FI68952C - Foerfarande foer tillverkning av en filtrerande struktur saerskilt foer cigarrettfilter - Google Patents

Description

68952

Menetelmä suodatinrakenteen valmistamiseksi erityisesti savukkeiden suodattimia varten

Keksintö koskee menetelmää, jonka avulla voidaan valmistaa isotrooppinen suodatinrakenne kuitumassasta, joka muodostuu erityyppisten kuitujen homogeenisestä seoksesta ja eräs näistä kuitutyypeistä on välttämättä lämmössä sulavia synteettisiä kuituja, so. tunnetun tekniikan mukaan termoplastisista polymeereistä saatuja kuituja, esimerkiksi polyetyleeniä, jonka eräs ominaisuus on suhteellisen alhainen sulamispiste, ja toisen tyyppiset kuidut ovat kuituja, jotka ovat stabiileja lämmössä sulavien kuitujen sulamislämpötilassa.

Kuitumassa voidaan muotoilla joko laatan muotoiseksi suodattamaan kiinteitä tai nestemäisiä partikkeleita savun tai pölyn muodostamassa aerosolissa, joka on suspendoituneena saastuneeseen ilmaan, tai lieriömäisen pötkyn muotoiseksi, josta sitten muodostetaan savukkeiden suodattimet.

Jo ennestään on tunnettu menetelmä, jonka avulla voidaan valmistaa suodatintäytteitä, joita voidaan käyttää esimerkiksi savukkeiden suodattamina, jotka on tehty kuitumassoista kuten valkaistun kemiallisen puuhiok-keen kuiduista tai pumputivanusta, jotka yhdistetään keskenään sitovan nestemäisen impregnointiaineen avulla tai kiinteän kuumasinetöivän sitovan aineen avulla joko jauheen tai kuidun muodossa, joka lisätään sellu-loosakuituun ennen tai jälkeen lieriömäiseksi pötkyksi muodostamista.

Siinä tapauksessa kun sitova aine on lämpösinetöitävä kiinteä aine ja muodostuu erikoisesti kuiduista, kuumen- 2 68952 netaan lieriömäiseksi pötkyksi muodostettu suodattava massa lämpötilaan, joka vastaa sitovan aineen pehmene-mislämpötila-aluetta, sen täydellisen sulamisen lämpötilaan, niin että voidaan käyttää hyväksi sen adheesio-ominaisuuksia ja synnytetään useita yhdistäviä alueita selluloosakuitujen leikkauskohdissa. Nämä kuitujen toinen toisiinsa liittymiset kuumuudessa kuitumassan sisässä vahvistavat suodattavaa rakennetta jäähtymisen jälkeen niin että on mahdollista saada savukkeen suodatin, joka on riittävän tiivis.

Tunnetaan myös menetelmä, jonka avulla voidaan valmistaa savukkeen suodatin, joka on tehty hyvin pienen läpimitan omaavista kuiduista dispergoituneena kuitujen joukkoon, joilla on huomattavasti suurempi läpimitta ja joita on suhteellisesti paljon enemmän. Ainakin toinen kuitutyyppi on lämpöherkkää niin että tarvitaan kuumentamista mainittujen kuitujen muodostaman sitovan aineen aktivoimiseksi, jolloin tuloksena on kaikkien kuitujen kiinnittyminen toisiinsa leikkauskohdissaan .

Vaikka näiden erilaisten menetelmien avulla saadaan suodattimia, jotka ovat hyvin tiiviitä käytettyjen eri tyyppisten kuitujen toisiinsa liimautumisen ansiosta sen jälkeen kun kuitumassa on jäähdytetty kuumentamisen jälkeen, ei kuitenkaan ole mahdollista tehdä saatua rakennetta riittävästi ilmaa ja savua läpäiseväksi siitä syystä, ettei ole syntynyt mitään huokoista verkostoa.

Näiden menetelmien avulla saadaan todellakin tiivis suodatinpää, joka on liian vähän ilmaa ja savua läpäisevä, niin että tupakoitsijan on vaikea vetää henkisavuja. Lisäksi on tupakassa olevien haitallisten li 68952 aineiden suodatuskyky riittämätön siitä syystä, että useat kuidut ovat tarttuneet toisiinsa kiinni, mikä pienentää niiden kontaktialuetta savun kanssa.

Kyseessä oleva keksintö poistaa nämä varjopuolet ja sen kohteena on menetelmä, jonka avulla saadaan suodatinrakenne, erikoisesti savukkeiden suodattimia varten, joka on tiivis, läpäisevä ja absorboiva ja se muodostuu kuitumateriaalin homogeenisesta seoksesta, jossa on ainakin kahta eri tyyppiä kuituja, joista toinen kuuluu välttämättä lämmössä sulaviin synteettisiin kuituihin.

Keksintö koskee tarkemmin sanoen menetelmää suodatinrakenteen valmistamiseksi erikoisesti savukkeiden suodattimia varten kuitu-massasta, jossa menetelmässä erityyppisistä kuiduista muodostetaan homogeeninen seos, joista kuiduista yksi kuitutyyppi on synteettisiä ja alhaisessa sulamispisteessä sulavia ja sulaneessa tilassa liimauskyvyn omaavian kuituja, toisen kuitutyypin ollessa absorboiva tupakan savussa olevien haitallisten aineiden suhteen ja stabiileja lämmössä sulavien kuitujen sulamislämpötilassa, ja mainittu kuituseos muodostetaan lieriömäiseksi tangoksi, joka ei ole vielä koossapysyvässä tilassa mutta on homogeenisessa tilassa ja sisältää kuituverkkoja, jotka ovat tiiviisti limittäin toisiinsa nähden.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on pääasiallisesti tunnusomaista se, että käytetään huomattava osa lämmössä sulavia kuituja verrattuna absorboiviin kuituihin, jotka lämmössä sulavat kuidut ovat muodoltaan pitkänomaisia, että tangonmuodossa olevaa seosta lämmitetään lämpötilaan, jossa absorboivat kuidut pysyvät muuttumattomina, mutta joka on riittävän korkea sulattamaan ja tekemään juokseviksi kaiken alunperin pitkänomaisten kuitujen muodossa läsnä olleen lämmössä sulavan aineen ja muuttamaan sen pieniksi pisaroiksi, jotka ovat dispergoituneina absorboivien kuitujen verkostossa niin, että tämän muutoksen kautta syntyy yhtäältä useita liitoksia absorboivien, stabiileina pysyvien kuitujen leikkauskohdissa ja toisaalta huokosten verkosto, jotka huokoset ovat toistensa kanssa yhteydessä kaikkiin suuntiin ja muodostuvat lämmössä sulavien kuitujen täydellisesti sulaessa tyhjiksi jääneistä tiloista.

4 68952

Kuituseos jaetaan aluksi tasaisesti lieriömäiseen muotouraan.

Näin muotoiltuna se ei ole vielä koossapysyvä ja se joutuu voimakkaaseen kuumakäsittelyyn, jossa on mahdollista sulattaa hyvin nopeasti lämmössä sulavat kuidut ja muuttaa ne täydellisesti pieniksi liimapisaroiksi, jotka hitsaavat absorboivat kuidut, jotka pysyvät vahingoittumattomina, kiinni toisiinsa ja synnyttävät lisäksi toistensa kanssa yhteydessä olevien huokosten verkoston.

Keksinnön mukaisen menetelmän omaperäisyys on pääasiallisesti siinä, että hävitetään täydellisesti sulattamalla synteettisten kuitujen verkoston kuitumainen muoto. Käyttämällä hyväksi näiden kuitujen lämmössä sulamis- ja liimausominaisuuksia muodostuu haluttu suodatinrakenne, joka on erinomainen koossa-pysyvyytensä, tiiviytensä ja läpäisykykynsä vuoksi.

Jäähdyttyä on rakenne koossapysyvä ja tiivis useiden liitos-alueiden vuoksi joita muodostavat jähmettyneen sulavan aineen pisarat jotka sijaitsevat vahingoittumattomiksi jääneiden absorboituvien kuitujen leikkauspisteissä.

Rakenne on sitä paitsi läpäisevä toistensa kanssa yhteydessä olevien huokosten verkoston muodostumisen vuoksi. Nämä huokoset muodostuvat niihin tyhjiin koh- 11 68952 tiin, joista on hävinnyt lämmössä sulavien kuitujen kuitumainen muoto, ja ne ovat tasaisesti jakautuneina tähän uuteen rakenteeseen. Tämä rakenne syntyy siis lämmössä sulavan materiaalin pinta-alan kustannuksella, minkä ansiosta absorboivien kuitujen hyödyllinen ominaispinta-ala kasvaa ja saavutetaan suuri suoda-tustehokkuus.

Lämmössä sulaviksi kuiduiksi voidaan edullisesti valita polyolefiinikuituja, erikoisesti polyetyleenikuitu-ja, joiden suhteellinen sulamispiste on välillä 115-135°C.

Tämän laatuisista kuiduista ovat erikoisen edullisia korkean tiheyden omaavat fibrilloidut polyetyleeni-kuidut. Nämä ovat kuituja, joiden dimensiot ovat hyvin lähellä selluloosan dimensiota. Ne muodostetaan hyvin fibrilloiduista ja runsaskuituisista nipuista, joilla on hyvin epäsäännöllinen ja hyvin nukkainen pinta ja suuri ominaispinta. Niiden pituudet ovat 1-2 mm ja niiden diametri 2-25 ^u. Juuri tämän erikoisen morfologian ansiosta tapahtuu sekoittuminen erinomaisesti selluloosakuituihin; sen ansiosta syntyy myös polyety-leenin täydelleen sulattua hienojakoinen huokosraken-ne, so. joka sisältää hyvin runsaasti mikrohuokosia, jotka johtuvat fibrilloitujen kuitujen alkuperäisestä runsaudesta. Niiden syntymistavasta johtuu, että näillä kuiduilla ei ole sulattuaan korkeata sisäistä painetta, mikä on erikoisen edullista, koska saadun suodatinlieriön dimensiot, erikoisesti sen läpimitta, ovat käytännöllisesti katsoen samat ennen kuitumassan kuumentamista ja sen jälkeen. ' Lämmössä sulavina kuituina voidaan käyttää myös ohuita säikeitä, esimerkiksi polyetyleenistä, joka on saatu 6 68952 tavanmukaisen kehräyksen avulla ja leikattu lyhyiksi palasiksi. Saadun kuiturakenteen fysikaaliset ominaisuudet eivät kuitenkaan ole niin hyviä kuin fibrilloi-duilla kuiduilla saadut.

Absorboivista kuitulajeista, jotka ovat stabiileja polyetyleeniä olevien, lämmössä sulavien kuitujen su-lamislämpötilassa, voidaan käyttää puuselluloosakui-tuja, nimittäin jalokuusen, männyn ja kuusen kuituja tai lehtipuiden kuten koivun, tammen, tai eukalyptuspuun kuituja jne. Niiden morfologiasta johtuen on näillä luonnon kuiduilla, vaikka ne eivät olekaan fibril-loituja, suuri absorboimiskyky tupakan savun tervaan nähden. Ne ovat edullisia myös halpuutensa vuoksi.

Voidaan käyttää myös lyhyitä puuvillakuituja.

Absorboivina kuituina voidaan käyttää myös kuituja, jotka on saatu leikkaamalla keinotekoisia tai synteettisiä lankoja, esimerkiksi selluloosa-asetaattilankoja. Niiden pituuden ja niiden diametrin tulee olla samaa suuruusluokkaa kuin selluloosakuitujen ja niiden sulamispisteen tulee olla huomattavasti korkeampi kuin lämmössä sulavien kuitujen.

Voidaan käyttää myös, ainakin osittain, absorboivina kuituina aktivoidun hiilen kuituja, joiden pituus ja diametri ovat hyvin lähellä selluloosakuitujen vastaavia arvoja. Tällä tavoin voidaan käyttää hyväksi aktivoidun hiilen hyvin tunnettua kykyä absorboida tupakan savun kaasufaasin komponentteja ja höyryjä.

Erityyppisten kuitujen painosuhde vaihtelee suodattavalta rakenteelta vaaditun tuuletusasteen mukaan, so. savuvirran läpäisykyvyn mukaan. On olennaisen tärkeää, 68952 että lämmössä sulavia kuituja on suuri määrä (vähintään 25 % kuitumassasta) suhteessa absorboiviin kuituihin, niin että lämmössä sulavien kuitujen sulaessa syntyvä huokosverkosto sisältää riittävästi ilmaa suodattavassa rakenteessa. Lämmössä sulavien kuitujen osuus tekee myös mahdolliseksi vaihdella suodattimen tiiviyttä.

Absorboivien kuitujen osuuden ja niiden laadun avulla voidaan myös määrätä suodattavan rakenteen tehokkuus-aste. Lehtipuukuitujen käyttäminen jalokuusikuitujen tilalla merkitsee, muiden tekijöiden pysyessä samoina, alempaa läpäisykykyä ja tiiviyttä ja suurempaa tehokkuutta. Siten voidaan esimerkiksi osoittaa, että määrätyn tiheyden omaavassa suodattimessa merkitsee lämmössä sulavien synteettisten kuitujen osuuden kasvaminen henkisavujen vetämisen vastuksen ja suodatuksen tehokkuuden vähenemistä, kun taas tiiviys lisääntyy. Päinvastaisesti merkitsee absorboivien kuitujen osuuden lisääminen henkisavujen vetämisen vastuksen ja suodatuksen tehokkuuden lisääntymistä, mutta sitä vastoin tiiviys vähenee.

Lisäksi on havaittu, että määrätyn kokoomuksen omaavalla kuituseoksella merkitsee lieriömäisen pötkyn täyttöti-heyden suurentuminen sitä, että henkisavujen vetämisen vastus, suodatuksen tehokkuus ja tiiviys lisääntyvät.

Parhaana pidetyssä toteutusmuodossa, kun seoksessa on 50 % lämmössä sulavia kuituja ja 50 % selluloosa-kuituja, ovat suodattimen tiheyden vaihtelurajat 0,105-0,150. Tämä vastaa henkisavujen vetämisen vastuksen rajoja 50 mm C.E. - 150 mm C.E. 8 mm x 20 mm kokoa olevalle suodatinpäälle.

68952 8

Eräässä toisessa toteutusmuodossa seos sisältää 1/3 selluloosakuituja, 1/3 aktivoituja hiilikuituja ja 1/3 lämmössä sulavia kuituja ja tuloksena on riittävän tiivis läpäisevä suodatin, joka on hyvin tehokas imemään sekä tupakan savun sisältämiä tervoja että kaasu-faasia ja höyryä.

Kun kuitumassa on muotoiltu lieriömäiseksi pötkyksi se kuumennetaan millä tunnetulla tavalla tahansa kuten esimerkiksi kuuman ilmankierron avulla, infrapuna-säteilyn avulla, korkea-frekvenssikuumennuksella tai mikroaalloilla. Käytetyn kuumennustavan täytyy kaikissa tapauksissa olla sellainen, että kaikki lieriömäisessä pötkyssä olevat lämmössä sulavat kuidut joutuvat sulamispisteeseensä samanaikaisesti.

Kyseessä olevan keksinnön ansiosta on saaduissa savukkeiden suodattamissa seuraavia etuja: erinomainen tulos suodatinmateriaalilla: tupakan savun haitallisten aineiden määrättyä suodatustehok-kuutta kohti on tiheys huomattavasti alempi kuin tavallisesti käytetyissä suodattamissa, jotka ovat sellu-loosa-asetaattia tai paperia; mahdollisuus saada tehokas tupakan savun kaasufaa-sin ja höyryn suodatus käyttämällä aktivoidun hiilen kuituja; - mahdollisuus vaihdella helposti tehokkuutta ja tiiviyttä muuttamalla kuumuudessa stabiileina pysyvien absorboivien kuitujen laatua ja dimensioita, lämmössä sulavien kuitujen käyttöosuutta ja suodatinpötkyn täyttötiheyttä; - erinomainen tiiviys ja erinomainen elastisuus ennen tupakan polttamista ja sen jälkeen, mitkä kaksi ominaisuutta ovat huomattavasti korkeampaa tasoa kuin sellu-

II

9 68952 loosa-asetaattisuodattimilla, joissa on sama henkisavun vetämisen vastus; suodatinosan edullinen ulkonäkö, siinä ei ole näkyviä huokosia, vaan päinvastoin se on yhtä tasainen kuin selluloosa-asetaattisuodattimissa; edulliset kustannukset verrattuina selluloosa-ase-taatti- tai paperisuodattimiin johtuen käytetyn seoksen kuitumateriaalin suhteellisen halvoista kustannuksista .

Claims (10)

10 . , 68952

1. Menetelmä suodatinrakenteen valmistamiseksi erikoisesti savukkeiden suodattimia varten kuitumassasta, jossa menetelmässä erityyppisistä kuiduista muodostetaan homogeeninen seos, joista kuiduista yksi kuitutyyppi on synteettisiä ja alhaisessa sulamispisteessä sulavia ja sulaneessa tilassa liimauskyvyn omaavia kuituja, toisen kuitutyypin ollessa absorboiva tupakan savussa olevien haitallisten aineiden suhteen ja stabiileja lämmössä sulavien kuitujen sulamislämpötilassa, ja mainittu kuituseos muodostetaan lieriömäiseksi tangoksi, joka ei ole vielä koossa-pysyvässä tilassa mutta on homogeenisessa tilassa ja sisältää kuituverkkoja, jotka ovat tiiviisti limittäin toisiinsa nähden, tunnettu siitä, että käytetään huomattava osa lämmössä sulavia kuituja verrattuna absorboiviin kuituihin, jotka lämmössä sulavat kuidut ovat muodoltaan pitkänomaisia, että tangon-muodossa olevaa seosta lämmitetään lämpötilaan, jossa absorboivat kuidut pysyvät muuttumattomina, mutta joka on riittävän korkea sulattamaan ja tekemään juokseviksi kaiken alunperin pitkänomaisten kuitujen muodossa läsnä olleen lämmössä sulavan aineen ja muuttamaan sen pieniksi pisaroiksi, jotka ovat dis-pergoituneina absorboivien kuitujen verkostossa niin, että tämän muutoksen kautta syntyy yhtäältä useita liitoksia absorboivien, stabiileina pysyvien kuitujen leikkauskohdissa ja toisaalta huokosten verkosto, jotka huokoset ovat toistensa kanssa yhteydessä kaikkiin suuntiin ja muodostuvat lämmössä sulavien kuitujen täydellisesti sulaessa tyhjiksi jääneistä tiloista.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään kuitumassaa, jossa on yhtä ainoata tyyppiä absorboivia kuituja.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään kuitumassaa, jossa on ainakin kahta tyyppiä eri laatuisia absorboivia kuituja.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lämmössä sulavat kuidut ovat polyolefiinikuituja. Il 11 68952

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että polyolefiinikuidut ovat fibrilloituja korkean tiheyden omaavia polyetyleenikuituja, jotka ovat paperia varten tarkoitettuja ja liitetty yhteen fibrilloiduiksi runsaasti kuituja sisältäviksi nipuiksi, joilla on hyvin epäsäännöllinen ja hyvin nukkainen pinta, jonka ominaispinta-ala on suuri, ja mainittujen kuitujen pääasiallisin pituus vaihtelee 1-2 mm välillä ja niiden läpimitta vaihtelee 2-25 välillä.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään puuselluloosakuituja absorboivina kuituina.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään absorboivina kuituina puuvillakuituja, aktivoidun hiilen kuituja ja/tai lyhyitä palasia selluloosa-asetaattirihmoja, ja mainittujen kuitujen ja rihmojen pituus ja läpimitta ovat samaa suuruusluokkaa kuin puuselluloosa-kuitujen.

8. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 2-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään absorboivina kuituina lyhyitä palasia synteettistä ainetta kuten polypropyleeniä olevia rihmoja, joiden sulamispiste on selvästi korkeampi kuin lämmössä sulavien kuitujen.

9. Minkä tahansa patenttivaatimuksista 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään kuitumassaa, joka sisältää ainakin 25 % lämmössä sulavia kuituja.

10. Minkä tahansa patenttivaatimuksista 1-9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään kuitumassaa, joka sisältää 50 % fibrilloituja kuituja, jotka ovat paperia varten käytettäväksi tarkoitettua korkean tiheyden omaavaa polyetyleeniä ja 50. mäntyselluloosakuituja, jotka ovat peräisin valkaistusta kemiallisesta massasta, ja että näiden kuitujen ominaisuudet, kuten muoto, hienorakenne ja ulkomitta aikaansaavat kuitumassalle alhaisen tiheyden sen jälkeen kun se on muotoiltu. 12 68952