38% -38% Метилмеркаптан Methyl mercaptan 6% 6% -71% -71% -85% -85% 1-метилпиррол 1-methylpyrrole 8% 8% -100% -one hundred% -98% -98% Кетен Keten 11% eleven% -100% -one hundred% -93% -93% Ацетилен Acetylene 13% thirteen% -39% -39% -43% -43%

Приведенное выше описание изобретения иллюстрирует и описывает настоящее изобретение. Кроме того, описание показывает и описывает только предпочтительные варианты данного изобретения, но должно быть понятно, что настоящее изобретение способно использовать другие различные комбинации, модификации и условия и способно к изменениям или модификациям в объеме концепции изобретения, как выражено здесь, в соответствии с приведенным выше описанием и/или квалификацией или знанием в области получения фильтров и, в частности, получения сигаретных фильтров.The above description of the invention illustrates and describes the present invention. In addition, the description shows and describes only preferred embodiments of the present invention, but it should be understood that the present invention is capable of using various other combinations, modifications and conditions and is capable of changes or modifications within the scope of the concept of the invention, as expressed herein, in accordance with the foregoing description and / or qualifications or knowledge in the field of obtaining filters and, in particular, obtaining cigarette filters.

Варианты, описанные выше, кроме того, предназначены для пояснения известных наилучших вариантов осуществления данного изобретения и обеспечения возможности другим специалистам в данной области техники использовать данное изобретение в таких или других вариантах и с другими модификациями, требуемыми конкретными применениями или использованиями изобретения. Соответственно, описание не предназначено ограничивать изобретение в рассмотренном здесь виде. Также подразумевается, что прилагаемая формула изобретения должна истолковываться как включающая альтернативные варианты.The options described above are also intended to illustrate the best known embodiments of the invention and to enable other specialists in the art to use the invention in these or other embodiments and with other modifications required by specific applications or uses of the invention. Accordingly, the description is not intended to limit the invention as contemplated herein. It is also intended that the appended claims be construed as including alternatives.

Claims (16)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Способ образования углеродного волокна, включающий смешение предшественника углерода с шаблоном волокна так, что предшественник углерода образуется в полости, образованной формой шаблона;1. The method of forming carbon fiber, comprising mixing the carbon precursor with the fiber pattern so that the carbon precursor is formed in the cavity formed by the shape of the template; отверждение смеси с образованием композита предшественника со стабильной формой; карбонизацию композита предшественника и разложение шаблона волокна с получением углеродного волокна, образованного полостью шаблона волокна.curing the mixture to form a precursor composite with a stable form; carbonizing the precursor composite; and decomposing the fiber pattern to form carbon fiber formed by the cavity of the fiber pattern. 2. Способ по п.1, при котором шаблон волокна содержит полипропилен.2. The method according to claim 1, wherein the fiber pattern contains polypropylene. 3. Способ по п.1, при котором карбонизация осуществляется в инертной среде, в вакууме или в их комбинации.3. The method according to claim 1, wherein the carbonization is carried out in an inert atmosphere, in vacuum or in a combination thereof. 4. Способ по п.1, при котором стадия карбонизации и стадия разложения проходит одновременно.4. The method according to claim 1, wherein the stage of carbonization and the stage of decomposition takes place simultaneously. 5. Способ по п.1, при котором образованное углеродное волокно имеет форму, приданную шабло ном.5. The method according to claim 1, wherein the formed carbon fiber has the shape given by the pattern. 6. Способ по п.1, при котором предшественником углерода является фенольная смола.6. The method according to claim 1, wherein the carbon precursor is a phenolic resin. 7. Способ по п.1, в котором углеродное волокно активируется нагреванием в присутствии СО2 или водяного пара.7. The method according to claim 1, in which the carbon fiber is activated by heating in the presence of CO 2 or water vapor. 8. Способ по п.7, в котором активация проходит при температуре в интервале от приблизительно 800 до приблизительно 950°С в течение приблизительно 30 мин.8. The method according to claim 7, in which the activation takes place at a temperature in the range of from about 800 to about 950 ° C for about 30 minutes 9. Способ по п.1, при котором наружная часть шаблона очищается так, что предшественник преимущественно остается только в полости, образованной в поперечном сечении шаблона.9. The method according to claim 1, in which the outer part of the template is cleaned so that the precursor mainly remains only in the cavity formed in the cross section of the template. 10. Способ по п.1, при котором для регулирования вязкости предшественника в процессе смешения используется растворитель.10. The method according to claim 1, wherein a solvent is used to adjust the viscosity of the precursor during the mixing process. 11. Фильтр, содержащий фасонное углеродное волокно, имеющее четырехлепестковую форму, трехлепестковую форму, У-образную форму, стилизованную Ι-образную форму, вложенную стилизованную Ι-образную форму или С-образное поперечное сечение.11. A filter containing shaped carbon fiber having a four-lobe form, three-lobe form, Y-shaped, stylized Ι-shaped, nested stylized-shaped or C-shaped cross-section. 12. Сигарета, содержащая фильтр по п.11.12. A cigarette containing a filter according to claim 11. 13. Фасонное углеродное волокно, имеющее четырехлепестковую форму, трехлепестковую форму, У-образную форму, стилизованную Ι-образную форму, вложенную стилизованную Ι-образную форму или С-образное поперечное сечение.13. Shaped carbon fiber having a four-lobe form, three-lobe form, Y-shaped, stylized Ι-shaped, nested stylized Ι-shaped or C-shaped cross-section. 14. Курительное изделие, содержащее заглушку, углеродный фильтр по п.11 и табачный стержень.14. A smoking article comprising a cap, a carbon filter according to claim 11, and a tobacco rod. 15. Способ формования углеродного волокна, включающий смешение шаблона волокна, содержащего полипропилен, с предшественником углерода, содержащим фенольную смолу, так что предшественник углерода формуется в полости, образованной формой шаблона;15. A method of forming carbon fiber, comprising mixing a template of fiber containing polypropylene with a carbon precursor containing a phenolic resin, so that the carbon precursor is molded in a cavity formed by the form of the template; очистку периметра шаблона; отверждение смеси при температуре приблизительно 120-160°С в течение приблизительно 15-60 мин с образованием композита предшественника со стабильной формой;cleaning the perimeter of the template; curing the mixture at a temperature of approximately 120-160 ° C for approximately 15-60 minutes with the formation of a composite precursor with a stable form; карбонизацию композита предшественника при температуре в интервале от приблизительно 600 до приблизительно 950°С и разложение шаблона волокна с получением углеродного волокна, образованного полостью шаблона волокна.carbonizing the precursor composite at a temperature in the range of from about 600 to about 950 ° C. and decomposing the fiber pattern to form carbon fiber formed by the cavity of the fiber pattern. 16. Способ по п.15, дополнительно содержащий активацию углеродного волокна нагреванием волокна в присутствии СО2 или водяного пара при температуре в интервале от приблизительно 800 до приблизительно 950°С в течение приблизительно 30 мин.16. The method of claim 15, further comprising activating carbon fiber by heating the fiber in the presence of CO2 or water vapor at a temperature in the range of from about 800 to about 950 ° C for about 30 minutes.
EA200800167A 2005-06-29 2006-06-28 Templated carbon fibers and their applications EA013577B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/170,225 US20070000507A1 (en) 2005-06-29 2005-06-29 Templated carbon fibers and their application
PCT/IB2006/003289 WO2007026253A2 (en) 2005-06-29 2006-06-28 Templated carbon fibers and their applications

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA200800167A1 EA200800167A1 (en) 2008-04-28
EA013577B1 true EA013577B1 (en) 2010-06-30

Family

ID=37588045

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA200800167A EA013577B1 (en) 2005-06-29 2006-06-28 Templated carbon fibers and their applications

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20070000507A1 (en)
EP (1) EP1910592B1 (en)
JP (1) JP5281889B2 (en)
KR (1) KR101342808B1 (en)
EA (1) EA013577B1 (en)
UA (1) UA94584C2 (en)
WO (1) WO2007026253A2 (en)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0019417D0 (en) * 2000-08-09 2000-09-27 Mat & Separations Tech Int Ltd Mesoporous carbons
US8591855B2 (en) * 2000-08-09 2013-11-26 British American Tobacco (Investments) Limited Porous carbons
GB0506278D0 (en) 2005-03-29 2005-05-04 British American Tobacco Co Porous carbon materials and smoking articles and smoke filters therefor incorporating such materials
CA2584947C (en) * 2007-03-12 2012-06-26 C-Tech Industries, Inc. Wastewater treatment and recycling system
US9370353B2 (en) * 2010-09-01 2016-06-21 Abbott Cardiovascular Systems, Inc. Suturing devices and methods
US8790556B2 (en) * 2012-07-25 2014-07-29 Celanese Acetate Llc Process of making tri-arc filaments
KR101628461B1 (en) * 2014-06-23 2016-06-09 오씨아이 주식회사 Carbon fiber insulator and preparing method for thereof
CN109072488B (en) * 2016-04-27 2021-10-15 东丽株式会社 Porous fiber, adsorbent, and purification column
CN106866341B (en) * 2017-01-20 2019-08-06 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 A kind of method of low concentration isoprene in separation and recovery fermentation tail gas
CN116332670B (en) * 2023-03-14 2024-07-09 松山湖材料实验室 Porous carbon heating element, preparation method thereof, porous carbon atomization core and electronic cigarette

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001080973A1 (en) * 2000-04-20 2001-11-01 Philip Morris Products, Inc. High efficiency cigarette filters having shaped micro cavity fibers impregnated with adsorbent or absorbent materials
US6583075B1 (en) * 1999-12-08 2003-06-24 Fiber Innovation Technology, Inc. Dissociable multicomponent fibers containing a polyacrylonitrile polymer component
WO2003086116A1 (en) * 2002-04-12 2003-10-23 Philip Morris Products, S.A. Activated carbon fiber cigarette filter
JP2004036038A (en) * 2002-07-03 2004-02-05 Mitsubishi Rayon Co Ltd Precursor fiber of carbon fiber, method for producing carbon fiber by using the same, and filament-shaped carbon nanofiber obtained from the carbon fiber

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8617831D0 (en) * 1986-07-22 1986-08-28 British Petroleum Co Plc Production of porous shaped articles
US5057368A (en) 1989-12-21 1991-10-15 Allied-Signal Filaments having trilobal or quadrilobal cross-sections
US5509430A (en) * 1993-12-14 1996-04-23 American Filtrona Corporation Bicomponent fibers and tobacco smoke filters formed therefrom
US5510063A (en) * 1994-04-15 1996-04-23 Corning Incorporated Method of making activated carbon honeycombs having varying adsorption capacities
JP3073403B2 (en) 1994-09-05 2000-08-07 松下電器産業株式会社 Cream solder printing equipment
US6143412A (en) * 1997-02-10 2000-11-07 President And Fellows Of Harvard College Fabrication of carbon microstructures
JP2001073226A (en) * 1999-08-30 2001-03-21 Gun Ei Chem Ind Co Ltd Conjugate fiber, phenolic ultrafine carbon fiber and production of them
JP2001316945A (en) * 2000-05-11 2001-11-16 Sumitomo Durez Co Ltd Carbon fiber and fibrous activated carbon
JP3590606B2 (en) * 2001-11-16 2004-11-17 日本原子力研究所 Fabrication method of carbon nanotube using template
JP2004176236A (en) * 2002-09-30 2004-06-24 Teijin Ltd Method for producing carbon fiber

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6583075B1 (en) * 1999-12-08 2003-06-24 Fiber Innovation Technology, Inc. Dissociable multicomponent fibers containing a polyacrylonitrile polymer component
WO2001080973A1 (en) * 2000-04-20 2001-11-01 Philip Morris Products, Inc. High efficiency cigarette filters having shaped micro cavity fibers impregnated with adsorbent or absorbent materials
WO2003086116A1 (en) * 2002-04-12 2003-10-23 Philip Morris Products, S.A. Activated carbon fiber cigarette filter
JP2004036038A (en) * 2002-07-03 2004-02-05 Mitsubishi Rayon Co Ltd Precursor fiber of carbon fiber, method for producing carbon fiber by using the same, and filament-shaped carbon nanofiber obtained from the carbon fiber

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DATABASE WPI Week 200430, Derwent Publications Ltd., London, GB; AN 2004-320151, XP002427592, & JP 2004 036038 A (MITSUBISHI RAYON CO LTD.) 5 February 2004 (2004-02-05), abstract *

Also Published As

Publication number Publication date
EP1910592A2 (en) 2008-04-16
US20070000507A1 (en) 2007-01-04
EA200800167A1 (en) 2008-04-28
EP1910592B1 (en) 2013-08-21
WO2007026253A3 (en) 2007-07-19
KR20080019027A (en) 2008-02-29
KR101342808B1 (en) 2013-12-17
UA94584C2 (en) 2011-05-25
JP2009500528A (en) 2009-01-08
JP5281889B2 (en) 2013-09-04
WO2007026253A2 (en) 2007-03-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA013577B1 (en) Templated carbon fibers and their applications
KR101334430B1 (en) Templated carbon monolithic tubes with shaped micro-channels and method for making the same
US7370657B2 (en) Activated carbon-containing sorbent
US8227376B2 (en) Carbon beads with multimodal pore size distribution
RU2572168C2 (en) Smoking product filter
RU2407409C2 (en) Porous carbon materials, smoking devices and filters thereof containing such materials
US7503960B2 (en) Smoking articles and filters with carbon fiber composite molecular sieve sorbent
CA2838913C (en) Porous carbon and methods of production thereof
Branton et al. Use of classical adsorption theory to understand the dynamic filtration of volatile toxicants in cigarette smoke by active carbons
US8555896B2 (en) Activated carbon from microcrystalline cellulose
EA011784B1 (en) Surface-modified activated carbon in smoking articles
EA017412B1 (en) Filter including randomly-oriented fibers for reduction of particle breakthrough
TW200840494A (en) Tobacco smoke filter and methods of making the same
JP2005536221A (en) Tobacco filters containing non-functionalized porous polyaromatic resins for removing gas phase components from mainstream tobacco smoke
US7448392B2 (en) Smoking articles and filters with carbon-coated molecular sieve sorbent
HU176508B (en) Method for increasing the filtering effectiveness of tobacco-smoke filters particularly cigarette-smoke filters

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AZ BY KG MD TJ TM

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM KZ