FI56928B - Filtermaterial - Google Patents

Description

l-jjfr--j rBl ni. KUULUTUSJULKAISU CCQ<5o JVa Li (11) UTLÄGGN I NOSSKRIFT 56928 C Patentti myönnetty IC 05 1930

Patent aeddelat ^ ^ (SD Kv.ik.*/iM.ci.* A 24 C 5/50 v ' A 24 B 15/027 SUOM I —FI N LAN D (21) Pttunttlhtk.mu· — PtMntanrtknlng 1229/T3 (22) Hakemisptlvl — Aittökningtdag 1T.0U.T3 (23) AlkupJUvt—Giltlgheudag 1T.0U.T3 (41) Tullut Julkiseksi — Blivlt offencllg 21.10. T 3

PfttMtti· ja rekisterihallitus ............. . .

_ · (44) Nlhavikslpenon Js kuuLJulkelsun pvm. —

Patent- och registerstyrelsen ' Ansttkan utlagd och utl.tkrlfMn publtcarad 31.01.80 „ (32)(33)(31) Pyydwty etuoikeus -Begird prioritet 20.0U.T2

Englanti-England(GB) 18U5T/T2 Toteennäytetty-

Styrkt (Tl) British Ropes Limited, Warmsworth Hall, Doncaster, Yorkshire,

Englanti-England(GB) (T2) Michael Hill, Seabum, Sunderland, County Durham, Englanti-England(GB) (TU) Oy Kolster Ab (5U) Suodatinaine - Filtermaterial Tämän keksinnön kohteena on suodatinaine tupakointituotteita varten, joka käsittää rihmoitettua säieainetta, joka on saatu aikaan halkomalla pituussuunnassa orientoitu polyolefiinikalvo useihin toisiinsa liittyviin säikeisiin.

On hyvin tunnettua valmistaa säikeistä ainetta halkomalla pituussuunnassa orientoitu polyolefiinikalvo useihin toisiinsa liittyviin rihmoihin tai säikeisiin. Tällainen aineen valmistus tunnetaan rihmoittamisena.

On saatu selville, mikä muodostaakin esillä olevan keksinnön perustan,että mainitunlainen rihmoitettu aine on odottamattoman tehokas tupakansavun suodatin-aineena edellyttäen että sillä on tietyt erikoiset rakenneominaisuudet. Konventionaalisiin tupakansavun säiemäisiin suodatinaineisiin verrattuna erikoinen rihmoitettu aine saa aikaan tupakansavun suodattimia, jotka antavat paremman suodatuksen paine-yksikön suuruista paineenlaskua kohti ja parempi suodatus ja aiempi paineenlasku ovat saavutettavissa kevyemmällä aineella. Aine on myös valmistettavissa odottamattoman mukavasti tupakansavun suodattimiksi ollessaan helposti käsiteltävissä tavallisilla koneilla. Samat ominaisuudet, jotka tekevät aineesta hyvin tehokkaan tupakansavun suodattimena, tekevät sen myös hyvin tehokkaasti erilaisiin muihin suodatustarkoituk-siin.

55928

Keksinnön mukaiselle suodatinaineelle on tunnusomaista, että rihmoitetussa aineessa on pääasiassa pitkittäisiä pääsäikeitä, yhdyssäikeitä, jotka yhdistävät pääsäikeitä toisiinsa ja olennaisen paljon vapaita päitä, jotka on muodostettu katkomalla pääsäikeitä ja/tai säikeitä, jotka muutoin olisivat muodostaneet yhdyssäikeitä, jolloin säikeet ovat 5-25 mikronin paksuisia ja vähintään UO JS:11a, edullisesti vähintään TO säikeistä on leveys, joka ei ylitä niiden paksuutta.

Sana "paksuus", käytettynä tässä säikeiden yhteydessä, merkitsee säikeiden mittaa samassa suunnassa kuin sen kalvonpaksuus, josta aine valmistetaan.

Edullinen säiepaksuus on n. mikronia.

Edellä puhuttujen mainitunlaisessa rihmoitetussa aineessa esiintyvien katkospäiden luku voidaan optimoida suodatinaineen suodatustehokkuuden parantamiseksi merkittävästi säilyttäen riittävä lujuus tavallista jatkuvaa vetokäsittelyä varten. Näiden katkospäiden epäsäännöllinen sijainti kauttaaltaan koko aineessa tehokkaasti johtaa pinta-alan maksimointiin, mikä vuorostaan antaa paremman suoda-tuskyvyn.

Yhdyssäikeet liittävät edullisesti pääsäikeet toisiinsa olennaisen säännöllisin välein. Niinpä jos ainetta venytetään sivusuunnassa syntyy verkko, joka näyttää oleellisen säännölliseltä päinvastoin kuin verkko, jossa on selvästi epäsäännöllisin välein toisistaan sijaitsevia solmukohtia ja kooltaan epäsäännöllisiä aukkoja.

Polyolefiini, josta polyolefiinikalvo valmistetaan, voi olla polypropyleeniä tai polyetyleeniä tai polypropyleenin ja polyetyleenin seosta tai propyleenin ja etyleenin sekapolymeeriä (ks. esimerkkejä).

Polyolefiiniin voidaan lisätä valkaisuainetta hienojakoisen kiintoaineen, edullisesti titaanioksidin muodossa. Hämmästyttävästi on havaittu, että nämä aineet helpottavat edellä mainitunlaisten hyvin kapeiden rihmojen aikaansaamista.

Keksinnön mukainen suodatinaine voidaan valmistaa kuljettamalla kalvo telan yli jossa on ulkonevia tappeja. Tappien järjestely, kalvon ja telan välinen kos-ketuskaari ja kalvon ja telan suhteellinen nopeus ovat sellaisia, että saadaan rih-moitettu aine, jolla on yllä määritetyt ominaisuudet.

On edullista kuljettaa useita päällekkäisiä kalvoja samanaikaisesti telan yli, niin että kaikki kalvot rihmoittuvat yhdellä kertaa.

Vaatimukset voidaan määrittää laskemalla tai määrityksen voi suorittaa rih-moitukseen perehtynyt työntekijä rutiinikokein. Jotta saataisiin olennaisen paljon mainittuja vapaita päitä, on edullista, että rihmoitussuhde (so. telan kehäno-peuden suhde kalvon nopeuteen) on alueella 1,05:1-3:1 ja edullisesti 2:1 - 2,5:1.

Jotta saataisiin edullinen rakenne, jossa yhdyssäikeet liittyvät pääsäikei-siin olennaisen tasaisin välein, on hyvä järjestää tapit telalle yhdensuuntaisiin riveihin ja lomittaisesti välein toisistaan, esim. siten kuin on esitetty brittiläisessä patentissa n:o 1 073 7^1· Niinpä telan pyöriessä kussakin rivissä olevien tappien liikeradat ovat erilaiset, (so. poikkeavat sivusuunnassa välittömästi viereisten rivien tappien liikeradoista.

3 5G928

Kapeiden rihmojen eli säikeiden valmistuksen helpottamiseksi kukin tappi-rivi menee telan yli edullisesti viivaa pitkin, joka on vino telan akselin suuntaiseen viivaan nähden. Kukin rivi voi olla sinimuotoinen viiva, joka kulkee telassa tämän akselin suuntaisena. Vaihtoehtoisesti tapit voidaan järjestää yhdensuuntaisiin rivipareihin, jotka kulkevat telan yli tämän akselin suuntaisiin viivoihin nähden kaltevia viivoja pitkin välittömästi viereisten riviparien ollessa vastakkaisesti vinoja.

Seuraavassa esitetään esimerkki keksinnön mukaisen tupakansavun suodattimen valmi stusmenet elmäst ä.

Esimerkki 1

Propyleenin ja etyleenin sekapolymeeriä, sulaindeksi 0,8, joka sisälsi n. 20 paino-$ sekapolymeroitua etyleeniä ja johon oli lisätty hienojakoisen kiintoaineen muodossa olevaa valkaisuainetta, jona oli titaanidioksidi, suulakepuristet-- tiin käyttäen tunnettua puhalluskalvotekniikkaa nimellispaksuudeltaan 25 mikronin kalvoksi. Näin valmistettu kalvopituus leikattiin haluttuun leveyteen (esim. 280 mm) ja .pituusleikattu kalvo kuljetettiin normaalin lämmitys- ja venytysjärjestelmän (ori-entointijärjestelmän) läpi, jossa se orientoitiin pituussuunnassa venymissuhteen ollessa 7:1 11+ mikronin paksuisen kalvon saamiseksi. Orientoitu kalvo kuljetettiin tapillisen rihmoitustelan kehän osan ympäri. Telan ja käyttöolosuhteiden fysikaaliset tiedot olivat seuraavat:

Rihmoitustelan halkaisija 203 mm

Tapit vuorottaisesti välein toisistaan yhdensuuntaisiin sinimuotoisiin riveihin asetettuina kunkin rivin kulkiessa telan yli tämän akselin suuntaisena

Tappirivien luku 90

Tappien tiheys kussakin rivissä 1+0 tappia/25 mm

Tappien kaltevuuskulma (tappien kulma telan tangenttiin

• · · \ /-O

nähden telan puorimissuuntaa vastakkaiseen suuntaan) 60

Tappien ulostyöntymä 1 mm

Tappien halkaisija 0,36 mm

Kalvon ja telan välinen kosketuskaari 60°

Kalvon syöttönopeus 1+5,7 m/min

Rihmoitustelan kehänopeus 91,1+ m/min (rihmoitussuhde on siis 2:1) S6928

Rihmoitettu kalvo, joka muodosti suodatinaineen, jossa on pääasiassa pitkittäisiä pääsäikeitä, yhdyssäikeitä, jotka yhdistävät pääsäikeitä toisiinsa ja olennaisen paljon vapaita päitä, jotka on muodostettu katkomalla pääsäikeitä ja/tai säikeitä, jotka muutoin olisivat muodostaneet yhdyssäikeitä, jolloin säikeet ovat 5-25 mikronin paksuisia ja vähintään 1+0 #:lla edullisesti vähintään 70 Joilla säikeistä on leveys, joka ei ylitä niiden paksuutta kerättiin välittömästi rihmoitus-vaiheesta tavallisin keinoin. Lopuksi yhdistettiin joukko (esim. kolme) rihmoi-tettua kalvoa halutun käsittelytuotteen saamiseksi (pituus/painoyksikkö).

Näin valmistettu rihmoitettu kalvo alistettiin sitten kiharrusprosessiin, esim. kuljettamalla kalvo tavalliseen tapaan suliontaholkikihartimen läpi. Muita tavanmukaisia kiharrustapoja, esim. hammaspyöräkiharrusta, valekierrekiharrusta jne. voidaan myös käyttää kiharruksen synnyttämiseen rihmoitettuun kalvoon.

Oheisen piirustuksen kuvio 1 esittää esillä olevan keksinnön mukaisen rihmoitetun kalvon kappaletta venytettynä poikkisuunnassa verkkomuodostuman näyttämiseksi ennen kuin kiharrus suoritettiin. Kuviossa 1 on viitenumerolla 1 merkitty pääsäikeet, viitenumerolla 2 yhdyssäikeet ja viitenumerolla 3 vapaat päät, kuvio 2 esittää savukkeen U, jossa on keksinnön mukaisesta suodatinaineesta 6 tehty suodatinpää 5 putkimaisessa ulkopäällyksessä 7·

Koe 1

Tupakansavun suodattimia valmistettiin edellä kuvatulla menetelmällä tehdystä keksinnön mukaisesta rihmoitetusta kalvosta. Rihmoitettu kalvo, jonka pituus/painoyksikkö oli 115 m/kg (8175 tex), jalostettiin suodatintangoiksi käyttäen tavallista suodatintankokonetta. Suodatintangot katkottiin 15 mm:n pituisiksi suoda-tinpäiksi. Kukin suodatinpää sisälsi 103 mg rihmoitettua kalvoa. Suodattimen paineen-lasku oli 550 Pa ilman virtauksessa 1050 ml/min.

Suodattimet kiinnitettiin savukkeisiin ja poltettiin käyttäen tupakanpoltto-konetta, joka imi 35 ml:n tilavuuksisen ja kaksi sekuntia kesätävn "henkäyksen"/min. Verrattaessa suodattimellisista ja suodattimettomista savukkeista lähtevien kiinteän aineen kokonaismäärien (TPM) painoja havaittiin, että suodatin poisti 1+0 % TPM:stä.

Koe 2 15 mm:n pituinen tavallisesti käytetty savukkeen suodatin, joka oli valmistettu selluloosa-asetaattikuiduista (denierimääritys 3/1+6.000), sisälsi 101 mg selluloosa-asetaattia. Kokeiltuna esimerkissä 1 käytetyissä olosuhteissa suodattimen paineenlasku oli 51*0 Pa ja suodatin poisti 35 % TPMrstä.

Koe 3

Suodattimia valmistettiin ja kokeiltiin esimerkin 1 mukaisesti, mutta tässä tapauksessa rihmoitekalvossa ei ollut katkospäitä. Suodatin sisälsi 103 mg rihmoite-kalvoa ja paineenlasku oli 5^0 Pa virtausnopeudessa 1050 ml/min. Suodattimien kiinteän aineen kokonaismäärän suodatuskyky oli 35 5 56928

Seuraavassa esitetään toinen esimerkki keksinnön mukaisen tupakansavun suodatinaineen valmistusmenetelmästä.

Esimerkki 2

Propyleenin ja etyleenin sekapolymeeristä, sulaindeksi 0,8 (sisälsi 20 % sekapolymeroitua etyleeniä), valmistettiin tunnetulla puhalluskalvotekniikalla värähtelysuulaketta käyttäen 28 mikronin paksuista kalvoa. Näin valmistettu kak-sikerroskalvo pituusleikattiin haluttuun leveyteen (esim. 163 mm). Kaksikerros-kalvon kolme tällaistä leveyttä asetettiin päällekkäin ja kuljetettiin normaalin lämmitys- ja venytys-(orientointi-)järjestelmän läpi, jossa se pituusorientoitiin 7:1 venymissuhteeseen 1^ mikronin paksuisten kalvojen saamiseksi. Orientoidut kalvot kuljetettiin tapillisen rihmoitustelan kehän osan ympäri. Telan ja käyttöolosuhteiden fysikaaliset tiedot olivat seuraavat:

Rihmoitustelan halkaisija 203 mm " Tapit vuorottaisesti välein toisistaan yhdensuuntaisiin riveihin asetettuina näiden kulkiessa telan yli viivoja pitkin, jotka ovat vinossa asennossa telan akselin suuntaisiin viivoihin nähden, jolloin vierekkäiset riviparit olivat vinot vastakkaisiin suuntiin

Tappirivien luku 180

Tappien tiheys 10 tappia/cm

Tappien kaltevuuskulma (tappien kulma telan tangenttiin nähden telan pyörimissuntaa vastakkaiseen suuntaan) 60°

Tappien ulostyöntymä 1 mm

Tappien halkaisija 0,36 mm

Kalvon ja telan välinen kosketuskaari i*5°

Kalvon syöttönopeus 6k m/min Rihmoitus suhde 2,5:1

Rihmoitustelan kehänopeus 160 m/min

Rihmoitettu tuote, joka oli suodatinainetta, jossa on pääasiassa pitkittäisiä pääsäikeitä, yhdyssäikeitä, jotka yhdistävät pääsäikeitä toisiinsa ja olennaisen paljon vapaita päitä, jotka on muodostettu katkomalla pääsäikeitä ja/tai säikeitä, jotka muutoin olisivat muodostaneet yhdyssäikeitä, jolloin säikeet ovat 5~25 mikronin paksuisia ja vähintään #:lla edullisesti vähintään 70 #:lla, säikeistä on leveys, joka ei ylitä niiden paksuutta, kerättiin suoraan rihmoitusvaiheesta tavallisin keinoin. Tuotteen tex oli i+UUU (so. suoraviivaisen langan tiheys (pituus/painoyksikkö). Yllä olevassa esimerkissä saatu rihmoitettu aine teksturoitiin edellä kuvatulla tavalla (so. kiharrettiin sullontaholkissa).

Koe i*

Teksturointiprosessia seurasi kiharruksenpoisto, josta oli seurauksena loistava 6 56928 höytyinen massa, jossa oli tavallisesti 6,h poimua/1 cm. Valmistettaessa tästä aineesta suodatintankoa kokeessa 1 kuvatusti havaittiin kukin suodatintangon (pituus 15 mm) sisältävän 72 mg rihmoitekalvoa. Suodattimen paineenlasku oli Ui 0 Pa ilman virtauksessa 1050 ml/min.

Claims (6)

1. Suodatinaine tupakointituotteita varten, joka käsittää rihmoitettua säieainetta, joka on saatu aikaan halkomalla pituussuunnassa orientoitu polyöle-fiinikalvo useihin toisiinsa liittyviin säikeisiin, tunnettu siitä, että rihmoitetussa aineessa on pääasiassa pitkittäisiäpääsäikeitä, yhdyssäikeitä, jotka yhdistävät pääsäikeitä toisiinsa ja olennaisen paljon vapaita päitä, jotka on muodostettu katkomalla pääsäikeitä ja/tai säikeitä, jotka muutoin olisivat muodostaneet yhdyssäikeitä, jolloin säikeet ovat 5~25 mikronin paksuisia ja vähintään 1+0 $:lla, edullisesti vähintään 70 säikeistä on leveys, joka ei ylitä nii den paksuutta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suodatinaine, tunnettu siitä, että säiepaksuus on n. 1H mikronia.

3. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen suodatinaine, tunnettu siitä, että yhdyssäikeet liittyvät pääsäikeisiin olennaisin säännöllisin välein. k. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen suodatinaine, tunnettu siitä, että polyolefiini, josta aine on tehty, käsittää polypropyleeniä tai polyetyleeniä tai polypropyleenin ja polyetyleenin seosta tai propyleenin ja etyleenin sekapolymeeriä.

5. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen suodatinaine, tunnettu siitä, että hienojakoisen kiintoaineen muodossa olevaa valkaisuainetta on lisätty polyolefiiniin, josta aine on tehty.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen suodatinaine, tunnettu siitä, että valkaisuaine on titaanidioksidia.

7· Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen suodatinaine, tunnettu siitä, että se on valmistettu useista päällekkäin asetetuista polyolefiini-kal·voista, jotka on rihmoitettu päällekkäin ollessaan.