FI62467B - Filter - Google Patents

Description

I-- — --I f.l m, KUULUTUSJUUKAISU CO Λ C 7 JKJe M ("»UTLÄOGNINOSSKMFT 0^46/ C Patentti myönnetty 10 Cl 1933 tent reidelat ^ v ^ (51) Ky.ik.3/!nt.a.3 B 01 D 46/00, 39/02 SUOMI —FINLAND (21) hwnttll»k*rm»-P«t«»tti»ekiHfl| 772298 (22) H»kuml*ptlvl — AiwMcnlnpdaf 27. 07.77 (23) Alkuptivt — GlMghutadag 27. 07.77 (41) Tullut |ulktf*k*l — Blhrtt offentHg 03, 02.78 fwtmttLi* rekisterihallitut Ν·κΜΜρ«οη |. kuuL|ulk>i«.« pvm. _

Patent- och registerstyrelsen ' ' AnaMcan iitlagd och utl.*krlfton publlcorid 30.09.82 (32)(33)(31) PjTdtttjr utuolkuu* -kjlrd prtorltot 02.08.76

Iso-Britannia-Storbritannien(GB) 32179/76 (71) Wiggins Teape Limited, P.0. Box 88, Gateway House, Basing View, Basingstoke, Hampshire RG21 2EE, Iso-Britannia-Storbritannien(GB) (72) Kieron Philip Green, Thame, Oxen, Bruce Reynolds Inglis, High Wycombe, Bucks, Roger Anthony Allen, Gt. Missenden, Bucks,

Roger Wherwell Tringham, Beaconsfield, Bucks, Iso-Britannia-Storbrit annien(GB) (7M Berggren Oy Ab (5¾) Suodatin - Filter Tämän keksinnön kohteena on pitkänomainen suodatin, jota pääasiassa, joskaan ei yksinomaan, käytetään savukkeen suodattimena .

Savuketeollisuus käyttää pääasiassa kahta eri perustyyppiä olevia suodattimia yhdessä kolmannen tyypin kanssa, joka on kahden ensimmäisen yhdistelmä.

Käytetty perussuodattimen päätyyppi muodostuu kuitumaisen kuituaineksen muodossa olevasta selluloosa-asetaatista. Kuitua käsitellään pehmittimellä, esim. astriasetiinilla, joka osaksi sitoo kuidut, minkä jälkeen se kääritään paperiin rakenteen lieriömäisen muodon säilyttämiseksi. Kun savukkeeseen siis liitetään suodatin, on käytettävä vielä toista käärettä, joka pitää suodattimen kiinni valmiissa savuketangossa. Tämä toinen kääre, ns. "imukenauha", voi ulkonäöltään muistuttaa korkkia.

2 62467

Toisessa nykyään käytetyssä suodattimen perusmuodossa on aaltopape-ria oleva sisus. Tässä tyypissä on ensimmäistä käärettä välttämättä käytettävä, jotta suodatinosa pysyy lieriömäisenä. Yllä mainittu kaksinkertainen kääre on sen tähden välttämätön valmiissa savukkeissa, joissa käytetään aaltopaperisuodattimia. Tällaiset suodattimet ovat usein päästään epäsiistejä, ja niissä saattaa käytössä esiintyä epäsäännöllisiä laikkuja. Aaltopaperirakenne voi lisäksi aiheuttaa suodattimessa epätasaista kovuutta, jolloin suodattimen käsittely on vaikeaa pikasavukkeenvalmistuskoneissa.

Kolmas suodatintyyppi, joka tunnetaan "kaksoissuodattimena" on kehitetty kahden ensimmäisen suodatintyypin tiettyjen epäkohtien poistamista silmällä pitäen. Tämä tyyppi muodostuu lieriömäisestä sekä selluloosa-asetaatti- että aaltopaperiosasta. Paperikääre pitää nämä osat aksiaalisesti koossa. Koska suodatin muodostetaan savukkeeseen, niin että selluloosa-asetaattiosa jää paljaaksi, savukkeen pään ulkonäkö paranee ja taipumus pehmenemiseen vähenee jossain määrin. Tällaisten suodattimien valmistus on kuitenkin kallista, koska vuorot-televat osat vaativat tarkkaa käsittelyä. Käsittelyvaikeuksia voi myös esiintyä kuten suodattimen perustyypeissäkin, eikä "kaksoissuo-dattimessa" vältytä edellä mainitulta kaksinkertaisen kääreen ongelmalta. Kolmatta käärettä on käytettävä kahden lieriömäisen osan koossapitämiseksi.

Jokaiselle yllä mainitulle suodattimelle voidaan saada ominaiskäyrä, joka kuvaa hiukkasaineen kokonäissuodatustehoa vetovastukseen nähden. Määrätyllä vetovastuksella aaltopaperisuodattimella on suurempi suodatusteho kuin selluloosa-asetaatilla. Kaksoissuodatin sijoittuu kahden edellä mainitun väliin ottaen huomioon sen sisältämän aalto-paperi- ja selluloosa-asetaattikomponentin määrät.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on saada aikaan suodatin, jonka yhteydessä ensimmäistä paperikäärettä ei tarvita ja jolla on samalla vetovastuksella huomattavasti parempi suodatusteho kuin selluloosa-asetaatilla. Keksinnön mukaisen suodattimen kovuus on myös verrattavissa selluloosa-asetaattisuodattimiin ja huomattavasti parempi kuin aaltopaperisuodattimien kovuus. Sen pää on myös siistin näköinen. Suodattimen päässä ei herkästi esiinny epäsäännöllisiä laikkuja, ja suodatinta voidaan helposti käsitellä savukkeenvalmis-tuskoneissa.

3 62467 Nämä tarkoitukset on saavutettu keksinnön mukaisella suodattimena, jonka tunnusomaiset piirteet on annettu oheisissa patenttivaatimuksissa .

Keksintö antaa siis tulokseksi suodattimen, jossa en kuitusisus kaasujen suodattamiseksi. Kuituinen pintakerros jäykistää rakenteen ja muodostaa päällyksen, joka säilyttää sisuksen muodostaman suodattimen ehjänä.

Esillä olevan keksinnön kuituelementit voidaan edullisesti valmistaa siten, että kuitudispersio, joka voi sisältää selluloosa-kuituja tai selluloosan- ja keinokuitujen seosta, ruiskutetaan putkeen muodostettuun huokoiseen kannattimeen, ja putki saatetaan ulkopuolelta tyhjön alaiseksi. Suspensioaine poistetaan tällä tavoin putken seinämien kautta, jolloin kuidut laskeutuvat putken sisäpinnoille ja muodostavat tangon.

Kuoren päällystävä vaikutus johtuu pintakerroksen suuremmasta pituussuuntaisten kuitujen määrästä. On havaittu, että haluttu suuntautuminen voidaan saada aikaan säätämällä nopeussuhdetta ts. kuitususpension ja huokoisen kannattimen nopeuksien välistä suhdetta käytettäessä suomalaisen patenttihakemuksen n:o 772299 mukaista laitetta. Vähimmäisnopeussuhde riippuu käytetystä kuitutyypistä, mutta savukkeensuodattimien valmistukseen käytettyjen karkeiden alfaselluloosakuitujen kohdalla vähimmäis-suhde on n. 10:1.

Keksintö antaa lisäksi tulokseksi pitkänomaisen kuiturakenteen, jossa on, kun se jaetaan vetämällä, oleellisesti kartionmuotoiset jakopinnat jakokohdassa. Kuiturakenne on edullisesti oleellisesti tasaisen yhtenäinen, mutta se sisältää kartiomaisia rakenteita, jotka kehillään muodostavat kuitukuoren.

Keksintöä selitetään seuraavassa lähemmin viitaten oheiseen piirustukseen, jossa kuvio 1 esittää pystyleikkausta keksinnön mukaisen kuiturakenteen keskiosaa pitkin, 4 62467 kuvio 2 on perspektiivikuva kuvion 1 mukaisen rakenteen sisäosasta sen jälkeen, kun se on erotettu vetämällä, kuvio 3 esittää pystyleikkauksena yhtä sisäkkäin menevää kartiomaista kuituosaa, joka ulottuu kuvion 1 viivojen III-III väliin, ja kuvio 4 esittää pystyleikkausta kuvion 1 viivaa IV-IV pitkin.

Kuviot 5, 6 ja 7 ovat kosketusbetaradiogrammeja keksinnön mukaisten suodatinrakenteiden n. 1,3 mm:n paksuisten osien läpi. Valotusaika on tällöin n. seitsemän tuntia. Kuviot 8, 9 ja 10 ovat diagrammeja, jotka esittävät kuvioiden 5, 6 ja 7 osien suhteellisia ainetiheyk-siä, jotka on mitattu kahta halkaisijaa pitkin yhden millimetrin asteissa käytetyllä betaradiopyyhkimellä.

Kuvio 1 esittää pitkänomaisen kuiturakenteen muodostaman kuituelementin osaa 1, josta osa on leikattu pois kohdasta 2, jolloin näkyy kuitusisusvyöhyke 3 ja kuitukuori, joka on muodostettu pintakerrokseksi 4, jolla on suurempi tiheys kuin sisuksella.

Kun rakennetta käytetään esim. savukkeensuodattimena ja savukkeen savun oletetaan kulkevan suodatinta pitkin nuolen 5 suunnassa, sisus-vyöhykkeen 3 kuidut suorittavat pääasiallisen suodatuksen, kun taas pintakerros 4 myös jäykistää rakennetta. Tässä rakenteessa kaasujen säteittäinen läpäisevyys sisukseen ja siitä pois on parempi kuin kääreellä varustetussa suodattimessa.

Kuvio 2 esittää, miten suodatinrakenne jakaantuu, ja miten sitä vedettäessä jakokohtaan muodostuu oleellisesti kartiomaiset jakopinnat. Havaitaan, että ulkopinta on hieman kupera kohdassa 6 ja päättyy keskitupsuun 7. Kupera pinta ja tupsu 7 näkyvät myös kuvion 3 kar-tiomaisessa elementissä 8. Kartiomaisessa elementissä 8 on myös syvennys 9, johon viereisen osan kupera pinta 6 ja tupsu 7 liittyvät, ennen kuin osa erotetaan vetämällä.

Aineen kerrostus on samanlainen kuin paperin kerrostus, joka ei ole silmin eikä visuaalisin laboratoriotutkimusvälinein havaittavissa, vaan joka voidaan ainoastaan saada selville erotusmenetelmillä.

Havaitaan, että elementin 8 kehäosat muodostavat vyöhykkeet 10, joilla on suurempi tiheys ja jotka muiden osien vastaavien vyöhykkeiden kanssa muodostavat pintakerroskuoren 4.

5 62467

Kuviossa 4 esitetystä suodattimen poikkileikkauksesta käy ilmi, miten pintakerroskuori 4 ympäröi sisuskerrosta 3.

Kuviossa 5 esitetty osa on leikattu suodatintangosta, joka on valmistettu 100 %:sesta havupuusulfaattiselluloosasta, jota The Buckeye Corporation myy kauppanimellä PV5. Kuvioissa 6 ja 7 esitetyt osat on leikattu suodatintangoista, jotka on valmistettu selluloosasekoi-tuksesta, jossa on 55 % PV5:ä ja 45 % espartoa.

On selvää, että betaradiogrammien tummuusaste on kääntäen verrannollinen osien betasäteiden läpäisymäärään. Tummuus on sen tähden suoraan verrannollinen suodatinaineen tiheyteen, ja kuvioista näkyy selvästi, että kuoren tiheys on kummassakin tapauksessa suurempi kuin sisuksen.

Kuvioiden 8, 9 ja 10 diagrammit vahvistavat kuvioista 5, 6 ja 7 saatuja näköhavaintoja. Diagrammit osoittavat, että betasäteiden läpäisy on huomattavasti suurempi kunkin osan keskialueella, mikä osoittaa, että kuitumassan tiheys on keskustassa pienempi kuin kehä-osassa.

Suodatin voidaan valmistaa erilaisista kuituaineista. Siinä tulisi kuitenkin edullisesti olla määrätty määrä jäykkiä paksuja kuituja, jotka muodostavat rakennematriksin, yhdistettynä hienompiin kuituihin, jotka parantavat suodattimen suodatusominaisuuksia ja lujuutta. Painon lisäysaineita voidaan myös käyttää suodatusominaisuuksien tasoittamiseksi .

Jäykkiin, paksuihin kuituihin käytetään edullisesti erittäin uutettuja, kemiallisesti valkaistuja alfaselluloosamassoja, jotka sisältävät suuren määrän kesäpuuta. Tällaisia massoja myy kaupallisesti Buckeye Corporation kauppanimillä PV5 ja HPZ sekä Rayonier Corporation kauppanimillä Mersonnier ja Ultranier.

Hienoina kuituina käytetään edullisesti 40-50 % kuituja, joilla on suuri ominaispinta. Tällaisia kuituja ovat esim. esparto-, eukalyptus- ja puuvillakuidut. On myös havaittu, että kuitujen tiettyjen fraktioiden poistaminen saattaa olla edullista, jolloin tuotteen toiminnalliset ominaisuudet saadaan parhaaseen mahdolliseen tasapainoon. Täyteaineiden kohdalla on todettu, että kaoliinin tai kalsiumkarbonaatin korkeintaan 10 %:n lisäys parantaa suodatustehoa.

6 62467

Muita mineraalisuodatinaineita, kuten piimaata, voidaan myös käyttää kaasufaasikomponenttien suodatuksen parantamiseksi. Aktiivihiiltä voidaan myös käyttää. Jos täyteaineita käytetään, voi myös sideaineiden, kuten tärkkelyksen tai märkälujien hartsien, lisäys massaan olla suotavaa, mikä estää tuotteen nukkautumista. Tärkkelys voi olla kationista tai anionista, ja vesiliukoiset hartsit voivat esim. olla polyamiinia tai polyetyleeniamiinia. Tärkkelystä voidaan vaihtoehtoisesti levittää valmiin tangon pinnalle.

Voidaan myös käyttää jonkin verran mitä tahansa muuta sopivaa kuitumaista ainetta, esim. keinokuituja, kuten polyolefiinikuituja, joita Crown Zellerbach Corporation myy kauppaniemllä SWP tai Solvay and Cie kauppanimellä Pulpex.

Vaikka yllä kuvattuja suodattimia käytetään tupakkatuotteiden suodattimina, voidaan niitä käyttää myös muiden aineiden, esim. öljyn suodattimina sekä absorptioelementtinä. Elementin poikkileikkauksen ei välttämättä tarvitse olla pyöreä, vaan se voi olla neliskulmainen, kuusikulmainen tai tarpeen mukaan mitä tahansa sopivaa muotoa.

Claims (16)

1. Pitkulainen suodatin, jossa on erillinen kuitupinta ja kuitumainen sydän, jossa kuidut ovat säännöttömästi suuntautuneet, tunnettu siitä, että sydäntä (3) jäykistää sitä ympäröivä kuori (4), joka on kuitumateriaalia ja samaa ainetta sydämen kanssa ja että pintakerroksen tiheys on suurempi kuin sydämen (3).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suodatin, tunnettu siitä, että kuoreksi (4) muodostetun pintakerroksen kuidut ovat suurelta osalta järjestetyt suodattimen pituussuuntaan.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen suodatin, tunnettu siitä, että kartiomainen välikerros (6) on erotettavissa suodattimesta vetämällä suodattimen pituussuunnassa.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen suodatin, tunnettu siitä, että kuiturakenne on suodattimen sisällä olennaisen kartiomainen, jolloin kunkin kartiomaisen rakenteen reunalla on kuitu- kuori (10) .

5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukainen suodatin, tunnettu siitä, että kuidut koostuvat jäykkien, suurien kuitujen ja hienojen kuitujen seoksesta.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen suodatin, tunnettu siitä, että jäykät paksut kuidut ovat erittäin pitkälle uutettuja, kemiallisesti valkaistuja alfaselluloosamassoja, jotka sisältävät suuren määrän havupuuta.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen suodatin, tunnettu siitä, että hienoilla kuiduilla on suuri ominaispinta.

7 62467

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen suodatin, tunnettu siitä, että hienot kuidut ovat esparto-, eukalyptus- tai puuvilla-kuituja.

9. Jonkin patenttivaatimuksista 5-8 mukainen suodatin, tunnettu siitä, että se sisältää 40-50 % hienoja kuituja. 62467

10. Jonkin patenttivaatimuksista 1-9 mukainen suodatin, tunnettu siitä, että suodatinmateriaaliin on lisätty lisäainetta kuten kaoliinia, kalsiumkarbonaattia, aktiivihiiltä tai piimaata.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen suodatin, tunnettu siitä, että suodatinmateriaaliin on lisätty sideainetta, kuten tärkkelystä tai vesiliukoista hartsia.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen suodatin, tunnettu siitä, että hartsi on polyamiini tai polyetyleeniamiini.

13. Jonkin patenttivaatimuksista 1-12 mukainen suodatin, tunnettu siitä, että tärkkelys on järjestetty edullisesti pintakerrokseen.

14. Jonkin patenttivaatimuksista 1-13 mukainen suodatin, tunnettu siitä, että suodatinaines on tekokuitua.

15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen suddatin, tunnettu siitä, että tekokuitu on polyolefiinikuitua.

16. Jonkin patenttivaatimuksista 1-15 mukainen suodatin, tunnettu siitä, että se on muodostettu tupakkatuotteen suodattimeksi.