FI61617B - Tobaksroekfilter - Google Patents

Description

fv&r7) [B] (idKUULUTUSJULKA^U ,Λ,Λη ^glA lj k J UTLÄGGN I NGSSKRIFT D I O I f (?5\ Patentti myinotty 10 09 1932 ' ' Patent aeddelat ^ (51) Kv.lk?/Int.CI.3 A 24 D 3/04 SUOMI—FINLAND <*) Pat«nttlhak*mii· — PttmtMiBknlng 772910 (22) HtkamUpllv» — AniBknlngidag 03.10.77 (23) Alkupllvt—Glltlghaudag 03.10.77 (41) Tullut fulklMkil — Bllvlt offantilg 07.04 . j8

Patentti- ja rekisterihallitut .... , ... ...... , _ J. . (44) Nlhtivikslpsnon |s kuuL|ulk»l»un pvm. — oi ne, Qp

Patent· och registerstyrelsen ' An*ökan utlagd och utUkrifun publicand J ‘ ;,υ (32)(33)(31) Pyydstty etuelksu» —Begird prleritst 06.10.j6

Englanti-England(GB) 11533/76 (71) British-American Tobacco Company Limited, Westminster House, 7, Millbank,

London S.W.1, Englanti-England(GB) (72) Henry George Horsevell, Totton, Hampshire, John David Green, Romsey,

Hampshire, John Anthony Luke, Romsey, Hampshire, Englanti-England(GB),

Stanley Maiden Candlish, Lachine, Quebec, Kanada(CA) (7l) Leitzinger Oy (5l) Tupakan savun suodatin - Tobaksrökfilter Tämän keksinnön kohteena on tupakansavun suodatin, jossa on vaippaan suljettu tangonmuotoinen savua suodattavaa ja sitä läpäisevää kuitu-ainetta oleva kappale.

Kuitumateriaalia olevan tulpan käsittävässä savukesuodattimessa on tunnettua sijoittaa suodattimeen esimerkiksi muovimateriaalia oleva savua läpäisemätön kiekko, johon on muodostettu savun kulkua kiihdyttävä aukko. Niinikään tunnetaan sellainen suodatintulppa, joka on Huristettu eriasteisiin tiheyksiin, jotta saataisiin aikaan huokoisuudeltaan erilaisia osia suodatintulppaan. Viimeksi mainitun tulpan diffe-rentiaalihuokoisuus voidaan saada aikaan lämpökäsittelemällä suodatin-tulpan toinen tai molemmat päät.

Keksinnön tarkoituksena on saada aikaan rakenteeltaan yksinkertaisia suodattimia, joilla on sekä hyvä suodatuskyky kokonaishiukkasmäärän kannalta että hyväksyttävä paineen väheneminen. Tarkoituksena on erityisesti saada aikaan tämä tulos sellaiseksi, että se pätee esimerkiksi savukkeen koko imaisumäärään. Suodattimen valmistuksessa vältetään lisäksi hankalasti valmistusprosessissa asennettavien lisäelementtien käyttö.

Esillä olevalle keksinnölle on tunnusomaista se, että suodatusainetta on käsitelty kappaleen poikittaisalueella lämmöllä 61 61 7 2 ja/tai sulkuaineella siten, että tämä poikittaisalue on savua läpäisemätön lukuunottamatta poikkileikkauksen pientä aluetta, joka muodostaa ainakin yhden savua kiihdyttävän aukon, jossa vaipassa on alueita savun kulkusuunnassa aukon jälkeen, jotka mahdollistavat ilman pääsyn vaipan sisään suodattimeen.

Käytännön syistä yksittäisen aukon halkaisija voi olla alueella 1-3,5 mm. Suodattimeen voidaan järjestää useampikin kuin yksi savun kulkua kiihdyttävä aukko, jossa tapauksessa kunkin aukon halkaisija tehdään edullisesti pienemmäksi kuin yksittäisen aukon.

Mainittu poikkileikkausalue voi sijaita pituussuunnassa suodatin-tulpan puolivälissä, jolloin vaippa on ilmaa läpäisevä mainitusta poikkileikkausalueesta savun myötävirtaussuuntaan ja ilmaa läpäisemätön savun vastavirtaussuuntaan. Mainittu poikkileikkausalue voi sijaita myös suodatintulpan savun tulopäässä. Kummassakin tapauksessa suodatinmateriaalia on järjestetty aukon kohdalle ja/tai välittömästi savun virtaussuunnassa myötävirtaan siitä, jossa siihen törmää kulkuvauhdiltaan kiihtynyt savu sellaisissa olosuhteissa, jotka ovat edulliset hiukkasaineen erottamiselle ja paikallaan pysyttämiselle. Keksinnön eri suoritusmuotoja selvitetään seuraavassa esimerkin muodossa yksityiskohtaisemmin viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa:

Kuvio 1 on kaaviomainen pitkittäisleikkaus suodattimen eräästä suoritusmuodosta esitettynä kiinnitettynä savukkeen tupakkaosaan.

Kuvio 2 on samanlainen kuva toisesta suoritusmuodosta.

Kuvio 3 on samanlainen kuva kolmannesta suoritusmuodosta.

Kuvio 4 on graafinen vertailu kuvioiden 1-3 mukaisten suodattimien suodatuskyvystä verrattuna tavanomaisen suodattimen suodatus-kykyyn .

3 61617

Kuvio 5 on niinikään vertailua varten laadittu kaavioesitys erään toisen tyyppisen tavanomaisen suodattimen aikaansaamasta kokonaishiukkasmäärän läpipäästöstä.

Kuvio 6 on graafinen vertailu kuvion 1 mukaisen suodattimen paineen-vähennyskäyttäytymisestä verrattuna tavanomaiseen suodatti-meen, jonka suorituskyky on esitetty kuviossa 5.

Kuvion 1 mukainen savukesuodatin on muodostettu itsesitovasta (ei-kääritystä) kuitumaisesta selluloosa-asetaatista ja lähellä sen toista päätä, mutta välimatkan päässä siitä on syvä, sivuiltaan olennaisesti yhdensuuntainen rengasura 2, joka on muodostettu pyörittämällä suodatinta terää vasten, joka terä pidetään riittävän korkeassa lämpötilassa sulattamaan selluloosa-asetaatti. Tällöin kuuma terä lasittaa uran 2 pohjan ja sivut ja tekee ne kokonaan tai osittain läpäisemättömäksi tupakansavulle. Erityisesti jälkimmäisessä tapauksessa uraan 2 järjestetään sopivasti Ruuraa-Ölilavaa polyetyleeni liiraaa oleva tiivistys- tai sulkukerros 3 sulkemaan lopullisesti uran pohja ja sivut. Sulkumateriaali voi olla vaahtomaista edellyttäen, että se on savulle läpäisemätöntä.

Uran sivujen suuntautuminen hiukan ulospäin helpottaa sulkuaineen sijoittamista uraan. Vaihtoehtoisesti sulkuaine voidaan levittää siten, että se muodostaa kalvon uran 2 pohjan ja sivujen päälle. Kummassakin tapauksessa suljettu alue muodostaa rengasmaisen savua läpipäästämättömän nestekalvon 4 savua läpipäästävän selluloosa-asetaatin pyöreän keskikohdan 5 ympärille, joka käytännössä muodostaa aukon savun läpivirtaamiseksi suodattimen ollessa käytössä.

Käytettäväksi savukepaperiin 7 käärityn savukkeen 6 yhteydessä on suodatin ympäröity vaipalla 7^, jonka kalvosta 4 myötävirtaus-suuntaan oleva osa 8 on ilmaa läpipäästävä, kun taas loppuosa 9, joka ulottuu lyhyen matkan savukepaperin 7 päälle, on ilmaa läpi-päästämätön. Vaippa 71 voidaan valmistaa ei-huokoisesta tai olennaisesti ei-huokoisesta aineesta, edullisesti paperista, jossa tapauksessa osa 8 on tunnetulla tavalla sähköstaattisesta tai mekaanisesti perforoitu ennalta määrätyn ilman läpipäästävyyden aikaansaamiseksi. Vaihtoehtoisesti vaippa 7^ voidaan tehdä huokoisesta paperista, jossa tapauksessa osa 9 tehdään ilmaa läpipäästämättömäksi käsittelemällä se sulkuaineella. Se voidaan esimerkiksi päällystää 4 61617 sulkuaineella tai läpäisemättömällä liimalla, jonka avulla se liimautuu suodattimen pintaan. Jotta varmistettaisiin se, ettei yhtään osaa savuvirrasta ohita kapeikkoa 5, voidaan vaippa 71 liimata suodattimeen 1 sen ympäri kiertävillä liimakerroksi11a (ei esitetty), joita yksi uran 2 kummassakin reunassa. Voidaan myös käyttää hyväksi kuumasulavalla liimalla päällystettyä vaippa-paperia, jonka liiman avulla se kiinnittyy suodattimen kehän ympäri.

Poltettaessa kuvatun kaltaisella suodattimena varustettua savuketta tupakkaosassa 6 suodattimen 1 koko poikkileikkauksen läpi tuleva savuvirta kuristuu ja joutuu 'Virtaamaan kapeikon 5 läpi, joka siten toimii savun kiihdytinaukkona. Välittömästi kapeikkoon 5 rajoittuvina on selluloosa-asetaattikuituja, joita vasten vauhtiaan kiihdyttäneet savuhiukkaset törmäävät ja joihin ne kerääntyvät. Kalvossa 4 myötävirtaan olevalla puolella ilma työntyy sisään vaipan 7^ läpi ja sekoittuu savuun. Tämän avulla varmistetaan hyväksyttävä vetovastus tai paineen väheneminen kapeikosta 5 huolimatta samalla kun saadaan aikaan muita hyödyllisiä vaikutuksia, joita yleisesti kutsutaan nk. ilmanvaihdoksi tai ilmastukseksi.

Kokonaishiukkasmäärän (TPM) läpipäästö imaisua kohti kuviossa 1 esitetystä suodattimesta, jonka kapeikko 5 oli halkaisijaltaan 2,5 mm ja sijaitsi 5 mm päässä 20 mm pitkän suodattimen savukkeen puoleisesta päästä tutkittiin vertaamalla sitä tavanomaiseen suodattimeen, jonka paineen väheneminen oli sama. Tavanomainen suodatin oli muuten samanlainen kuin kuvion 1 mukainen suodatin paitsi, että kalvo puuttui. Saadut tulokset on esitetty kuviossa 4, jossa TPM:n läpi-päästö D milligrammoina on esitetty vasten imaisumäärää N, joka vastasi savukkeen polttamista standardiolosuhteissä. Käyrä a esittää TPM:n läpipäästön tuloksia kuvion 1 mukaisesta suodattimesta ja käyrä b tavanomaisesta suodattimesta. Havaitaan, että edellinen saa aikaan paitsi alhaisemman kokonaisläpipäästön eli suuremman suodatus-tehon, lisäksi myös tasaisemman, .pysyvästi alhaisemman TPM:i> läpipäästön. Lisäksi kuvion 4 käyrä c esittää nikotiininläpinäästö-imaisu imuisulta milligrammoina käytettäessä kuvion 1 mukaista suodatinta. Tällöin saadaan hyväksyttävä nikotiinin läpipäästö, joka on olennaisesti tasainen koko imaisumäärällä. Samanaikaisesti voidaan saada aikaan edullisen alhainen suhde TPM:n läpipäästön ja nikotiinin läpipäästön välille.

5 61617

Kuvio 2 esittää kuvion 1 mukaisen suodattimen muunnosmuotoa, jossa vaipan 7^ muuten läpipäästämättömään osaan 9 on järjestetty pienistä rei'istä 10 muodostuva rengas sallimaan ilmastusilman sisääntulo myös kalvon 4 etupuolella eli vastavirtaan siitä. Jos mainittu vaippa 71 on kiinnitetty suodattimeen 1 liimalla, voidaan jättää liimaton nauha 101, jossa reikien muodostama rengas sijaitsee. Käyrä d kuviossa 4 esittää saatua TPM-läpipäästöä. Läpipäästö on jopa alhaisempi kuin käyrän a osoittama ja on niinikään suhteellisen yhtenäinen kautta koko imaisualueen tai imaisumäärän.

Vertailukokeita suoritettiin myös ensimmäisen suodattimen ja toisen, tavanomaisen suodattimen välillä, jolloin ensimmäisessä suodattimessa oli savunkiihdytysaukko 5 ja se oli muuten samanlainen kuin kuvion 1 mukainen suodatin paitsi, että suodatin oli koko pituudeltaan kääritty läpipäästämättömään vaippaan, ja jolloin mainitussa toisessa, tavanomaisessa suodattimessa ei ollut aukkoa lainkaan, mutta se oli myös koko pituudeltaan kääritty läpipäästämättömästi.

Kuviossa 5 esittää käyrä e ensimmäisen suodattimen TPM-läpipäästön ja käyrä f toisen suodattimen osalta saman seikan. Havaitaan, että kapeikkoaukolla 5 varustettu ensimmäinen suodatin antoi alhaisemman TPM:n kokonaisläpipäästön, mutta imaisu imaisulta tarkasteltuna läpipäästö oli huomattavasti epätasaisempi kuin kuviossa 4 esitettyjen käyrien a ja d kohdalla. Kuudennen imaisun jälkeen TPM-läpipäästö nousee jyrkästi, mikä on epäedullista eikä hyväksyttävissä tupakoijan kannalta.

Suodattimen paineen putoamiseen liittyviä vertailukokeita suoritettiin kuvion 1 mukaiselle suodattimelle ja juuri esitetylle ensimmäiselle suodattimelle, jolloin nämä suodattimet erosivat toisistaan ainoastaan siten, että kyseinen ensimmäinen suodatin oli kääritty koko pituudeltaan läpipäästämättömään vaippaan. Tulokset on esitetty kuviossa 6, jossa paineen putoaminen pd cm:nä vesipilaria on esitetty imaisumäärää N vasten, jolloin käyrä a* esittää kuvion 1 mukaisen suodattimen paineen putoamista ja käyrä e1 läpipäästämättömällä vaipalla varustetun suodattimen paineen putoamista. Käyrä a"*" esittää sellaisen paineen putoamisen, joka pysyy koko imaisualueella hyväksyttävänä, kun taas käyrä e"*" esittää sellaisen paineen putoamisen, joka kohoaa niin nopeasti ja jyrkästi, että se on jo muutaman imaisun jälkeen täysin hyväksyttävien rajojen ulkopuolella.

6 61617

Kuvion 3 mukainen suodatin eroaa kuvion 1 suodattimesta siinä, että savunkiihdytysaukko 5 on järjestetty selluloosa-asetaattisuodattimen 1 etupäähän eikä mihinkään välikohtaan. Aukko 5 on muodostettu järjestämällä suodattimen koko päätypinta 11 läpipäästämättömäksi lukuunottamatta pientä keskiosaa, jonka halkaisija on sopivasti 1,5 mm ja joka on jätetty savuketta 6 kohti ulottuvaksi läpipäästäväksi kapeikoksi. Päätypinta 11 voidaan muodostaa savua läpipäästämättömäksi meistämällä ja lasittamalla se meistillä, joka on varustettu sellaisella keskireiällä, jonka sisähalkaisija on yhtä suuri kuin aukon 5 halkaisija. Meisti kuumennetaan selluloosa-asetaatin lasittamiseen sopivaan lämpötilaan ja sitä siirretään aksiaalisesti suodat-timeen nähden ja sen päätypinta puristetaan suodattimen pintaa 11 vasten.

Kuviossa 3 esitetyn suodattimen TPM-läpipäästö on esitetty kuviossa 4 käyrällä g. Läpipäästö on alhainen ja hyväksyttävän tasainen koko imaisualueella.

Samanlainen suodatin kuin kuviossa 3 esitetty voidaan saada käyttämällä meistiä, joka on samanlainen kuin juuri edellä esitetty paitsi, että siitä puuttuu keskireikä, jolloin suodattimen koko päätypinta muodostuu savua läpipäästämättömästi lasitetuksi. Tämän jälkeen savunkiihdytysaukko muodostetaan lävistämällä lasitettu pää tapilla. Tappi voidaan lämmittää sellaiseen lämpötilaan, että saadaan aikaan selluloosa-asetaattikuitujen paikallinen sulaminen. Vaihtoehtoisesti voidaan käyttää meistiä, jossa on tasainen lasituspinta, josta ulkonee piikki. Suodattimen pää saadaan lasitetuksi savua läpipäästämättömäksi lukuunottamatta piikin muodostavaa aukkoa.

Lopuksi samanlainen suodatin kuin kuviossa 3 esitetty, voidaan muodostaa päällystämällä suodatin sulkuaineella koko pinnaltaan lukuunottamatta pientä keskiosaa, joka muodostaa savunkiihdytysaukon.

Kuviossa 3 esitetyn kaltaisessa suodattimessa voi lasitettu tai muuten suljettu päätypinta olla laakean sijasta myös kaareva, esimerkiksi kovera katsottuna suodattimen pituusleikkauksena.

Pinta voi olla syvennys, joka ulottuu sisäänpäin suodattimen päästä.

Kaikissa kuvioiden 1-3 mukaisissa suodattimissa ilmastus,kapeikon 5 myötävirtauspuolella voidaan saada aikaan järjestämällä reikien muodostama rengas tai renkaita vaipan 7^ osaan 8 samalla tavoin kuin 61617 7 esimerkiksi kuvion 2 suodattimen reiät 10.

Suodattimen kalvossa voi olla useampiakin kuin yksi savun kiihdytys-aukko. Siten kalvo voidaan varustaa useammalla kuin yhdellä lasitta-mattomalla tai päällystämättömällä osalla pinnan ollessa muuten lasitettu tai päällystetty. Samoin suodattimessa voi olla useampia kuin yksi kalvo, jolloin niistä kukin on varustettu savun kiihdytys-aukolla ja kalvot ovat suodattimessa välimatkan päässä toisistaan siten, että aukot toimivat sarjana.

Savun kiihdytysaukko vöidaan sijoittaa suodattimen siihen päähän, joka on kaukana savukkeesta tai lähelle sitä päätä. Suuremmat suoda-tustehot saavutetaan kuitehkin sijoittamalla aukko suodattimen tupakan puoleiseen päähän tai lähelle sitä.

Suodattimen 1 suodatinmateriaalin valinta ei rajoitu kuitumateriaa-leihin, esimerkiksi selluloosa-asetaattiin. Sidottuja rakeisia suodatinmateriaaleja, esimerkiksi hiiltä, voidaan käyttää. Samoin itse suodatintulppa voidaan muodostaa materiaaliseoksesta, esimerkiksi polypropyleenikuitujen ja selluloosa-asetaattikuitujen seoksesta tai selluloosa-asetaattikuitujen ja hiilirakeiden seoksesta.

Keksintöä voidaan soveltaa myös ei-sidotusta suodatinmateriaalista muodostettuihin suodattimiin. Tässä tapauksessa valitun vaippama-teriaalin tai materiaalien pitää tyydyttää esillä olevan keksinnön asettamat vaatimukset ja kyetä samalla tehokkaasti sisältämään ei-sidottu materiaali.

Claims (8)

8 61617 Patentti, vaatimukset

1. Tupakansavun suodatin, jossa on vaippaan (7') suljettu tangon-muotoinen savua suodattavaa ja sitä läpäisevää kuituainetta oleva kappale (1), tunnettu siitä, että suodatusainetta on käsitelty kappaleen (1) poiki.ttai salueella (3, 11) lämmöllä ja/tai sulkuai neella siten, että tämä poiki ttai.salue on savua läpäisemätön lukuunottamatta poikkileikkauksen pientä aluetta, joka muodostaa ai.nakin yhden savun kulkua kiihdyttävän aukon (5), jossa vaipassa (7') on alueita (8) savun kulkusuunnassa aukon (5) jälkeen, jotka mahdollistavat ilman pääsyn vaipan sisään suodattimeen (1).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suodatin, tunnettu siitä, että poikittaisalueen kohdalle suodatti.messa (1) on rengasura (2) , joka on täytetty tai. sen seinämät on päällystetty savua läpäisemättömällä materiaalilla.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen suodatin, tunnettu siitä, että poikittaisalue (3, 11) sijaitsee jossakin kohtaa suo-dattimessa (1) sen päiden välillä, jolloin vaippa (7') on ilmaa läpäisevä savun kulkusuunnassa poikittaisalueen jälkeen.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen suodatin, tunnettu siitä, että vaippa (7‘) on ilmaa läpäisemätön savun kulkusuunnassa poikittaisalueen (3, 11) edessä.

5. Patenttivaatimuksen 3 mukainen suodatin, tunnettu siitä, että vaippa (7') on varustettu ilmastusrei'illä (10) savun kulkusuunnassa poikittaisalueen (3, 11) edessä.

6. Patenttivaatimuksen 1-5 mukainen suodatin, tunnettu siitä, että poikittaisalue sijaitsee suodattimen siinä päässä josta savu työntyy sisään.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen suodatin, tunnettu siitä, että aukon (5) halkaisija on 1 - 3,5 mm.

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suodatin, tunnettu siitä, että kuitumainen suodatinaine on selluloosa-asetaattia.