KR100319429B1 - 담배필터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 필터 동체가 라이오셀 섬유만으로 구성된 종이나 라이오셀 섬유만으로 구성된 종이를 포함하는 담배 필터에 관한 것임. 본 발명은 또한 전술한 필터를 포함하는 담배에도 관계됨.

Description

담배 필터{CIGARETTE FILTERS}

섬유로 된 담배 필터는 이미 알려져있다. 섬유로 된 담배 필터의 한 형태에서는 필터 본체가 담배 길이 방향으로 평행하게 배열된 연속 필라멘트, 특히 셀룰로우스 아세테이트 필라멘트 토우로 구성되었다. 또하나의 담배 필터 형태에서는 필터 본체가 원통형으로 압축한 주름진 종이로 구성되었다. 이때 사용되는 종이는 주름이 형성되도록 권축 장치로 처리한다. 이러한 필터들은 단일 필터 소재를 포함하고, "모노" 필터라고 불리우고 있다. 또다른 형태의 필터로는 두 개의 필터 소재를 포함하는 "2중" 필터가 알려져 있는 바, 2중 필터에서는 예를들면 담배와 연결되는 내측에 종이 필터가 위치하고 외측에는 토우 필터가 위치하도록 되었다. 또한 "3중" 필터도 알려져 있는 바, 3중 필터는 3개의 필터 소재를 포함하고 있으며 예를들면 종이 필터와 토우 필터가 활성탄이나 빈 공간부에 의하여 분리되어 있다.

일반적으로 종이 필터는 담배 연기로부터 타아르를 제거하는데는 토우 필터보다 더 효과적인 것으로 알려져 있다. 저 타아르 담배를 요구하는 점에서는 높은 타아르 제거율이 요구되고 있다.

본 발명은 담배용 종이 필터에 관한 것이다.

본 발명의 목적은 높은 타아르 제거율을 갖고 있는 담배 필터를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 낮은 타아르 이행율을 갖는 다양한 구조의 담배를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 담배 필터는 필터 동체가 라이오셀 섬유를 포함하거나 또는 라이오셀 섬유로만 구성된 종이를 포함함을 특징으로 한다. 본 발명은 또한 전술한 필터가 결합된 담배에도 관계된다.

라이오셀 섬유는 이미 알려진 물질이며, 그 제조 방법은 예를들면 미국 특허4,246,221호에 기재되어 있다. 이러한 라이오셀 섬유는 커어타울드스 피엘시에서 "텐셀"이란 상품명으로 판매하는 것을 이용할 수 있다. 이들은 셀룰로우스를 용매에 용해시키고 생성된 용액을 방사구를 통하여 셀룰로우스 섬유를 응고시키는 응고욕 속으로 방사한 다음 섬유로부터 용매를 세척하는 공정을 거쳐 제조한다. 이러한 공정은 용매-방사라 부르고 이러한 공정으로 제조된 라이오셀 섬유는 용매-방사 셀룰로우스 섬유라 부른다. 이 경우 셀룰로우스는 목재 펄프를 사용한다. 용매는 수성 3급 아민 N-옥사이드와 같은 3급 아민 N-옥사이드, 특히 N-메틸모르폴린 N-옥사이드 일 수 있다. 용매가 3급 아민 N-옥사이드인 경우에는 응고욕이 수성욕인 것이 좋다. 용매-방사 공정은 셀룰로우스 유도체를 분해시켜 셀룰로우스 섬유를 제조하는 방법인 비스코우스 공정과는 구별된다. 라이오셀 섬유는 생화학적으로 분해될 수 있음은 물론이고 산화티타늄 같은 안료를 포함할 수도 있으며 표백할 수도 있다.

본 발명의 담배 필터는 종래의 종이 필터보다 높은 여과 효능을 갖고 있다.

본 발명의 담배 필터에 사용하는 종이는 통상의 종이 제조 기술과 종이 제조장치를 이용하여 제조할 수 있다. 본 발명의 담배 필터에 사용하는 종이의 기본중량은 공지된 종이 필터에 사용되는 통상의 종이 중량에 유사하게 15-150 g/㎡, 특히 20-80 g/㎡ 범위일 수 있다. 종이는 라이오셀 섬유로만 구성될 수도 있고 라이오셀섬유와 함께 다른 섬유, 예를 들면 목재 펄프와 같은 식물성 섬유 및/또는 아세테이트 섬유를 포함할 수도 있다. 본 발명자들은 통상의 목재 펄프 종이에는 목재 펄프를 높은 비율로 배합하면 타아르 제거 효율이 떨어지지만, 본 발명의 라이오셀섬유는 목재 펄프를 50 중량%까지 포함하여도 타아르 제거 효율이 감소하지 않는다는 사실을 알게 되었다. 특히 목재 펄프에 25 중량% 의 라이오셀 섬유를 배합한 종이가 적당하지만, 라이오셀 섬유 50 중량%와 목재 펄프 섬유 50 중량%를 포함하는 종이가 더 바람직하다. 전술한 바와 같은 배합 섬유로 종이를 만들 때는 지료 배합물에 목재 펄프를 첨가하면 개선된 품질의 종이가 얻어진다.

본 발명의 필터에 사용되는 종이의 횡단(CD) 인장강도는 정확한 굴곡도를 나타내도록 선택하여야 종이가 주름지게 된다. 낮은 CD 인장강도는 너무 많은 굴곡을 형성하여 필터를 통한 압력 강하가 너무 높게 하고, 높은 CD 인장강도는 너무 적은 굴곡을 형성하여 필터 단부의 외관이 육안으로 보기에 좋지 않도록 하는 결과를 가져 온다.

본 발명의 필터에 사용되는 라이오셀 섬유는 피브릴화된 것이 좋다. 라이오셀 섬유는 예를 들면 제지 공정 중에 젖은 상태에서 기계적인 마찰을 가하면 피브릴화 될 수 있다. 피브릴화는 섬유 본체로부터 가는 섬유(피브릴)가 기모되는 것으로서 각개 섬유는 모발과 같은 외관을 나타낸다. 피브릴화된 라미오셀 섬유는 피브릴화되지 아니한 섬유에 비하여 증가된 표면적을 갖고 있으므로 효과적인 여과 작용을 얻는데 유리하다.

본 발명에 사용되는 종이는 고도로 피브릴화된 라이오셀 섬유와 기타 섬유, 예를 들면 목재 펄프 및/또는 아세테이트 섬유의 배합물로 구성될 수 있다. 고도로 피브릴화된 라이오셀 섬유는 엄정한 정련 조건하에서 생성될 수 있다. 전술한 바와 같은 고도로 피브릴화된 섬유는 탈수가 느리게 일어나므로 통상적인 담배 필터용 종이 제조 공정에 사용하는데 적당하지 않다. 따라서 고도로 피브릴화된 섬유지료는 다른 형태의 섬유, 예를 들면 약간만 피브릴화된 섬유를 포함하는 지료와 배합하여 제지한다. 고도로 피브릴화된 라이오셀 섬유 지료와 기타의 다른 형태의 지료를 배합할 때는 종이 제조 공정의 원활성, 종이의 품질 및 필터의 품질과 제조원가를 고려하여 지료의 종류와 배합 비율을 선택하는 것이 좋다. 고도로 피브릴화된 라이오셀 섬유와 아세테이트 섬유의 배합물은 제지공정 중의 탈수 속도가 빠르고 제조된 필터는 아세테이트 섬유만으로 제조된 필터보다 여과 효율이 더 우수하고 물 분산성이 더 우수하며 보다 신속하게 생분해되는 것으로 나타났다.

본 발명의 필터는 단일, 이중 또는 3중 필터로 될 수 있다. 2중 및 3중 필터는 담배가 부착되는 내측에 라이오셀 종이 필터가 위치하게 하고 외측에 아세테이트 토우 필터가 위치하도록 하는 것이 좋다. 이러한 구성에 의하면 필터의 외단부에 대한 오염이 덜 일어난다.

본 발명에 의한 필터 소재와 필터들은 담배 로드의 길이에 관계없이 천공 및 미천공 필터 담배에 사용할 수 있다. 예를 들면 담배 로드는 다음의 특성 중의 하나 또는 둘 이상을 갖고 있을 수 있다.

니코틴/타아르 일드 × 10 = 0.05 - 1.0

담배 로드 밀도 = 100 - 260 Kg/㎥

흡기 저항성(둘러싸서 측정) = 35 - 70 ㎜.WG.

권지의 공기 투과도 = 10 - 150 코레스타 유니트

예를 들면 전술한 하나 또는 그 이상의 특성을 갖는 권련에 본 발명의 담배 필터를 부착한 필터 담배는 다음의 특성 중의 하나 또는 둘 이상을 나타낼 수 있다.

니코틴/타아르 일드 × 10 = 0.05 - 1.5

타아르 일드 = <1 - 10 mg

흡인 저항성(개방측정) = 30 - 150 ㎜.WG.

필터 희석율 = 0 - 80 %

흡연 회수 ≥ 5

전술한 파라메터들은 표준 공정에 의하여 측정되고 표준 단위로 나타내었다. WG.는 워터 게이지를 나타낸다.

또한 담배 배합물은 팽화된 담배와 팽화된 담배 줄기를 포함할 수도 있다.

라이오셀 섬유를 단독으로 포함하거나 또는 목재 펄프와의 혼합물 상태로 포함하는 본 발명의 필터는 종래의 셀룰로우스 아세테이트나 종이(목재펄프 100%)만으로 된 펄프에 비하여 광범위한 압력 강하에서도 개선된 타아르 보지 특성을 나타낸다. 본 발명의 필터는 6 mg 이하, 특히 1 mg 이하의 낮은 타아르 이행율을 갖는 담배 제조에 유용하게 사용될 수 있다. 이러한 낮은 타아르 이행율은 종래의 필터에서 필요한 것보다 현저히 낮은 희석율을 달성할 수 있다. 고도의 희석율은 소비자의 기호에 바람직하지 못한 것이다. 더구나 이와 같은 저 타아르 이행율은 종래의 담배보다 높은 소비자 기호도를 나타내는 외에도 허용할 수 있는 흡기 저항성을 얻을 수 있게 한다. 본 발명에 따르면 동일한 정도의 희석율을 갖는 종래의 필터보다 낮은 압력 강하에서 보다 우수한 여과 효율을 갖는 필터를 제조할 수 있다.

본 발명에 의하여 제조된 담배들은 예를들면 다음과 같은 특성을 포함할 수 있다. 담배 로드의 타아르 이행량(일드) 25 mg; 압력 강하 50 ㎜; 권지 공기 투과성 60 코레스타 유니트; 요구하는 타아르 이행량(일드) 4 mg.

이러한 타아르 일드를 제공하는 보지 및 희석율은 다음 식으로부터 계산될 수 있다.

최종 타아르 이행량(일드) = 담배 로드 이행량 × (100-R)/100 × (100-V)/100식중 R은 필터 보지율 %이고, V 는 희석을 %이다. 예를 들면 희석율이 0 %이면, 필요한 필터 보지율은 84 %로 계산된다. 이와 같이 높은 보지율은 통상적인 필터 담배에서는 얻을 수 없는 것으로 인정된다. 본 발명에 의한 20㎜ 필터를 포함하는 담배는 허용될 수 있는 담배의 압력 강하(ca.144㎜.WG.)에서 전술한 보지값을 나타내도록 제조될 수 있다.

종래 담배의 한 형태는 타아르 보지율 66 % 와 압력 강하 88㎜.WG.를 갖는종이 단일 필터와 결합될 수 있다. 이 경우 4mg의 타아르 이행량을 달성하기 위한 희석율은 압력 강하가 95 ㎜.WG.로 되는 53%로 된다.

종래 담배의 다른 형태는 타아르 보지율 55 % 와 압력 강하 89 ㎜.WG.를 갖는 단일 아세테이트( 1.5 데니어 토우 ) 필터와 결합된다. 요구하는 4 mg 의 타아르 이행율을 얻기 위하여는 희석율이 비교적 낮은 87 ㎜ 의 압력 강하를 나타내는 64 %로 된다.

본 발명에 의한 담배는 타아르 보지율 77 % 와 압력 강하 84 ㎜.WG.를 갖는 라이오셀 종이 필터와 결합된다. 요구하는 4 mg의 타아르 이행량을 얻기 위하여는 희석율이 담배 압력 강하 110 ㎜.WG를 나타내는 30 %로 된다.

낮은 타아르 이행량을 갖는 담배는 쉽게 제조될 수 있다. 앞에 예시된 다른 담배 구조도 담배 설계자에게는 쉽게 예상될 수 있다. 본 발명의 장점은 저 타아르이행량을 갖는 담배가 낮은 희석율로 제조될 수 있다는 것이다. 이러한 사실은 담배 측류 흐름의 양을 감소 시킬 수 있음을 의미한다.

또한 본 발명에 의한 필터는 동일한 여과율을 갖는 공지의 필터보다 경량으로 제조될 수 있다. 이러한 사실은 본 발명에 의하면 경량 담배가 제조됨을 의미한다. 더구나 본 발명에 의한 필터의 흡인 저항성은 종래 필터보다 적을 수 있다.

본 발명에 의한 필터는 담배를 흡연할 때 담배 연기로부터 수분을 흡수한다. 그 결과 필터가 팽윤되어 필터를 통한 압력 강하가 증가한다. 이러한 현상은 담배를 피울 때 약간의 여과성 증가를 가져오게 된다. 더구나 전술한 바와 같은 팽윤현상은 담배를 빨 때마다 비교적 일정한 압력 강하를 나타내는 담배가 제조될 수 있도록 하는 이점을 제공한다.

실시예 1

커어타울드스 피엘시에서 판매하는 라이오셀 섬유인 "텐셀"로 된 6 ㎜ 의 1.7 데시텍스 섬유 매트로 종이를 제조하였다.

섬유는 펄퍼에서 1.5 % 의 지료 농도로 되게 분산시켰다. 지료를 체스트 속으로 공급하고 체스트 속에서 패들로 서서히 교반하면서 요구하는 농도로 되게 희석한 다음 실온 하에 350-400 ℓ/min의 유속으로 원추형 리파이너를 통하여 순환시킨다. 리파이너에는 섬유를 절단시키지 않으면서 피브릴화시키는 교반간이 15 ㎜ 간격으로 설치되었다. 고해 진행 정도는 시간차를 두고 지료 여수도(쇼퍼-리에글러) 측정에 의하여 검사한다. 고해된 지료는 약 절반 정도의 물을 가하여 희석하고 제지기 체스트 속으로 압송한다. 이어서 섬유를 제지 체스트로부터 희석 박스로 보낸 다음 분배기를 통하여 종이가 환망에서 생성되는 헤드 박스로 보낸다. 이어서 두 셋트의 흡입 상자에서 수분을 제거하고 생성된 종이 시이트를 두 압축 로울러 사이로 통과시킨 다음 드럼 건조기와 칼렌더를 통과시키고 로울로 감는다.

이하 표1에 제지조건을 기재하고 표2에 시료의 특성을 기재한다.

[표 1]

[표 2]

위 표에서 MD는 기계 방향에 대한 것이다. 상승은 물이 모세관에 흡입된 길이이다.

300 ㎜ 폭으로 절단한 시료 A로 필터 로드를 제조하고 목재 펄프로 제조한 27 g/㎡ 종이로 감았다. 로드 크기는 길이 108 ㎜ × 원주 24.6 ㎜ 였다. 시험 하기 위하여 로드를 20 ㎜ 길이 필터 팁으로 절단하였다.

이하 필터 팁에 대하여 얻어진 데이타를 표3에 기재한다.

[표 3]

경도는 측압을 가하였을 때의 형태 유지율을 측정한 것으로서, 수치가 높을수록 압축에 대한 저항성이 큼을 나타낸다.

전술한 크기와 압력 강하를 갖는 통상의 종이 필터는 약 74% 의 타아르 보지율을 나타냈다.

종이 시료를 250 ㎜ 의 폭으로 절단하고 최대의 엠보싱 수준으로 엠보싱하여 필터 로드를 제조하고 27 g/㎡ 종이로 감았다. 로드 크기는 108 × 24.6 ㎜였다. 로드를 20 ㎜ 길이로 절단하여 시험용 팁을 제조한다. 얻어진 데이타는 표 4에 기재한다.

[표 4]

이 필터들은 셀룰로우스 아세테이트 필터나 통상의 화장지 필터보다 높은 타아르 보지율을 나타내었다.

Claims (9)

1. 필터 동체가 라이오셀 섬유를 포함하는 종이나 라이오셀 섬유만으로 구성된 종이를 포함함을 특징으로 하는 담배 필터.
2. 제1항에서, 라이오셀 섬유가 3급 아민 N-옥사이드의 셀를로우스 용액을 수성 응고욕 속으로 압출하는 공정을 포함하는 방법에 의하여 제조된 것임을 특징으로 하는 담배 필터.
3. 제1항에서, 종이의 기본 중량이 15-150 g/㎡ 임을 특징으로 하는 담배 필터.
4. 제3항에서, 종이의 기본 중량이 20-80 g/㎡ 임을 특징으로 하는 담배 필터.
5. 제1항에서, 종이가 라이오셀 섬유만으로 구성된 것임을 특징으로 하는 담배필터.
6. 제1항에서, 종이가 라이오셀 섬유와 식물성 섬유 및/또는 셀룰로우스 아세테이트 섬유의 배합물로 구성된 것임을 특징으로 하는 담배 필터.
7. 제6항에서, 종이가 라이오셀 섬유와 목재 펄프의 배합물로 구성되고 목재 펄프가 50 중량%까지 포함되었음을 특징으로 하는 담배 필터.
8. 제1항에서, 라이오셀 섬유가 피브릴화된 것임을 특징으로 하는 담배 필터.
9. 제1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 또는 8항에 청구된 필터가 결합되었음을 특징으로 하는 담배.