KR100188815B1 - 담배 필터 재료 및 그의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

입자상 또는 섬유상 셀룰로오스 에스테르 및 캐나다 표준 수도 100 ~ 800㎖ 인 목재 펄프를 10/90 ~ 90/10 (중량 %)의 비율로 함유하는 슬러리를 사용하여 직조되지 않은 웹 구조를 가진 시트상 담비 필터 재료를 제조한다. 슬러리는 비휘발성 물질 기준으로 0.1 ~ 10 중량 % 의 비율의 미소섬유상 셀룰로오스를 함유할 수 있다. 셀룰로오스 에스테르는 30 ~ 62% 의 결합된 아세트산을 가진 셀룰로오스 아세테이트일 수 있다. 이러한 시트상 담배 필터 재료를 높은 건조 강도 및 게다가 담배의 연기 특성에 역영향이 없이 높은 습윤 분해도를 갖는 담배 필터에 사용할 수 있다. 따라서, 잠재적인 환경 오염은 담배 필터에 의해 완화될 수 있다.

Description

담배 필터 재료 및 그의 제조 방법
제1도는 셀룰로오스 에스테르의 함량 및 목재 필터의 캐나다 표준 수도 사이의 관계를 나타내는 도면이다.
본 발명은 습윤시 분해도가 매우 우수한 담배 필터 재료, 그의 제조 방법, 및 그를 사용하여 제조한 담배 연기의 양호한 방향 및 향미를 보장하는 담배 필터에 관한 것이다.
담배 연기로부터 타르를 제거하고, 우수한 연기 특성을 보장하는 담배 필터로서, 트리아세틴과 같은 가소제와 셀룰로오스 아세테이트 섬유의 토우(섬유 다발)를 형성시켜 제조된 필터 플러그가 공지되어 있다. 그러나, 이러한 필터에서, 필라멘트 조직은 부분적으로 가소제와 함께 융합되어 흡연후 폐기되었을 경우, 필터 플러그가 환경에서 자발적으로 분해되는 데 많은 시간이 소요되므로 오염 문제를 가증시킨다.
한편, 목재 펄프를 원료로 제조된 크레이프 종이로 제조된 담배 필터 및 재생 셀룰로오스 섬유로 제조된 담배 필터가 또한 공지되어 왔다. 셀룰로로스 아세테이트 섬유로 구성된 필터 플러그와 비교하여, 이러한 필터들은 약간 더 습윤 - 분해성 있으며, 따라서, 약간 더 오염 가능성이 낮다. 그러나, 이러한 필터에서는, 담배 연기의 방향 및 향미가 손상될 뿐만 아니라 담배 필터에 필수적이 페놀의 선택적 제거 효율 또한 거의 기대할 수 없다. 게다가, 동일한 압력 손실에서 이러한 필터의 견고성 또는 경도는 셀룰로오스 아세테이트 필터의 경도보다 낮다.
일본국 특허 공개 제 96208/1977호 공보(JP - A - 52 - 96208)에는 특정한 방법으로 수득된 아세틸셀룰로오스 펄프 및 열가소성 수지의 단섬유로 구성된 시트가 기재되어 있다. 그러나, 이 시트는 펄프 및 단섬유를 혼합 웨빙하고, 가압하에 수득된 종이를 가열하여 제조하였으므로, 물에 침지 후 인장 강도 및 신장도가 높을 뿐만 아니라 내수성이 높고, 분해도는 극히 낮다.
미합중국 대응 특허출원 제730039호 및 일본국 특허 공개 제45468/1978호 공보(JP - A - 53 - 45468)에는 표면적이 넓은 5 ~ 35중량 %의 셀룰로오스 에스테르 소섬유 및 65 ~ 95중량 %의 셀룰로오스 에스테르 단섬유를 함유하는 비섬유상 시트를 포함하는 필터 재료가 기재되어 있다. 더욱이, 이러한 선행 기술 문헌에는 목재 펄프를 셀룰로오스 에스테르 소섬유 및 셀룰로오스 에스테르 단섬유의 혼합물중에 혼합시킬수 있음이 기재되어 있다. 그러나, 셀룰로오스 에스테르는 미세 소섬유로 처리하기 어려우므로, 표면적이 넓은 미세 소섬유를 제공하는 데는 특정한 기술이 요구 된다. 더욱이, 시트상 담배 필터 재료는 건조 조작 동안에 높은 강도를 유지 할 것이 요구되나, 그 후에는 그의 습윤 분해도가 낮을 필요가 있다. 또한, 높은 습윤 분해도를 제공하는 시트 재료는 건조 조작 조건하에서도 낮은 강도만을 나타낸다. 따라서, 높은 건조 시트 강도 및 높은 습윤 분해도는 양립되기 어렵다.
따라서, 본 발명의 목적은 흡연의 질을 저하시키지 않으면서 필터의 현저한 습윤 분해도를 제공하며, 따라서 환경 오염이 부담을 경감시키는 담배 필터 재료 및 그의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 목적은 그의 큰 건조 강도에도 불구하고 습윤시 자발적으로 용이하게 분해되는 담배 필터 재료 및 그의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 적당한 압력 강하를 갖는 담배 필터 재료 및 그의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 타르 성분의 효율적 제거를 보장할 뿐만 아니라 니코틴의 적당한 투과에 기여하는 담배 필터 재료 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기한 우수한 특성을 갖는 담배 필터를 제공하는 것이다.
본 발명의 발명자들은 상기 목적을 달성하기 위한 집중적 연구를 수행하여, 셀룰로오스 에스테르 및 목재 펄프의 조합을 함유하는 시트상 가공품은 담배 연기의 방향 및 향미에서 손상되거나 해를 입지 않고, 게다가 우수와 같은 자연 환경 조건하에서 용이하게 분해됨을 알아내었다. 본 발명은 상기 발견을 기초로 완성되었다.
따라서, 본 발명의 담배 필터 재료는 셀룰로오스 에스테르 및 캐나다 표준수도 100 ~ 800㎖인 목재 펄프를 10/90 ~ 90/10(중량%)로 함유한다. 상기한 셀룰로오스에스테르는 실질적으로 입자상 또는 섬유상으로 사용하며, 셀룰로오스 에스테르는 아나타제(anatase)형 이산화 티타늄을 함유할 수 있다. 필터 재료는 추가로 미소섬유상 셀룰로오스를 함유할 수 있다. 이 필터 재료는 일반적으로 초지 형태를 사용하나 임의로 크레이프 가공 또는 엠보싱 가공될 수 있다.
본 발명의 담배 필터는 시트상 담배 필터 재료로 구성된다. 담배 필터를 예를 들면, 필터 재료, 필터 재료를 원통형으로 포장하기 위한 포장지, 및 포장지를 접착시키기 위한 수용성 접착제를 사용하여 형성할 수 있다.
본 발명의 제조 방법에 있어서, 셀룰로오스 에스테르 및 캐나다 표준 수도 100 ~ 800㎖인 목재 펄프를 10/90 ~ 90/10(중량%)로 함유하는 슬러리를 사용하여 제지 기술을 사용하여 종이 웹을 제조하여 시트상 담배 연기 필터 재료를 제공한다.
본 명세서의 시트 용어는 2 차원적으로 확장된 지상물을 의미하며, 이는 롤 형태를 취할 수 있다.
상기한 셀룰로오스 에스테르에는 예를 들면, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 부티레이트, 셀룰로오스 프로피오네이트 등과 같은 유기 산 에스테르; 셀룰로오스 니트레이트, 셀룰로오스 술페이트, 셀룰로오스 포스페이트 등과 같은 무기산 에스테르; 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트, 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트, 셀룰로이스 아세테이트 프탈레이트, 셀룰로이스 니트레이트 아세테이트 등과 같은 혼합산 에스테르; 및 폴리카프로락톤 - 그래프트 셀룰로오스 아세테이트 등과 같은 셀룰로이스 에스테르 유도체가 있다. 이러한 셀룰로오스 에스테르를 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다.
셀룰로오스 에스테르의 평균 중합도는 예를 들면, 약 10 ~1000, 바람직하게는 약 50 ~ 900, 보다 바람직하게는 약 200 ~ 800일 수 있고, 셀룰로오스 에스테르의 평균 치환도는 예를 들면, 약 1 ~ 3일 수 있다. 약 1 ~ 2.15, 바람직하게는 약 1.1 ~ 2.0 정도의 평균 치환도를 갖는 셀룰로오스 에스테르가 생분해를 촉진시키는 데 유용하다.
바람직한 셀룰로오스 에스테르는 유기산 에스테르(예를 들면, 탄소수 2 ~ 4 의 유기산의 에스테르)이고, 바람직하게는 셀룰로오스 아세테이트이다. 셀룰로오스 아세테이트의 결합된 아세트산은 일반적으로 약 43 ~ 62%이나, 셀룰로오스 아세테이트의 결함된 아세트산이 약 30 ~ 50% 정도인 것이 생분해성에 있어서도 만족스럽다. 따라서 셀룰로오스 아세테이트의 결합된 아세트산은 약 30 ~ 62 %인 것이 추천할 만하다.
이러한 셀룰로오스 에스테르의 형태는 에스테르를 제지 방법을 사용하여 시트로 제조할 수 있는 경우에만 국한되는 것은 아니다. 많은 경우에, 셀룰로오스 에스테르를 입자상(구체적으로는 분말상) 또는 섬유상으로 사용할 수 있다. 입자상 셀룰로오스 에스테르의 입자 크기는 웹 - 형성성 및 습윤 분해도에 역 영향을 주지 않는 한 광범위하게 선택될 수 있다. 따라서, 평균 입자 크기는 예를 들면, 약 0.1 ~ 600㎛, 바람직하게는 약 10 ~ 500㎛, 보다 바람직하게는 약 20 ~ 250㎛ 일 수 있다. 평균 입자 크기가 0.1㎛ 이하이면, 입자가 시트에서 제거되는 경향이 있고, 600㎛ 한계를 초과하면 시트의 표면 평활성이 저하되는 경향이 있다.
섬유상 셀룰로오스 에스테르의 섬도 및 섬유 길이는 웹 형성을 방해하지 않는 범위내에서 선택할 수 있으며, 셀룰로오스 에스테르는 일반적으로 단섬유의 형태로 사용할 수 있다. 섬유상 셀룰로오스 에스테르는 바람직하게는 섬도 1 ~ 10데니어(예를 들면, 약 2~8 데니어) 및 섬유길이 1 ~ 10㎜(예를 들면, 약 2 ~ 8㎜)이다. 섬도가 1D 이하이거나 필라멘트 길이가 1mm 이하인 경우, 시트는 충분한 강도를 가질수 없다. 반면에, 섬도가 10D 이상이거나 섬유 길이가 10㎜를 초과하는 경우, 재료의 웹의 형성성이 저하될 것이다.
섬유상 셀룰로오스 에스테르의 단면형은 제한되지 않으며, 예를 들면, 환형(원형), 달걀형(타원형) 또는 그밖의 형태일 수 있다. 따라서, 섬유상 셀룰로오스 에스테르는 변형 정단면 (예를 들면, Y-, X-, R- 또는 I- 형) 또는 중공상일 수 있다. 섬유상 셀룰로오스 에스테르를 필요한 경우, 권축시킬 수 있고, 일반적으로는 비권축상으로 사용한다.
상기한 셀룰로오스 에스테르는 바람직하게는 이산화 티타늄과 같은 표백제, 바람직하게는 이산화 티타늄의 아나타제 형태를 함유한다. 이러한 이산화 티타늄의 평균 입자 크기는 약 0.1 ~ 10㎛, 바람직하게는 약 0.2 ~ 5㎛이다. 전체 셀룰로오스 에스테르를 기준한 이산화티타늄의 양은 예를 들면, 약 0.05 ~ 2.0중량 %, 바람직하게는 약 0.1 ~ 1중량 %, 보다 바람직하게는 약 0.2 ~ 0.8중량 %, 약 0.4 ~ 0.6 중량 % 인 경우가 많다.
본 발명은 상기 셀룰로오스 에스테르를 특정한 수도를 갖는 목재 펄프와 조합하여 사용하여 향상된 습윤 분해도를 제공함을 특징으로 한다. 사용할 수 있는 목재 펄프에는 종이 제조에 통상적으로 사용되는 여러 펄프를 사용할 수 있으며, 예를 들면, 술피트법, 크라프트 법 및 그 밖의 공지된 방법에 의해 제조된 침엽목 및 활엽목 펄프가 있다.
목재 펄프는 일반적으로 피브릴화되어 제지성이 부가될 수 있다. 상기 펄프를 공지된 타융기 (beating machine)를 사용하여 타융하여 목재 펄프의 피브릴화를 수득할 수 있다. 본 발명에서는 캐나다 표준 수도 즉, 캐나다 수도 시험기를 사용하여 측정한 수도, 약 100 ~ 800㎖인 것을 사용한다. 실질적으로, 캐나다 표준 수도 약 150 ~ 750㎖(예를 들면, 약 150㎖ ~ 700㎖)인 목재 펄프를 사용할 수 있다. 목재 펄프의 수도는 목재 펄프 슬러리의 배수의 용이함을 나타내는 수치이고, 피브릴화도가 높을수록 수도는 낮다.
이러한 관점에서, 목재 펄프는 주로 물에 친화력이 높은 다수의 히드록 실기를 함유하는 셀룰로오스 구성되어 물에서 팽윤되며 균일하게 분산된다. 더욱이, 건조시 내부 섬유간의 결합력이 증가하여 강한 지층을 형성한다. 게다가, 타융은 목재 펄프의 팽윤화를 촉진시키고, 모발과 같은 섬유를 제조하며, 따라서, 섬유의 얽힘 또눈 혼합이 증가한다.
셀룰로오스 에스테르와 목재 펄프의 비는 약 10/90 ~ 90/10이며, 바람직하게는 약 15/80 ~ 80/20(중량 %)이다. 셀룰로오스 에스테르의 비율이 10중량 % 이하인 경우, 담배 연기의 방향 및 향미가 손상된다. 다른 한편으로는 셀룰로오스 에스테르의 비율이 90중량 %를 초과하는 경우, 강도의 저하가 일어나 시트상 재료를 용이하게 수득할 수 없다.
셀룰로오스 에스테르가 입자상인 경우, 셀룰로오스 에스테르와 목재 펄프의 비는 일반적으로 약 10/90 ~ 85/15(중량 %)이고, 바람직하게는 약 10/85 ~ 80/20중량 %이다. 셀룰로오스 에스테르가 섬유상 재료인 경우, 셀룰로오스 에스테르와 목재 펄프의 비는 일반적으로 약 25/75 ~ 85//15(중량 %)이고, 바람직하게는 약 30/70 ~ 80/20(중량 %)이다.
적당한 셀룰로오스 에스테르의 함량은 사용되는 목재 펄프의 수도에 따라 선택할 수 있으나, 일반적으로 목재 펄프의 수도가 감소할 때, 셀룰로오스 에스테르의 비율이 증가하는 것이 효과적이다. 바람직한 셀룰로오스 에스테르 함량 및 목재 펄프의 수도 사이의 관계가 제1도에 도식적으로 나타나 있다. 따라서, 셀룰로오스 에스테르의 양은 바람직하게는 제1도의 a 점과 e 점을 내부 연결한 선에 의해 정의된 범위에서 선택된다. 제 1 도의 a ~ e 점은 하기 범위에 해당한다.
따라서, 셀룰로오스 에스테르의 함량을 세로축상에, 목재 펄프의 수도를 가로축상에 기입하는 경우, 셀룰로오스 에스테르의 비율은 하기 점에 의해 정의된 범위내에 있다.
목재 펄프의 수도가 300㎖인 경우, 셀룰로오스 에스테르의 하한량은 약 38중량 %이다. 셀룰로오스 에스테르의 함량은 셀룰로오스 에스테르 및 목재 펄프로 구성된 필터로 구성된 필터 재료를 기준한 셀룰로오스 에스테르의 비율이다.
상기한 범위내에서 셀룰로오스 에스테르 및 목재 펄프를 사용하는 경우, 생성된 시트상 담배 필터 재료는 그의 높은 건조 강도에도 불구하고, 현저한 습윤 분해도를 나타낸다. 셀룰로오스 에스테르의 비율 및 목재 펄프의 수도가 제1도의 a, b, c 및 d 점을 내부 연결한 선에 의해 정의된 상기한 범위의 외부에 있는 경우, 시트상 재료는 강도가 불충분하여 담배 필터로 용이하게 성형될 수 없다. 또한, 상기 파라미터가 d, e 및 a 점을 내부 연결하는 선에 의해 정의된 범위의 외부에 있는 경우, 생성된 시트상 재료는 우수한 습윤 분해도를 갖지 않는다.
본 발명의 필터 재료를 셀룰로오스 에스테르 및 목재 펄프로 구성하는 것으로 충분하나, 저수준의 첨가에도 시트의 강도에 기여하는 미소섬유상 셀룰로오스(미세 섬유상 셀룰로오스)를 추가로 함유하는 시트 재료가 또한 바람직하다.
상기한 미소섬유상 셀룰로오스는 셀룰로오스의 수성 현탁액에 고전단력과 고응력을 작용시켜 셀룰로오스 섬유를 떼어내고 고도로 미분화시켜 수득가능한 미세한 정도의 셀룰로오스 섬유이다. 이러한 미소섬유상 셀룰로오스는 예를 들면, 비표면적 100 ~ 300㎡/g, 바람직하게는 약 150 ~ 250㎡/g 매우 미세한 섬유상 재료이다. 미소섬유상 셀룰로오스는 섬유 직경이 2㎛ 이하(바람직하게는 약 0.01 ~ 1.5㎛), 섬유 길이 50 ~ 1000㎛(바람직하게는 약 100 ~ 700㎛) 일 수 있다. 미소섬유상 셀룰로오스는 많은 경우에 평균 섬유 직경 약 0.01 ~ 1.0㎛, 평균 섬유 길이 약 200∼800μm일 수 있다. 따라서, 이러한 미소섬유상 셀룰로오스를 혼합하는 경우, 목재 펄프의 수도를 제1도에 정의된 범위내에서 조절할 필요는 없다. 첨언하면 이러한 미소섬유상 셀룰로오스는 시판용으로 입수 가능하다(상품명; Celish, Daicel Chemical Industries, Lte., 제조).
전체 시트 재료를 기준한 미소섬유상 셀룰로오스의 양은 시트 재료에 필요한 강도 및 분해도에 따라 선택할 수 있으며, 예를 들면, 0.1 ~ 10중량 %이고, 바람직하게는 0.2 ~ 7중량 %일 수 있다. 미소섬유상 셀룰로오스의 비율은 실직적으로 약 0.3 ~ 7중량 %, 바람직하게는 약 0.5 ~ 5중량 % 일수 있다. 미소섬유상 셀룰로오스의 양이 0.1 중량 % 이하인 경우, 시트상 필터 재료는 강도가 불충분할 수 있다. 10중량 %를 초과한 경우, 습윤 분해도가 감소할 수 있다.
상기한 성분 재료로 구성되는 본 발명에 따르는 시트상 필터 재료는 부직 웹 구조를 가진다. 하기 사용되는 웹 구조 용어는 섬유가 얽히거나 혼합된 섬유구조를 의미한다. 상기 이유로, 본 발명의 시트상 필터 재료는 건조 상태에서 종이 강도가 높고, 우수등과 같은 습윤시에 자발적으로 신속하게 분해한다.
셀룰로오스 에스테르 또는 상기한 시트상 필터 재료는 예를 들면, 사이즈제; 카올린, 탈크, 규조토, 석영, 탄산칼슘, 황산바륨, 알루미나등과 같은 미세하게 분리된 무기 물질; 알칼리 토금속 염, 전형적으로 칼슘 및 나트륨염과 같은 열 안정화제; 착색제; 및 보유 보조제와 같은 다양한 첨가제를 함유할 수 있다. 고분해도 뿐만 아니라 더 큰 감성도를 제공하기 위해 예를 들면, 시트르산, 타르타르산, 말레산 들과 같은 생분해 촉진제 및 예를 들면, 아나타제형 이산화 티타늄과 같은 광분해 촉진제와 혼합할 수 있다.
더욱이, 그의 분해도에 역 영향이 없는 한도 내에서 시트상 필터 재료는 트리아세틴, 트리에틸렌 글리콜 디아세테이트 등과 같은 가소제를 함유할 수 있으나, 습윤 분해도를 강화시키도록 고안된 가소제의 사용은 피하는 것이 바람직하다.
본 발명의 시트상 필터 재료는 제지 장치를 사용하여 (1) 셀룰로오스 에스테르 및 목재 펄프를 함유하는 슬러리 또는 (2) 셀룰로오스 에스테르, 목재 펄프 및 미소섬유상 셀룰로오스를 함유하는 슬러리로부터 제조할 수 있다.
슬러리의 고형분 함량은 기계적 웹 형성을 방해하지 않는 범위내에서 자유롭게 선택될 수 있고, 예를 들면, 약 0.005 ~ 0.5중량 % 일수 있다. 웹 형성은 예를 들면, 다공판이 장치된 습식 제지 장치를 사용하고, 탈수 및 건조시키는 통상적 방법에 의해 수행할 수 있다.
가열 및 가압하에서 셀룰로오스 에스테르를 함유한 혼합물을 주조하고, 셀룰로오스 에스테르의 열가소성을 활용하여 제조한 시트의 습윤 분해도가 매우 낮은 반면, 상기 방법에 의해 수득된 시트는 우수한 습윤 분해도를 가진다.
본 발명에 따르는 시트상 담배 필터 재료는 담배 연기 필터의 제조용으로 유용하다 (간재 필터 막대). 상기한 담배 필터는 예를 들면, 시트 재료를 필터 플러그 형성장치에 도입하는 통상적 제조 방법에 의해 제조할 수 있다.
바람직하게는 담배 연기가 필터 플러그를 통하여 채널링이 없이 부드럽고 균일하게 통과되도록 하기 위해, 필터 재료를 크레이프시키거나 엠보싱시킨다. 크레이프되거나 엠보싱된 필터 재료 또는 시트 재료를 포장하므로서 균일한 단면 및 좋은 외관을 가진 필터 플러그를 수득할 수 있다. 크레이프 가공은 지행 방향에 다중 홈이 있는 한쌍의 크레이프 롤을 통해 시트재료를 통과시켜 그의 진행 방향에 따라 시트에 주름 또는 접은 금, 일정한도의 균열을 형성시켜 수행할 수 있다. 엠보싱 가공은 시트 재료를 요철부가 있는 그레이트 또는 랜덤 릴리프 패턴으로 형성된 롤 위로 시트 재료를 통과시키거나, 이러한 릴리프 패턴으로 형성된 롤러로 시트를 압박하여 수행할 수 있다.
크레이프 가공용 홈의 피치 및 깊이와 엠보싱 가공 패턴의 피치 및 깊이는 약 0.5 ~ 5㎜의 피치, 약 0.1 ~ 1㎜의 깊이의 범위에서 선택할 수 있다.
크레이프 가공 또는 엠보싱 가공에 의해, 예를 들면, 약 200 ~ 600㎜ WG(수 게이지) 및 바람직하게는 300 ~ 500㎜ WG 의 압력 강하(통기 저항)인 담배 연기에 대한 우수한 통기성을 갖는 필터를 수득할 수 있다.
상기 장치로 형성되는 플러그에서, 크레이프 또는 엠보싱 가공된 시트상 필터 재료를 깔대기에 넣고, 포장 조직 또는 포장지로 원통형으로 싸고, 접착시키고, 길이로 절단하여 필터 플러그를 제공한다. 포장에 있어서, 대부분의 경우 크레이프 가공된 시트상 필터 재료를 금이나 주름의 길이 방향에 실질적으로 수직 방향으로 포장한다.
필터 플러그의 제조에 있어서, 원통형으로 형성된 포장지의 가장자리를 따라 접착시키고, 원통형 필터 재료 및 포장지 사이에 접착시키는 것이 필수적인 경우, 습윤 분해도에 역 영향을 주지 않도록 풀로서 수용성 접착제를 사용하는 것이 바람직하다.사용할 수 있는 수용성 접착제는 예를 들면, 천연접착제(예를 들면, 스타치, 변성스타치, 용해성 스타치, 덱스트란, 아라비아 고무, 소듐 알기네이트, 카제인, 젤라티등); 셀룰로오스 유도체(예를 들면, 카르복시메틸셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스, 에틸셀룰로오스 등); 및 합성 수지 접착제(예를 들면, 폴리비닐 알콜, 폴리비닐피롤리돈, 수용성 아크릴 수지 등) 이 있다. 이러한 수용성 접착제를 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다.
상기한 담배 연기 필터를 사용하여 담배 연기의 양호한 방향 및 향미를 잘 보유시킬 수 있다. 따라서, 니코틴이 담배 연기에 좋은 맛을 부여하는 반면, 담배 연기 내의 타르는 연기의 쓴 맛의 원인이 된다고 여겨진다. 본 발명의 담배 연기 필터는 셀룰로오스 아세테이트 토우 필터보다 효율적이고, 타르의 제거에 있어서 적어도 종이 담배 필터이상 효율적이다. 다른 한편으로는 본 발명의 필터의 니코틴 투과율은 종이 필터 보다 크며, 셀룰로오스 아세테이트 토우 필터에 필적할 만 하다.
본 발명에 따르는 담배 필터 재료 및 담배 필터는 셀룰로오스 에스테르 및 목재 펄프로 구성되므로, 연기 특성이 손상되지 않고, 습윤 분해도가 뛰어나며, 따라서 잠재적 환경 오염을 감소시킨다. 더욱이, 건조 상태에서 종이 강도가 높음에도 불구하고 습윤시 자발적으로 용이하고 신속하게 분해한다. 본 발명의 방법에 의해 상기한 가치있는 특성을 가진 담배 필터 재료를 제조할 수 있다.
하기 실시예는 본 발명을 보다 상세하게 기술하나 본 발명의 범위가 이에 제한되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 및 비교예에 나타난 수도, 중량 및 인장 강도 데이타는 하기방법에 의해 측정된다.
캐나다 표준 수도 (㎖): 일본국 공업 표준 (JIS) P-8121
중량(㎡/g): JIS-P-8121
인장강도 (㎏): JIS-P-8113, 15㎜ 넓이 표본.
인장 강도는 주로 섬유 배향의 강도 및 섬유 배향에 수직 방향에서의 강도로부터 계산된 값을 나타낸다.
분해도는 하기 방법에 의해 측정한다.
수 분해도 (%): 약 0.2g 의 샘플을 정확하게 칭량하여 500㎖ 물을 함유하는 비이커에 넣고, 소용돌이의 중심 높이가 액체 높이 최고치의 1/2과 동일하도록 자석 교반기로 교반한다. 30분 후, 슬러리를 5-메쉬 금속 스크린을 통해 여과하고, 필터 케이크의 건조 중량을 측정한다. 그후, 수분해도(%)은 습윤 분해도의 평가를 위한 하기 식으로 계산한다.
수 분해도 (%) = 100 × [1-(B/A)]
(식중, A 는 샘플의 중량 (g)을 나타내고, B는 필터 케이크의 건조 중량(g)를 나타낸다).
[실시예 1]
Y- 단면형의 비권축 셀룰로이스 아세테이트 단섬유의 70 중량부(섬도 3데니어, 섬유길이 5㎜, 결합된 아세트산 55.5%) 및 캐나다 표준 수도 274㎖인 표백 소프트 목재 펄프 30 중량부를 물 300,000중량부에, 균일하게 분산시키고, 생성된 슬러리를 사용하여 제지 장치로 웹을 제조한다. 이 웹을 탈수, 건조시켜 279g/㎡의 시트를 제공한다. 이시트는 주입한 조성물과 동일한 양태이고, 인장가도 0.20㎏이다. 시트의 수 분해도는 91.5% 이다.
[실시예 2]
분말성 셀룰로오스 아세테이트 75 중량부[80 ~140메쉬(100 ~ 180㎛), 결합된 아세트산 55.5%] 및 캐나다 표준 수도 432㎖인 표백 소프트 목재 크라프트 펄프 25 중량부를 물 300,000중량부에 균일하게 분산시키고, 생성된 슬러리를 제지 장치를 사용하여 웹으로 제조한다. 이 웹을 탈수, 건조시켜 55.0g/㎡중량의 시트를 제공한다. 시트는 주입한 조성물과 동일한 양태이고, 인장 강도 0.60㎏이며, 수 분해도 67.2%이다.
[실시예 3]
Y-단면형 비권축 셀룰로이스 아세테이트 단섬유의 50 중량부(섬도 3 데니어, 섬유 길이 5㎜, 결합된 아세트산 55.5%) 및 캐나다 표준 수도 274㎖인 표백 소프트 목재 크라프트 펄프 50중량부를 물 300,000부에 균일하게 분산시키고, 생성된 슬러리를 제지 장치를 사용하여 웹으로 제조한다. 이 웹을 탈수, 건조시켜 중량 30.5g/㎡이고, 인장 강도 0.64㎏인 시트를 제공한다. 이 시트는 주입한 조성물과 동일한 양태이고, 시트의 수 분해도는 84.5% 이다.
[실시예 4]
분말성 셀룰로오스 아세테이트의 40중량부(80 ~ 140 메쉬, 결합된 아세트산 55.5%) 및 캐나다 표준 수도 480㎖인 표백 소프트 목재 크라프트펄프 60 중량부를 사용하는 것을 제외하고, 실시예 1의 방법을 반복하여 중량 26.5g/㎡이고, 인장 강도 0.72㎏ 인 시트를 제공한다. 이 시트는 주입한 조성물과 동일한 양태를 가진다. 이시트의 수 분해도는 87.5% 이다.
[실시예 5]
Y- 단면형 비권축 셀룰로오스 아세테이트 단섬유의 60중량부(섬도 3 데니어, 섬유길이 5㎜, 결합된 아세트산 55.5%), 캐나다 표준 수도 480㎖인 표백 소프트 목재 크라프트 펄프 35중량부 및 미소섬유상 셀룰로오스 5중량부(Daicel Chemical Industries, Ltd., Japan; Celish KY100-S, 섬유길이 500㎛, 섬유 직경 0.01 ~ 0.1㎛)를 물 300,000부에 균일하게 분산시키고, 결과 슬러리를 제지 장치를 사용하여 웹을 형성한다. 이 웹을 탈수, 건조시켜 중량 28.9g/㎡이고, 인장 강도 0.42㎏인 시트를 제공한다, 이 시트는 주입한 조성물과 동일한 양태이고, 시트의 수 분해도는 38% 이다.
[실시예 6]
Y- 단면형 비권축 셀룰로오스 아세테이트 단섬유의 40중량부(섬도 3데니어, 섬유 길이 5㎜, 결합된 아세트산 55.5%), 캐나다 표준 수도 480㎖인 표백 소프트 목재 크라프트 펄프 57중량부 및 미소 섬유상 셀룰로오스 3중량부(Daicel Chemical Industries, Std., Japan; Celish PC310-S, 섬유 길이 600㎛, 섬유 직경 0.1 ~ 1.0㎛)를 사용하는 것을 제외하고, 실시예 5를 반복하여 중량 26.5g/㎡이고, 인장 강도 0.82㎏인 시트를 제공한다. 이 시트는 주입한 조성물과 동일한 양태이다. 시트의 수 분해도는 44% 이다.
[실시예 7]
Y- 단면형 비권축 셀룰로오스 아세테이트 단섬유 75중량부(섬도 3 데니어, 섬유 길이 5㎜, 결합된 아세트산 55.5%), 캐나다 표준 수도 502㎖인 표백 소프트 목재 크라프트 펄프 24중량부 및 실시예 5에서 사용한 것과 동일한 미소섬유상 셀룰로오스 1중량부를 사용하는 것을 제외하고. 실시예 5를 반복하여 중량 79g/㎡이고, 인장 강도 0.71㎏인 시트를 제공한다. 이 시트는 주입한 조성물과 동일한 양태이다. 시트의 수 분해도는 67% 이다.
[실시예 8]
분말성 셀룰로오스 아세테이트 20중량부(80 ~ 140 메쉬, 결합된 아세트산 55.5%), 캐나다 표준 수도 204㎖인 표준 소프트 목재 크라프트 펄프 79.5중량부를 및 실시예 5에서 사용한 것과 동일한 미소 섬유상 셀룰로오스 0.5중량부를 사용하는 것을 제외하고, 실시예 5의 방법을 반복하여 중량 33.5g/㎡이고, 인장 강도 1.58㎏인 시트를 제공한다. 이 시트는 주입하는 조성물과 동일한 양태이며, 수 분해도 70%를 나타낸다.
[실시예 9]
분말성 셀룰로오스 아세테이트 50중량부(80 ~ 140 메쉬, 결합된 아세트산 55.5%), 캐나다 표준 수도 690㎖인 표백 소프트 목재 크라프트 펄프 45중량부 및 실시예 5에서 사용한 것과 동일한 미소섬유상 셀룰로오스 5중량부를 사용하는 것을 제외하고, 실시예 5의 방법을 반복하여 중량 27.7g/㎡이고, 인장 강도 0.45㎏인 시트를 제공한다. 이 시트는 주입된 조성물과 동일한 양태이며, 수 분해도 55% 이다.
[실시예 10]
분말성 셀룰로오스 아세테이트 60중량부(80 ~ 140 메쉬, 결합된 아세트산 55.5%), 캐나다 표준 수도 690㎖인 표백 소프트 목재 크라프트 펄프 38중량부 및 실시예 6에서 사용한 것과 동일한 미소섬유상 셀룰로오스 2중량부를 사용하는 것을 제외하고, 실시예 5의 방법을 반복하여 중량 50.2g/㎡이고, 인장 강도 0.72㎏인 시트를 제공한다. 이 시트는 주입한 조성물과 동일한 양태이며, 수 분해도 63% 이다.
[실시예 11]
분말성 셀룰로오스 아세테이트 20중량부(80 ~ 140 메쉬, 결합된 아세트산 50.5%), 캐나다 표준 수도 280㎖인 표백 소프트 목재 크라프트 펄프 79중량부 및 실시예 5에서 사용한 것과 동일한 미소섬유상 셀룰로오스 1중량부를 사용하는 것을 제외하고. 실시예 5의 방법을 반복하여 중량 30.9g/㎡이고, 인장 강도 1.28㎏인 시트를 제공한다. 생성된 시트는 주입한 조성물과 동일한 양태이며, 수 분해도는 67%를 나타낸다.
[실시예 12]
분말성 폴리카프로락톤 - 그래프트 셀룰로오스 아세테이트 60중량부(80 ~ 140 메쉬), 캐나다 표준 수도 291㎖인 표백 소프트 목재 크라프트 펄프 36중량부 및 실시예 5에서 사용한 것과 동일한 미소섬유상 셀룰로오스 4중량부를 사용하는 것을 제외하고, 실시예 5의 방법을 반복하여 중량 31.3g/㎡이고, 인장 강도 0.38㎏인 시트를 제공한다. 시트는 주입한 조성물과 동일한 양태이며, 수 분해도는 60%를 나타낸다.
[비교예 1]
캐나다 표준 수도 124㎖인 표백 소프트 목재 크라프트 펄프 100중량부를 사용하는 것을 제외하고, 실시예 5의 방법을 반복하여 중량 27.7g/㎡이고, 인장 강도 3.14㎏인 시트를 제공한다. 이 시트의 수 분해도는 5%이며, 이는 시트의 수 분해도가 불충분함을 나타낸다.
[비교예 2]
분말상 셀룰로오스 아세테이트 100중량부(80 ~ 140메쉬, 결합된 아세트산 55.5%)를 사용하는 것을 제외하고, 실시예 5와 동일한 방법으로 웹을 제조하려고 시도했다. 결과로써, 어떠한 지층도 형성되지 않았다.
[비교예 3]
Y- 단면형 비권축 셀룰로오스 아세테이트 단섬유 100중량부(섬도 3데니어, 섬유 길이 5mm, 결합된 아세트산 55.5%)를 사용하는 것을 제외 하고, 실시예 5와 동일한 방법으로 웹을 제조하려고 시도했다. 결과로써, 어떠한 지층도 형성되지 않았다.
[실시예 13]
크레이프 가공 롤(표면 온도 150℃, 홈 피치 2.0mm, 홈 깊이 0.7mm)을 100m/분으로 사용하여, 실시예 5에서 수득된 28㎝ 광 시트상 필터 재료를 크레이프 가공한다. 이 크레이프 가공된 필터 재료를 가소제를 가하지 않고 250m/분으로 작동시켜 필터 플러그를 제조한다. 23.5mm 동심원으로 108mm 길이인 이 필터 플러그는 1.088g/플러그의 중량을 가지며 압력 강하 359mm WG 인 뛰어난 특성을 나타낸다.
[실시예 14]
포장용 수용성 접착제로서 카르복시메틸셀룰로오스를 사용하는 것을 제외하고, 실시예 13과 동일한 방법으로 필터 플러그를 제조한다. 23.5mm 동심원으로 108mm 길이인 이 필터 플러그는 0.950g/플러그의 중량을 가지며, 압력 강하 320mm WG의 뛰어난 특성을 나타낸다.
[실시예 15]
0.5 중량 % 아나타제형 이산화 티타늄을 함유하는 Y - 단면형 비권축 셀룰로오스 아세테이트 단섬유 60 중량부(섬도 2.2 데니어, 섬유 길이 4mm, 결합된 아세트산 55.5%) 및 캐나다 표준 수도 270㎖인 표백 소프트 울 크라프트 펄프 40 중량부를 사용하는 것을 제외하고, 실시예 1의 방법을 반복하여 중량 34g/㎡의 시트상 필터 재료를 제공한다.
이 시트상 필터 재료를 크레이프 가공 롤(표면 온도 150℃, 홈 피치 2.0mm, 홈 깊이 0.45mm)을 사용하여 크레이프 가공하고, 가소제를 가하지 않고 반응시켜 필터 플러그를 제공한다. 25.0mm 동심원으로 100mm 길이인 이 필터 플러그는 1.070g/플러그의 중량을 가지며, 압력 강하 400mm WG 이다. 단면부는 백색도가 높으며 균일한 외관을 가지고 있다.
이렇게 수득된 필터 플러그를 절단하여 15mm 길이의 필터 팁을 제공한다. 이 필터 팁을 흡인 장치에 장착하고, 시판 담배 엽(Japan Tobacco, Inc., Japan; 상표명 Piece Light)의 타르 및 니코틴의 제거율은 0.700 ±0.05g으로 측정된다. 결가를 표에 나타낸다.
[비교예 4 및 5]
시판 셀룰로오스 아세테이트 섬유 토우 필터(비교예 4) 및 종이 필터(비교예 5)을 각각 실시예 15의 필터 팁 대신에 사용하는 것을 제외하고, 실시예 15와 동일한 방법으로 타르 및 니코틴의 제거율을 측정한다.
결과를 표에 나타낸다.
실시예 15의 필터는 비교예 4 및 5의 필터보다 타르의 제거율이 우수하고, 니코틴의 투과율에 있어서 비교예 5의 담배 필터보다 우수하며, 비교예 4의 필터에 필적할 만 하다.
[실시예 16]
0.5 중량 % 아나타제형 이산화 티타늄을 함유하는 R-단면형 비권축 셀룰로오스 아세테이트 단섬유 60 중량부(섬도 4 데니어, 섬유 길이 4mm, 결합된 아세트산 55.5%) 및 캐나다 표준 수도 270㎖인 표백 소프트 울크라프트 펄프 40중량부를 사용하는 것을 제외하고, 실시예 1의 방법을 반복하여, 중량 28g/㎡인 시트상 필터 재료를 제공한다.
이 시트상 필터 재료를 크레이프 가공 롤(표면 온도 150℃, 홈 피치 2.0mm, 홈 깊이 0.60mm)을 사용하여 크레이프 가공하고, 가소제를 가하지 않고 반응시켜 필터 플러그를 제공한다. 24.6mm 동심원으로 100mm 길이의 이 필터 플러그는 0.872g/플러그의 중량을 가지며, 압력 강하 333mm WG이다. 단면의 백색도가 높으며 균일한 외관을 가진다.

Claims (23)

  1. 셀룰로오스 에스테르 및 캐나다 표준 수도 100 ~ 800㎖의 목재 펄프를 10/90 ~90/10비(중량 %)로 함유함을 특징으로 하는 시트상 담배 필터 재료.
  2. 제1항에 있어서, 셀룰로오스 에스테르가 입자상 또는 섬유상 재료임을 특징으로 하는 시트상 담배 필터 재료.
  3. 제1항에 있어서, 셀룰로오스 에스테르가 아나타제형 이산화 티타늄을 함유하는 입자상 또는 섬유상 재료임을 특징으로 하는 시트상 담배 필터 재료.
  4. 제1항에 있어서, 셀룰로오스 에스테르가 탄소수 2 ~ 4의 유기산과의 에스테르임을 특징으로 하는 시트상 담배 필터 재료.
  5. 제1항에 있어서, 셀룰로오스 에스테르가 30 ~62% 의 결합된 아세트산을 함유하는 셀룰로오스 아세테이트임을 특징으로 하는 시트상 담배 필터 재료.
  6. 제1항에 있어서, 셀룰로오스 에스테르 및 목재 펄프로 구성된 필터 재료중의 셀룰로오스 에스테르 및 목재 펄프의 캐나다 표준 수도의 비율을 각각 세로축 및 가로축에 도시하는 경우, 셀룰로오스 에스테르의 비율은 캐나다 표준 수도 100㎖에서 50 ~ 90중량 %, 캐나다 표준 수도 300㎖에서 90 중량 %, 및 캐나다 표준 수도 800㎖에서 10 ~ 75중량 % 임을 특징으로 하는 시트상 담배 필터 재료.
  7. 제1항에 있어서, 추가로 미소섬유상 셀룰로오스를 함유함을 특징으로 하는 시트상 담배 필터 재료.
  8. 제7항에 있어서, 미소섬유상 셀룰로오스가 섬유 직경 2㎛ 이하이고, 섬유 길이 50 ~1,000㎛ 임을 특징으로 하는 시트상 담배 필터 재료.
  9. 제7항에 있어서, 미소섬유상 셀룰로오스의 비율이 필터 재료의 총중량에 대하여 0.1 ~10중량 % 임을 특징을 하는 시트상 담배 필터 재료.
  10. 제1항에 있어서, 웹 구조를 가짐을 특징으로 하는 시트상 담배 필터 재료.
  11. 제1항에 있어서, 크레이프 가공 또는 엠보싱 가공됨을 특징으로 하는 시트상 담배 필터 재료.
  12. 30 ~ 62%의 결합된 아세트산을 가지며 평균 입자 직경 0.1 ~ 600㎛인 입자 형태, 또는 섬도 1 ~ 10 데니어 및 섬유 길이 1 ~ 10mm인 섬유 형태인 15 ~ 80중량 %의 셀룰로오스 아세테이트 및 캐나다 표준 수도 150 ~700㎖ 인 85 ~ 20중량 %의 목재 펄프를 함유하는 웹구 조임을 특징으로 하는 시트상 담배 필터 재료.
  13. 제12항에 있어서, 추가로 섬유 직경 0.01 ~ 1.5㎛, 섬유 길이 100 ~ 700㎛ 인 0.5 ~ 5중량 %의 미소섬유상 셀률로오스를 함유함을 특징으로 하는 시트상 담배 필터 재료.
  14. 제12항에 있어서, 크레이프 가공 또는 엠보싱 가공됨을 특징으로 하는 시트상 담배 필터 재료.
  15. 제12항에 있어서, 셀룰로오스 아세테이트가 평균 입자 직경 10 ~ 500㎛인 분말상 셀룰로오스 에스테르 또는 섬도 2 ~ 8데니어 및 섬유 길이 2 ~ 8mm인 섬유상 셀룰로오스 에스테르임을 특징으로 하는 시트상 담배 필터 재료.
  16. (1) 10/90 ~ 90/10(중량 %) 비율의 셀룰로오스 에스테르 및 캐나다 표준 수도 100 ~ 800㎖인 목재 펄프 또는 (2) 셀룰로오스 에스테르, 캐나다 표준 수도 100 ~ 800㎖ 인 목재 펄프 및 미소섬유상 셀룰로오스를 함유하는 담배 필터 재료를 함유함을 특징으로 하는 담배 필터.
  17. 제16항에 있어서, 시트상 담배 필터 재료, 필터 재료를 원통형으로 싸기 위한 포장지 및 상기 포장지를 접착시켜 필터 플러그를 제공하기 위한 수용성 접착제를 함유함을 특징으로 하는 담배 필터.
  18. 제16항에 있어서, 셀룰로오스 에스테르가 입자상인 겨우, 목재 펄프에 대한 셀룰로오스 에스테르의 비는 10/90 ~ 85/15(중량 %)이고, 셀룰로오스 에스테르가 섬유상인 경우, 목재 펄프에 대한 셀룰로오스 에스테르의 비는 25/75 ~ 85/15(중량 %) 임을 특징으로 하는 담배 필터.
  19. 제16항에 있어서, 미소섬유상 셀룰로오스가 비표면적 100 ~ 300㎡/g 임을 특징으로 하는 담배 필터.
  20. 제16항에 있어서, 압력 강하가 200 ~ 600mm WG 임을 특징으로 하는 담배 필터.
  21. 제16항에 있어서, 시트상 담배 필터 재료가 크레이프 가공 또는 엠보싱 가공됨을 특징으로 하는 담배 필터.
  22. 셀룰로오스 에스테르 및 캐나다 표준 수도 100 ~ 800㎖인 목재 펄프를 비휘발성 물질 기준으로 10/90 ~ 90/10(중량 %)의 비율로 함유하는 슬러리로부터 웹을 형성하는 것으로 구성됨을 특징으로 하는 시트상 담배 필터 재료의 제조 방법.
  23. 제22항에 있어서, 웹이 추가로 비휘발성 물질 기준으로 0.1 ~ 10중량 % 비율의 미소섬유상 셀룰로오스를 함유하는 슬러리로부터 형성됨을 특징으로 하는 시트상 담배 필터 재료의 제조 방법.
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