KR101334430B1 - 형상화된 미세-채널을 가지는 주형을 이용한 탄소 일체형튜브 및 그것의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

(a) 전구체(18)를 섬유질 주형(10)과 혼합하고, (b) 상기 혼합물을 미리-정해진 형상으로 형성하고, (c) 상기 혼합물을 경화하여 전구체 복합체(19)를 형성하고, (d) 상기 전구체 복합체를 탄화하고, 그리고 (e) 상기 섬유질 주형을 분해하여 주형 형상의 채널(20)을 가지는 형상화된 탄소 물품(21)을 얻는 것에 의한, 주형 형상의 채널(20)을 가지는 물품을 형성하기 위한 방법을 개시한다.
Figure 112008000485773-pct00001
궐련, 필터, 탄소, 주형

Description

형상화된 미세-채널을 가지는 주형을 이용한 탄소 일체형 튜브 및 그것의 제조방법{TEMPLATED CARBON MONOLITHIC TUBES WITH SHAPED MICRO-CHANNELS AND METHOD FOR MAKING THE SAME}
흡연 물품, 특히 궐련(cigarettes)은 일반적으로 종이 포장지에 둘러싸인 분쇄된 담배(대개는, 컷 필러 형태)의 담뱃대(tobacco rod) 및 담뱃대와 말단 대 말단 관계로 정렬된 원통형 필터를 포함한다. 전형적으로, 상기 필터는 티핑지에 의해 담뱃대에 부착된 셀룰로오스 아세테이트 토우의 플러그를 포함한다.
궐련을 점화할 때, 흡연자는 궐련의 점화 말단으로부터 주류연(mainstream smoke)을 흡입한다. 흡입된 궐련 연기는 우선 필터의 상류 말단 부분에 진입하고 그 후, 궐련의 구강 말단에 인접한 하류 부분을 통과하고, 그 후, 사용자가 연기를 흡입한다.
적절한 여과 효율을 얻기 위해, 탄소와 같은 물질이 궐련 필터에 병합되어 왔다. 궐련 필터에 흡착 물질을 병합하는 최근의 방법은 셀룰로오스 아세테이트(CA) 섬유 사이에 흡착제 입자들을 물리적으로 포함시키는 것이다. 개선되고 더욱 고가의 디자인은, CA 플러그들 사이의 공동에 플러그-스페이스-플러그 필터 배열과 같은 미리 정해진 배열로 특정 물질을 넣어, 트리아세틴 바인더에 대한 흡착 제의 노출을 제한하는 것이다.
특정 궐련은 필터 세그먼트를 활성탄과 같은 흡착 물질과 병합하여 원하는 여과 특성을 얻는다. 이와 같은 필터의 예는 Tovey의 미국 특허 제 2,881,770호; Sproull 등의 제 3,353,543호; Seligman 등의 제 3,101,723호; Ranier 등의 제 4,481,958호에 개시되어 있다. 어떠한 상업적으로 입수 가능한 필터들은 단독으로, 또는 셀룰로오스 아세테이트 토우 내에 분산된, 탄소의 입자 또는 과립(예를 들면, 활성탄 물질)을 갖는다. 다른 상업적으로 입수 가능한 필터들은 그 안에 분산된 탄소 스레드(threads)를 갖는다; 반면, 다른 상업적으로 입수 가능한 필터들은 소위 "플러그-스페이스-플러그", "공동 필터" 또는 "3중 필터" 디자인을 갖는다. 상업적으로 입수 가능한 필터들의 예는 Filtrona International, Ltd.로부터의 SCS Ⅳ Dual Solid Charcoal Filter 및 Triple Solid Charcoal Filter; Baumgartner로부터의 Triple Cavity Filter; 및 Filtrona International, Ltd.로부터의 ACT이다. 궐련 및 필터의 특성 및 조성물의 상세 기재는, 참고 문헌으로서 여기에 그 내용이 병합된, Gentry 등의 미국 특허 제 5,404,890호 및 제 5,568,819호에서 확인된다.
탄소를 병합한 궐련 필터 부재들은 그것을 통해서 통과하는 주류연의 성분들을 제거하는 능력을 갖는다. 특히, 활성탄은 주류연에 존재하는 특정 기체 상 성분의 레벨을 감소시키는 경향을 갖는데, 그 결과 그러한 연기의 감각수응성 및 독성학적 특성에 변화를 일으킨다.
소비자 수용가능성이 향상되도록, 양호한 흡수/흡착, 희석 및 흡입 특성을 제공하면서, 탄소 및/또는 주류의 궐련 연기 내에 존재하는 기체 상 성분을 흡수 및/또는 흡착할 수 있는 다른 물질을 병합한 궐련 필터를 가지는 궐련을 제공하는 것이 바람직할 것이다.
또한, 상업적으로 입수 가능한 활성탄과 분자체는 전형적으로 과립 및 파우더 형상이다. 과립 또는 그레인은 궐련 필터 내에 채워진 후 가라앉는 경향이 있기 때문에, 이들 형상의 물질은 제품의 결합성을 유지하지 못한다. 따라서, 흡입에 대한 보다 낮은 저항성, 보다 높은 총 입자상 물질 운반, 및 보다 나은 제품 완전성을 획득하기 위한, 궐련 여과에 사용하기 위한 일체형 튜브와 같은, 대(rod)-형상의, 채널이 있는, 활성탄 물품을 형성하는 것이 소망된다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 페놀 수지와 같은 과량의 탄소 전구체 물질을 폴리프로필렌과 같은 저 탄소 생성 물질로 제조된 섬유질 주형과 혼합하고; 상기 혼합물을 종이, 플라스틱, 금속 또는 유리 튜브를 통해 당김으로써, 상기 혼합물을 미리 정해진 형상으로 형성하고; 원통 형상을 형성하도록 과량의 혼합물을 트리밍하거나 또는 튜브를 절단하고; 안정한 형상의 전구체 복합체를 형성하도록 튜브 중의 상기 혼합물을 경화하고; 튜브를 제거하고; 불활성 매질 또는 진공 하에서 상기 전구체 복합체를 탄화하고; 그리고 형상화된 채널을 갖는 일체형 튜브와 같은 형상화된 탄소 물품을 얻기 위해 섬유질 주형을 분해하는 방법이 제공된다.
추가로, 본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 형상화된 채널을 갖는 탄소 일체형 물품이 제공되며, 필터, 및 보다 특히 연기 기체 상 성분들을 줄이는데 효과적인 궐련 필터를 형성하는데 사용된다.
상기에서 언급한 것에 더하여, 본 발명의 신규한 특성 및 장점들은 첨부된 도면과 연결된 이하의 상세한 설명을 읽는 것으로부터 본 분야에서 통상적인 기술을 가진 자에게 분명해질 것이고, 여기서 유사한 참조 기호는 유사한 부분을 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 형상화된 채널이 있는 궐련 필터를 형성하기 위한 단계를 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 탄소 물품을 포함하는 필터와 함께 스페이스-플러그 필터를 포함하는 내부 상세를 설명하기 위해 그 일부를 부러뜨린 궐련의 측단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 트리-로발 형상을 갖는 섬유질 주형의 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 쿼드리-로발 형상을 갖는 섬유질 주형의 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 V-형상을 갖는 섬유질 주형의 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 포개지고 스타일화된 I-형상을 갖는 섬유질 주형의 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 C-형상을 갖는 섬유질 주형의 단면도이다.
도 7a는 본 발명에 따른 원형 섬유질 주형의 단면도이다.
도 7b는 본 발명에 따른 관형(tubular) 섬유질 주형의 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 불규칙 형상을 갖는 섬유질 주형의 단면도이다.
도 9는 선행 기술에 따른 CA 필터를 갖는 1R4F 샘플과 본 발명에 따라 제조 된 필터를 갖는 궐련의 1,3-부타디엔 운반에 대한 수행 간의 퍼프 마다(puff-by-puff)의 비교를 나타낸다.
도 10은 선행 기술에 따른 CA 필터를 갖는 1R4F 샘플과 본 발명에 따라 제조된 필터를 갖는 궐련의 아세톤 운반에 대한 수행 간의 퍼프 마다의 비교를 나타낸다.
도 11은 선행 기술에 따른 CA 필터를 갖는 1R4F 샘플과 본 발명에 따라 제조된 필터를 갖는 궐련의 벤젠 운반에 대한 수행 간의 퍼프 마다의 비교를 나타낸다.
도 12는 선행 기술에 따른 CA 필터를 갖는 1R4F 샘플과 본 발명에 따라 제조된 필터를 갖는 궐련의 포름알데히드 운반에 대한 수행 간의 퍼프 마다의 비교를 나타낸다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 공정과 최종 생성물의 예를 나타낸다. 본 발명의 범위가 이들 구현예로 제한되지 않는다는 것을 쉽게 이해될 것이다. 오히려, 본 발명의 범위는 여기 기재된 필터 및 필터 제조방법을 병합하는 대안을 포함한다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 혼합 단계에 적합한 전형적인 공정은 속이 빈 채널(12)을 갖는 섬유질 주형(10)으로부터 개시할 수 있다. 섬유질 주형(10)은 열분해시 무시할 수 있는 양의 잔류물을 남기는 물질로 제조될 수 있다. 주형(10)은 또한 저 탄소 생성 물질을 포함할 수 있다. 이 목적에 알맞은 물질은 폴리프로필렌(PP)이다.
섬유질 주형(10)은 각각, 도 3 내지 도 8에서 참조번호 10 내지 10G로 명시한, 트리로발 형상, 쿼드리-로발 형상, V-형상, 스타일화된 I-형상 또는 포개지고 스타일화된 I-형상, C-형상, 원형, 관형 및 불규칙 형상을 포함하지만 이것으로 제한되지 않는, 다양한 형상의 단면으로 형성될 수 있다. 상기 형상은 압출 성형, 방사(spinning) 또는 예를 들면, 미국 특허 5 057 368, Largman et al에 의해 개시된 다른 형상 형성 공정을 통해 형성될 수 있다. 주형의 단면 형상은 연속적일 수 있고 주형(10)의 표면에 대해 열려있는 종단 채널(12)을 제공한다. 종단 채널(12)은 도 3 내지 8에서 참조번호 12A 내지 12E로 각각 명시한 바와 같이, 주형 형상에 따라 다양한 형상을 가질 수 있다.
섬유질 주형 다발은 용기(도시하지 않음) 내에서 탄소 전구체와 혼합되어 전구체가 실려진 다발(11)로 형성될 수 있다. 혼합 단계는 Xue et al의 US 6 584 979 및 US 5 772 768에 기재된 바와 같은, 잘 알려진 기술에 따라 수행될 수 있다. 추가의 방법들은 예를 들면, "Highly Efficient acid-Gas Removing Shaped Fiber Filters", Fundamental and Applied Aspects of Chemically Modified Surfaces; The Royal Society of Chemistry; Ed. by C. Little and J. Blitz; page 154, 1999에 개시된 바와 같이 잘 알려져 있다. 주형(10)을 전구체(18)와 연속적으로 균일하게 함침시키기 위해, 용기를 어느 정도 교반 또는 회전하는 것이 필요할 수 있다.
혼합 단계에 사용된 탄소 전구체 물질은 고체 입자, 겔, 액체, 거품, 또는 이들의 혼합물일 수 있고, 이것은 불활성 대기 내 또는 진공 하에서 적절한 온도로 가열할 때 탄소 또는 카보노이드 물질을 생성한다. 이들 부류로 적합한 물질은 페 놀 수지, 석유 피치, 폴리아크릴로니트릴, 셀룰로스, 셀룰로스 유도체, 폴리비닐 아세테이트(PVA) 및 그들의 혼합물을 포함하지만, 이것으로 제한되는 것은 아니다. 분자체, 제올라이트, 및 실리케이트와 같은 추가의 무기 물질이 최종 카보노이드 생성물의 기공-분포를 변형시키기 위해 혼합물에 포함될 수 있다. 사용된 페놀 수지는 비경화되거나 또는 경화제의 존재하에서 부분적으로 경화된 노볼락(Novolak)형 또는 레졸(Resole:자기-경화)형 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 분쇄된 부분적으로 경화된 수지로부터 다공성 형상을 가진 페놀계 탄소 물질을 생산하는 것은 예를 들면, US 4 917 835, Lear et al에 개시되어 있다.
섬유질 주형(10)은 임의의 덩어리 또는 다발(11)로서, 또는 주형 또는 주형 세그먼트가 비교적 정렬되거나 정렬되지 않은 방식으로 다룰 수 있다. 이어서, 단일 또는 다중 섬유를 포함할 수 있는 다발(11)은 탄소 전구체(18)와 함께 정해진 치수의 몰드(14)를 통해 당겨지고, 이것은 예를 들면, 튜브로서 도 1에 나타내었다. 몰드는 종이, 플라스틱, 금속 또는 유리를 포함할 수 있다.
탄소 전구체(18)의 양은 주형(10)이 일체화된 조각으로 통합되도록 혼합물에 포함될 수 있다. 몰드(14) 내의 공극, 오프닝 또는 고리형 공간은 전구체(18)로 채워질 수 있다. 폴리프로필렌 주형(10)에 대한 탄소 전구체(18)의 중량비는, 또한 적재율(loading factor)이라 칭할 수 있고, 바람직하게는 0.2 내지 6의 범위 내이지만, 이것으로 제한되는 것은 아니다.
주형 섬유(10)의 연속 롤을 사용한 연속 함침 공정이 배치 공정과 유사 결과를 달성하기 위해 사용될 수 있다. 주형(10)은 탄소 전구체(18)를 함유하는 용기 (도시하지 않음)를 통해 연속적으로 당겨지고, 고깔-형상 가이드(도시하지 않음)를 통해 재조립되고, 추가의 공정을 위해 연속 몰드(도시하지 않음)로 통합될 수 있다. 연속적으로 균일한 함침을 달성하기 위해 몰드를 어느 정도 교반 또는 회전하는 것이 필요할 수 있다. US 출원 10/294,346 "Continuous Process for Impregnating Solid Adsorbent Particles into Shaped Micro-cavity Fibers and Fiber Filters"은 그 전체가 참조로서 병합되어 있고, 섬유질 주형의 연속 가공 및 함침을 위한 예시적 공정을 개시한다.
몰드(14)를 주형(10)과 전구체(18)를 포함하는 혼합물로 함침한 이후에, 과량의 주형(10) 및/또는 다발(11)의 전구체(18)가 도 1에 나타낸 바와 같이 몰드(14)로부터 연장될 수 있다. 몰드(14)로부터 연장된 과량의 번들(11)의 주형(10) 또는 전구체(18)를 제거할 뿐만 아니라, 소망하는 길이를 얻기 위해 블레이드(16)를 사용할 수 있다.
이어서, 전구체(18) 및 주형(10)은 경화되어 복합체(19)를 형성한다. 혼합물을 경화하기 위해, 탄소 전구체(18)가 몰드 내에서 경화되는 동안 주형(10)의 완전성이 유지되도록 조건을 선택할 수 있다. 경화 조건은 탄소 전구체(18) 내의 성분, 특히 바인더로서 사용되는 비경화된 성분에 매우 의존적이다. 예를 들면, 경화는 조절된 대기 내, 약 120℃ 내지 160℃의 온도에서 약 15 내지 60분 동안 가열하는 것에 의해 수행될 수 있지만, 다른 온도 및 시간도 용인될 수 있다. 경화를 촉진하기 위해 어느 정도의 산을 페놀 전구체에 첨가할 수 있다. 경화 후, 복합체는 몰드(14)를 제거한 이후라도 그 형상을 유지할 수 있다.
이어서 상기 복합체를 탄화한다. 예를 들면, 복합체(19)를 불활성 환경 내 및/또는 진공 하에서 가열할 수 있고, 이것은 주형(10)을 분해하고 복합체(19)가 공극 또는 채널(20)을 가지는 일체형 튜브와 같은 주형을 이용한(templated) 탄소 물품(21)으로 제공되도록 할 수 있다. 탄화 온도는 사용되는 전구체에 기초하여 선택할 수 있다. 예를 들면, 온도는 약 600℃ 내지 약 950℃의 범위로부터 선택할 수 있고, 약 850℃가 바람직하다. 채널(20)은 주형(10)의 그것으로부터 그 형상이 유래된다. 경화에서처럼, 탄화 조건은 탄소 전구체(18) 내의 성분에 기초하여 다양할 수 있다.
다양한 형상 및 공정 조건을 사용하여 다양한 탄소 수득률 및 배열을 얻을 수 있다. 표 1은 서로 다른 결과 채널을 획득하기 위해 다양한 주형 형상과 공정 조건을 사용하여 수행한 7개의 실시예를 열거한다. 각 실시예에서, 폴리프로필렌 주형을 페놀 수지계 탄소 전구체와 혼합하였다. 16 및 24 필라멘트당 데니어(dpf)의 주형을 약 60㎛ 내지 120㎛의 직경으로 사용하였다. 표 1에서, 직경을 d1으로 열거한다. 트리로발 형상의 경우, 직경은 단면에 의해 안출된 원형 형상에 근거한다. C-형상 또는 불규칙 형상을 갖는 주형의 경우에는 d1이 두 개의 숫자로 주어지는데, 이는 두 개의 직교 방향에서의 단면의 상대적인 크기를 나타낸다. 주형은 0.2 내지 6의 적재율로 몰드에 적재되었다. 경화는 약 150℃에서 약 25 내지 40분 동안 수행하였다. 경화 시, 복합체는 직경 D1을 가졌다. 이 경화 시간을 촉진하기 위해 어느 정도의 산을 페놀 전구체에 첨가할 수 있다. 탄화는 약 850℃에서 약 1 내지 2 시간 동안 수행하였다. 탄화 시, 물품의 직경은 D2로 줄었다. 탄소 수득률 은 복합체 전구체의 폴리프로릴렌 함량에 따라 일반적으로 30~40중량%의 범위 내였다. 탄소 물품들 내에 형성된 채널들은 주형의 형상으로부터 그들의 형상이 유래되었다. 채널의 결과적인 직경은 d2 였고, mm2당 채널의 결과적인 개수는 N으로 나타내었다.
실시예의 가공 조건, 형상 및 최종 생성물
가공-> 주형 적재
 경화/150℃
 탄화/850℃ C_튜브 채널
실시예 섬유 d1/㎛ 율 분 D1/mm 시간 수득률% D2/mm 형상 d2/㎛ N/mm2
1 트리로발-24dpf 80 1.3 25 8 2 32 6.5 트리아드 100-143 168
2 원형
-24dpf		 61 2.7 40 8 2 32 6 R 28-50 207
3 원형
-24dpf		 61 3.2 25 8 2 33 6 R n/a 168
4 트리로발-24dpf 80 4.8 35 8 2 36 5.5 트리아드 48-65 168
5 C
-24dpf		 66×80 4.0 20 19 1 36 12 C 55-75 351
6 불규칙
-16dpf		 60×120 5.6 40 8 2 40 4 4DG 66-120 322
7 C
-24dpf		 66×80 3.5 30 19 1 33 12 C 55-75 391
여과 적용 분야에서의 고 표면적 흡착 물질을 형성하기 위해, 주형을 이용한 탄소 물품(21)을 활성화할 수 있다. 이산화탄소 또는 수증기로 가열하는 것 등 많은 활성화 공정이 문헌에 공지되어 있다. 예를 들면, 표 1의 실시예 7로부터의 주형을 이용한 탄소 물품은 950℃의 온도에서 약 40분 동안 이산화탄소로 활성화할 수 있다. 25%의 번-오프(burn-off) 속도에서, 1219m2/g의 BET 표면적과 0.4469cm3/g의 미세-기공 용적(<20Å)을 얻을 수 있다. 이러한 값들은 역시 궐련 필터 내 흡착제로서 사용할 수 있는 코코넛계 활성탄의 그것에 비해 손색이 없다.
탄소 물품은 그의 여과 특성을 향상시키기 위해 추가적으로 활성화될 수 있다. 예를 들면, 66mg의 활성화된, 주형을 이용한 탄소 물품을 보유하는 개조된 궐련 모델을 표 1의 실시예 5에 따라 형성할 수 있고, 이어서 30%의 번-오프 속도를 달성하기 위해 상기 탄소를 약 950℃의 온도에서 약 30분 동안 활성화할 수 있다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 종전의 플러그(22 및 24)가 본 발명에 따라 제조된 주형을 이용한 탄소 물품(21)을 둘러싸도록 필터를 배열할 수 있다. 궐련을 FTC 조건 하에서 피울 수 있고, 연기 화학(smoke chemistry)을 FTIR 및 GC/MS 방법으로 분석할 수 있다. 표 2-3 및 도 9-12에 나타낸 바와 같이, 형성된 필터는 넓은 범위의 연기 기체 상 성분을 줄이는데 효과적이다.
표 2에서는, 표 1의 실시예 5에 기재한 특성을 가지는 본 발명에 따른 탄소 물품을 보유하는 궐련과 표준 1R4F 궐련을 비교한다. Kentucky Reference 1R4F는 수 년간의 연구 목적의 Tobacco and Health Research Institute, University of Kentucky에서 제공된 여과 궐련(filtered cigarette)이다. 표 2의 첫 번째 줄에는 1R4F 샘플의 TPM 값을 제공한다. 1R4F 데이터와 함께 표준 편차가 주어진다. 표 2의 두 번째 줄에는 본 발명에 따라 제조한 개조 샘플 MT-66-1 및 MT-66-2의 특성을 열거하고, 대조군 샘플 1R4F로부터의 특성에서의 차이점을 백분율로 제공하였다. 개조 샘플 MT-66-1 및 MT-66-2는 축 길이로 플러그(22)가 15mm, 플러그(24)가 7mm, 및 탄소 물품(26)이 5mm이고, 탄소 물품의 무게가 66mg인, 도 2에 나타낸 구조를 가지는 궐련이지만, 다른 길이 및/또는 무게도 선택될 수 있다.
개조 샘플 MT-66-1 및 MT-66-2에 대해 보고된 값들은 1R4F 표준으로부터의 변화로서 주어진다. 1R4F 대조군 샘플의 표준 편차의 3배 보다 큰 변화를 현저한 것으로 본다. 표 2에 나타낸 바와 같이, 총 입자상 물질(TPM) 중의 아세트알데히드(AA), 하이드로겐 시아나이드(HCN), 메탄올(MEOH) 및 이소프렌(ISOP)은 본 발명을 채택한 결과 모두 감소하였다.
대조군 궐련의 특성과 개조 궐련의 특성 비교
샘플 AA
( TPM ) 		HCN
( TPM ) 		MEOH
( TPM ) 		ISOP
( TPM ) 		TPM
( mg ) 		RTD CF
( mg )
1R4F(TPM×10-3)
표준 편차		 51.5
8%		 9.2
4%		 6.2
9%		 23.7
8%		 13.3
3%		 140
5%		 0.0
개조 샘플 MT-66-1
개조 샘플 MT-66-2		 -32%
-54%		 -34%
-32%		 -32%
-44%		 -40%
-38%		 16.6
13.0		 113
119		 66
66
표 3은 본 발명의 장점을 추가로 나타낸다. 첫 번째 칼럼은 궐련 및 궐련 연기에 대한 통상의 특징과 성분을 열거한다. "대조군 시그마"로 표시한 두 번째 칼럼은 대조군 1R4F 궐련 내에 존재하는 특정 기체 상 성분의 표준 편차를 열거한다. "MT-66"으로 표시한 세 번째 칼럼은 본 발명, 보다 특히 표 1의 실시예 5에 따라 제조한 필터를 사용한 결과로서 성분 기체 레벨에서의 변화를 열거한다.
기체 상 성분들에서의 변화
흡착제 ->
런		 대조군 시그마 MT-66
탄소/mg
참조 번호#		 66
9627-79
기체 상 성분들 변화
이산화탄소
에탄
1,3-부타디엔
이소프렌
시클로펜타디엔
1,3-시클로헥사디엔
메틸 시클로펜타디엔
포름알데히드
아세톤
디아세틸
메틸 에틸 케톤
이소발레르알데히드
벤젠
톨루엔
부티로니트릴
2-메틸퓨란
2,5-디메틸퓨란
1-메틸피롤
케텐		 5%
6%
8%
5%
5%
17%
9%
14%
12%
5%
4%
9%
8%
7%
8%
4%
5%
8%
11%		 현저한 변화 없음
현저한 변화 없음
-41%
-37%
-46%
-80%
-84%
-86%
-79%
-93%
-90%
-79%
-82%
-92%
-93%
-67%
-87%
-93%
-85%
도 9-12는 MT-66 개조 샘플이 1,3-부타디엔, 아세톤, 벤젠 및 포름알데히드의 퍼프마다의 운반을 얼마나 감소시키는지를 추가로 도시한다.
예를 들면, 도 9는 Kentucky reference 1R4F 궐련으로부터의 서로 다른 퍼프에 대한 주류연 내의 1,3-부타디엔의 평균량을 보여준다. 궐련 연기 내의 1,3-부타디엔은 퍼프 단위 기준으로 측정한다. 궐련은 한번에 매 60초씩, 2초에 35cm3 퍼프 용량으로 피운다. 퍼프 마다의 1,3-부타디엔 운반은, MT-66 샘플뿐만 아니라 1R4F도 8번의 측정으로 보고한다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 첫 번째 퍼프는 1R4F의 총 운반의 15 내지 20%를 차지하지만, MT-66 샘플에서는 5% 미만이다. 도 9-12에 나타낸 그래프를 얻기 위해, 잘 알려지고 보고된 방법에 따라 과정을 7회 이상 반복하였다.
도 9, 10 및 11에 나타낸 바와 같이, 성분 기체의 함량은 필터의 포화로 인해 각 퍼프마다 증가한다. 그러나, 포름알데히드의 함량은, 도 12에 나타낸 바와 같이, 본 발명을 병합한 제품에서 거의 0까지 줄어든다.
상기에서 언급한 발명의 설명은 본 발명을 설명하고 묘사한다. 또한, 명세서는 단지 본 발명의 바람직한 구현예를 보여주고 묘사할 뿐이지만, 본 발명은 다양한 그 밖의 조합, 개조 및 환경을 사용할 수 있으며, 여기에서 표현한 바와 같은 본 발명의 사상의 범위 내에서 상기의 설명, 및/또는 필터 제조 그리고, 보다 특히 궐련 필터 제조 분야에서의 기술 또는 지식과 같이, 변화 또는 개조가 가능함을 이해하여야 한다.
추가로, 상기에서 언급한 구현예는 본 발명의 실행을 위해 알려진 최선의 방법을 설명하기 위한 것이고, 본 분야의 숙련된 자들은 상기의, 또는 다른 구현예 및 특별한 적용 분야 또는 본 발명의 용도에 의해 요구되는 다양한 개조를 사용할 수 있다. 또한, 명세서는 여기에서 설명한 형식으로 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 또한, 첨부된 청구항은 대안이 되는 구현예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (18)

  1. 주형 형상의 채널을 가진 탄소 물품을 형성하는 방법으로,
    탄소 전구체와 섬유질 주형을 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계;
    상기 혼합물을 튜브 형상으로 형성하는 단계;
    상기 혼합물을 경화하여 튜브 형상을 가진 탄소 전구체 복합체를 형성하는 단계;
    상기 탄소 전구체 복합체를 탄화하는 단계; 및
    상기 섬유질 주형을 분해하여 주형 형상의 채널을 가진 탄소 물품을 얻는 단계를 포함하고,
    상기 탄소 물품은 일체형 튜브이고,
    상기 혼합물을 튜브 형상으로 형성하는 단계는, 상기 혼합물을 몰드를 통해 당기는 단계, 및 상기 몰드로부터 과량의 혼합물을 트리밍하거나 상기 몰드를 분리된 형상으로 절단하는 단계를 포함하고,
    상기 몰드는 상기 혼합물을 경화하여 튜브 형상을 가진 탄소 전구체 복합체를 형성하는 단계 다음 및 상기 탄소 전구체 복합체를 탄화하는 단계 전 제거하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 섬유질 주형은 폴리프로필렌을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 섬유질 주형은 무작위(random)의 섬유 덩어리를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 몰드는 종이, 금속, 플라스틱 및 유리로 이루어진 군에서 선택된 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 몰드는 튜브인 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 섬유질 주형의 단면은 트리로발 형상, 쿼드리-로발 형상, V-형상, I-형상, 스타일화된 I-형상, C-형상, 또는 관형인 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 탄화는 불활성 매질 내, 진공 하, 또는 이의 조합 하에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 탄소 전구체 복합체를 탄화하는 단계 및 상기 섬유질 주형을 분해하는 단계는 동시에 일어나는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서, 상기 탄소 전구체 복합체를 탄화하는 단계는 600℃ 내지 950℃ 범위의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 탄소 전구체는 페놀 수지인 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 탄소 전구체를 활성화하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
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