KR20150010782A - 3-원호형 홀을 포함하는 방사구 및 그로부터 제조된 3-원호형 필라멘트 - Google Patents

3-원호형 홀을 포함하는 방사구 및 그로부터 제조된 3-원호형 필라멘트 Download PDF

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크리스토퍼 엠 번드렌
로톤 이 카이저
데니스 지 폴론
리신 수에
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셀라네세 아세테이트 앨앨씨
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Abstract

3-원호형 홀(tri-arc hole)을 갖는 방사구(spinneret)를 사용하여 3-원호형 필라멘트를 제조할 수 있다. 일부 예에서, 3-원호형 홀은 3개의 갈래(prong)를 갖는 Y자 형상을 가지며, 각각의 갈래는 갈래의 단부에 원호를 갖고, 원호의 단부로부터 인접한 원호의 연결 지점으로 테이퍼링(tapering)된다. 3-원호형 필라멘트는 구근형 팁(bulbous tip) 또는 궁형 팁(arcing tip)을 갖는 일반적으로 Y자 형상의 단면을 갖는다. 추가로, 3-원호형 필라멘트는 필터, 미립자 첨가제를 포함하는 필터 및 흡연 장치 필터가 포함되지만 이에 제한되지 않는 복수의 응용에서 유용할 수 있다.

Description

3-원호형 홀을 포함하는 방사구 및 그로부터 제조된 3-원호형 필라멘트 {SPINNERET COMPRISING TRI-ARC HOLES AND TRI-ARC FILAMENTS PRODUCED THEREFROM}
본 발명은 3-원호형 홀(tri-arc hole)을 갖는 방사구(spinneret) 및 그로부터 제조된 3-원호형 필라멘트 및 그의 제조 방법 및 그로부터 제조된 용품에 관한 것이다.
흡연 장치와 관련하여, 여과 효능의 증가는 적어도 2가지 방식으로 달성될 수 있다. 첫번째로, 흡연 장치 필터 내의 셀룰로오스 아세테이트 필라멘트의 표면적을 증가시키는 것이다. 예를 들어, 현재 많은 흡연 장치 필터가 실질적인 원형 단면, 예를 들어 무딘톱니형(crenulated) 단면보다는 Y자 형상의 단면을 갖는 셀룰로오스 아세테이트 필라멘트를 사용하여 표면적을 증가시킨다. 또한, 단면적을 증가시키기 위한 방식으로서 더 작은 직경, 즉 필라멘트 당 데니어 ("dpf")가 더 작은 셀룰로오스 아세테이트 필라멘트가 사용되고 있다. 그러나, 셀룰로오스 아세테이트 필라멘트의 단면 형상 및 직경이 변화됨에 따라서, 흡연 장치 필터의 강연도(firmness) 및 스티프니스(stiffness)가 변화될 수 있고, 이는 소비자에게 상이한 감촉(feel)을 제공한다. 일반적으로, 흡연 장치의 감촉, 맛, 또는 빨아들임 강도(draw strength)에 대한 임의의 변화는 소비자가 쉽게 허용하지 않는다.
흡연 장치에서 여과 효능을 증가시키기 위한 두번째 방법은 연기의 성분을 흡수하거나 이것과 반응하는 첨가제의 양을 증가시켜서 첨가하는 것이다. 예를 들어, 탄소 또는 활성탄을 흡연 장치 필터에서 사용하여 연기의 증기상 구성성분을 감소시켰다. 일반적으로, 과립 형태의 탄소를 가소화된 셀룰로오스 아세테이트 토우(tow) 상에 뿌리는데, 그 이유는 토우가 모여서 연속적인 필터 막대를 형성하기 때문이다. 따라서, 과립 탄소는 셀룰로오스 아세테이트 필라멘트 상에서 가소제에 의해서만 제자리에 유지된다. 그러나, 중간 농도 내지 더 높은 농도에서, 미립자는 완전히 고정될 수 없기 때문에, 미립자는 필터 영역을 탈출하여, 소비자가 흡입할 수 있게 된다.
따라서, 본 기술 분야의 숙련인은 표면적을 증가시키고, 첨가제 고정화를 증진시키는 셀룰로오스 아세테이트 필라멘트를 사용할 수 있다.
발명의 개요
본 발명은 3-원호형 홀을 갖는 방사구 및 그로부터 제조된 3-원호형 필라멘트 및 그의 제조 방법 및 그로부터 제조된 용품에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시양태는 3개의 갈래(prong)를 갖는 Y자 형상을 갖는 복수의 3-원호형 홀을 포함하며, 각각의 갈래는 갈래의 단부에 원호를 갖고, 원호의 단부로부터 인접한 원호의 연결 지점으로 테이퍼링(tapering)된, 방사구를 제공한다.
본 발명의 다른 실시양태는 적어도 2개의 갈래를 갖는 Y자 형상을 갖는 복수의 멀티-원호형 홀을 포함하며, 각각의 갈래는 갈래의 단부에 원호를 갖고, 원호의 단부로부터 인접한 원호의 연결 지점으로 테이퍼링된, 방사구를 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시양태는 도프(dope) 저장소; 및 도프 저장소와 유체 소통하는 방사구를 포함하는 시스템을 제공하고, 방사구는 복수의 3-원호형 홀을 갖는다.
본 발명의 다른 실시양태는 중합체를 포함하며, 구근형 팁(bulbous tip) 또는 궁형 팁(arcing tip)을 갖는 일반적으로 Y자 형상의 단면을 갖는 3-원호형 단면을 갖는 필라멘트를 제공한다.
본 발명의 일 실시양태는 중합체를 포함하며, 구근형 팁 또는 궁형 팁을 갖는 적어도 2개의 갈래를 갖는 단면 형상을 갖는 멀티-원호형 단면을 갖는 필라멘트를 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시양태는 중합체 및 용매를 포함하는 도프를 제공하는 단계; 및 복수의 3-원호형 홀을 갖는 방사구를 통해서 도프로부터 복수의 3-원호형 필라멘트를 방사하는 단계를 포함하며, 3-원호형 필라멘트는 구근형 팁 또는 궁형 팁을 갖는 일반적으로 Y자 형상의 단면을 갖는 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시양태는 중합체 및 용매를 포함하는 도프를 제공하는 단계; 및 복수의 멀티-원호형 홀을 갖는 방사구를 통해서 도프로부터 복수의 멀티-원호형 필라멘트를 방사하는 단계를 포함하며, 멀티-원호형 필라멘트는 구근형 팁 또는 궁형 팁을 갖는 적어도 2개의 갈래를 갖는 단면 형상을 갖는 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 실시양태는 구근형 팁 또는 궁형 팁을 갖는 일반적으로 Y자 형상을 갖는 복수의 3-원호형 필라멘트를 포함하는 필터를 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시양태는 구근형 팁 또는 궁형 팁을 갖는 일반적으로 Y자 형상의 단면을 갖는 3-원호형 필라멘트를 포함하는 크림핑된(crimped) 토우 밴드(tow band)의 베일(bale)을 제공하는 단계, 및 필터 막대를 형성하도록 크림핑된 토우 밴드를 장치에 넣는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시양태는 흡연가능한 물질, 및 흡연가능한 물질과 유체 소통하는 필터를 포함하며, 필터는 구근형 팁 또는 궁형 팁을 갖는 일반적으로 Y자 형상의 단면을 갖는 복수의 3-원호형 필라멘트를 포함하는 흡연 장치를 제공한다.
본 발명의 다른 실시양태는 구근형 팁 또는 궁형 팁을 갖는 일반적으로 Y자 형상의 단면을 갖는 복수의 3-원호형 필라멘트를 포함하는 필터, 및 흡연가능한 물질을 필터와 유체 소통하게 유지시킬 수 있는 하우징(housing)을 포함하는 흡연 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시양태는 구근형 팁 또는 궁형 팁을 갖는 일반적으로 Y자 형상의 단면을 갖는 복수의 3-원호형 필라멘트를 갖는 적어도 하나의 필터를 포함하는 팩(pack)을 포함하는 필터의 팩을 제공한다.
본 발명의 다른 실시양태는 구근형 팁 또는 궁형 팁을 갖는 일반적으로 Y자 형상의 단면을 갖는 복수의 3-원호형 필라멘트를 포함하는 필터를 포함하는 적어도 하나의 흡연 장치를 포함하는 팩을 포함하는 흡연 장치의 팩을 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시양태는 적어도 하나의 팩을 포함하는 카톤(carton)을 포함하며, 팩은 구근형 팁 또는 궁형 팁을 갖는 일반적으로 Y자 형상의 단면을 갖는 복수의 3-원호형 필라멘트를 포함하는 필터를 포함하는 적어도 하나의 흡연 장치를 포함하는 흡연 장치 팩의 카톤을 제공한다.
본 발명의 일 실시양태는 흡연 장치의 흡연 방법을 제공하며, 방법은 흡연 장치를 가열하거나 또는 흡연 장치에 불을 붙여서 연기를 형성하는 단계; 및 흡연 장치를 통해서 연기를 빨아들이는 단계를 포함하며, 여기서, 흡연 장치는 구근형 팁 또는 궁형 팁을 갖는 일반적으로 Y자 형상의 단면을 갖는 복수의 3-원호형 필라멘트를 포함하는 적어도 하나의 필터 분획(section)을 포함한다.
본 발명의 특징 및 이점은 하기 바람직한 실시양태의 설명을 이해하는 본 기술 분야의 숙련인에게 명백할 것이다.
하기 도면은 본 발명의 특정 측면을 예시하도록 포함되며, 배타적인 실시양태로서 간주되어서는 안된다. 개시된 발명 주제는 본 기술 분야의 숙련인 및 본 개시물의 이점을 알고 있는 이가 행할 바와 같이, 형태 및 기능이 상당히 변형되고, 변경되고, 조합되고, 대응될 수 있다.
도 1a 내지 d는 본 발명의 일부 실시양태에 따른 상이한 3-원호형 홀 구성의 비제한적인 예의 도면을 제공한다.
도 2a 내지 e는 본 발명의 일부 실시양태에 따른 3-원호형 필라멘트 단면의 비제한적인 예의 도면을 제공한다.
도 3a 및 b는 각각 본 발명의 일부 실시양태에 따른 2-원호형 홀 구성 및 4-원호형 홀 구성의 비제한적인 예의 도면을 제공한다.
도 4a 및 4c, 및 도 4b 및 4d는 각각 본 발명의 일부 실시양태에 따른 2-엽형(bi-lobal) 형상 및 4-엽형(tetra-lobal) 형상을 갖는 필라멘트 단면의 비제한적인 예의 도면을 제공한다.
도 5a 내지 c는 4-원 근사법(four-circle approximation method)을 사용하여 3-원호형 홀의 치수를 측정하는 단계의 설명을 제공한다.
도 6a 내지 f는 4-원 근사법을 사용하여 3-원호형 필라멘트의 치수를 측정하는 단계의 설명을 제공한다.
도 7은 토우 밴드에 대한 측형(lateral) 크림프 및 수직형(vertical) 크림프의 도면을 제공한다.
도 8a 내지 b는 본 발명의 일부 실시양태에 따른 3-원호형 필라멘트의 광학 현미경 사진를 제공한다.
도 9a 및 b는 본 발명의 일부 실시양태에 따른 3-원호형 홀 및 3-원호형 필라멘트의 광학 현미경 사진을 자세히 제공한다.
도 10a 및 b는 본 발명의 일부 실시양태에 따른 3-원호형 홀 및 3-원호형 필라멘트의 광학 현미경 사진을 자세히 제공한다.
도 11 내지 14는 본 발명의 일부 실시양태에 따른 3-원호형 필라멘트의 광학 현미경 사진을 제공한다.
본 발명은 3-원호형 홀을 갖는 방사구 및 그로부터 제조된 3-원호형 필라멘트, 및 그와 관련된 방법 및 그로부터 제조된 용품에 관한 것이다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "3-원호형 홀"은 3개의 갈래를 갖고, 각각의 갈래는 갈래의 단부에 원호를 갖고, 원호의 단부로부터 인접한 원호의 연결 지점으로 테이퍼링된, Y자 형상을 지칭한다. 도 1a 내지 d는 상이한 3-원호형 홀 구성의 비제한적인 예의 도면을 제공한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "3-원호형 필라멘트"는 구근형 팁 또는 궁형 팁을 갖는 일반적으로 Y자 형상의 단면 (즉, 3-팁 필라멘트)을 지칭한다. 도 2a 내지 c는 구근형 팁을 갖는 3-원호형 필라멘트의 비제한적인 예의 도면을 제공한다. 도 2d 내지 e는 궁형 팁을 갖는 3-원호형 필라멘트의 비제한적인 예의 도면을 제공한다. 도면이 실질적으로 유사한 팁을 제공하지만, 본 발명의 범주 내에서 각각의 단부에서 팁은 상이한 크기 및/또는 형상임을 주목해야 한다.
본 발명은 3-원호형 필라멘트를 제공하며, 이것은 이롭게는 그의 Y자 형상화 필라멘트 대응물보다 더 큰 표면적을 가질 수 있다. 또한, 3-원호형 필라멘트의 구근형 팁은 그로부터 제조된 용품에서 미립자 및 미립자-유사 첨가제의 고정화를 증가시키는 후크(hook) 또는 그립(grip)의 유형을 제공할 수 있다.
본 명세서에 기재된 필라멘트 및 방법은 또한 도프 방사 (습식 또는 건식 방사)에 관한 것이며, 이것은 중합체 용융물로부터 필라멘트를 방사하는 것과는 상이하다는 것을 주목해야 한다. 예를 들어, 도프로부터 필라멘트를 형성하는 경우, 필라멘트가 방사되어 유출될 때, 용매가 증발하여, 필라멘트 조성물 (예를 들어, 중합체 및 첨가제)을 남긴다. 용매가 증발하는 경우, 필라멘트의 크기 및 형상이 그것이 방사되는 다이의 형상으로부터 변화된다. 도프 방사 방법에서, 용매 증발의 파라미터는 특히(inter alia) 생성되는 필라멘트의 크기, 형상 및 기계적 특성을 변화시킨다. (예를 들어, 스펀본드 또는 멜트브로운 방법을 통한) 중합체 용융 방법에서, 중합체는 필라멘트를 형성하도록 용융되고, 압출되고, 냉각된다. 이러한 방법은 일반적으로 그것이 방사되는 다이와 동일하거나 또는 실질적으로 동일한 형상 및 크기를 갖도록 생성된 필라멘트를 제공한다. 따라서, 중합체 용융 방사 방법의 지식이 도프 방사 방법에 반드시 옮겨지는 것은 아니다.
본 발명의 범주 내에는 방사구 및 그로부터 제조된 생성된 필라멘트의 잠재적인 변경이 포함된다. 도 3a 내지 b는 다양한 방사구 홀 설계 변경을 제공하고, 도 4a 내지 b는 상기 홀 설계로부터 제조될 수 있는 다양한 필라멘트 단면을 제공한다. 비제한적인 예의 방식으로, 도 3a는 2개의 단부에 원호를 갖는 선형 홀을 제공하며, 이것은 도 4a에 도시된 2-엽형 필라멘트를 제조할 수 있다. 비제한적인 예의 방식으로, 도 3b는 각각의 단부에 원호를 갖는 4-갈래형 홀을 제공하며, 이것은 도 4b에 도시된 4-엽형 필라멘트를 제조할 수 있다. 간략화를 위해서, 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 3-원호형 홀 및 3-원호형 필라멘트가 본 발명의 실시양태를 설명하는데 사용될 것이다. 그러나, 일부 실시양태에서, 다른 홀 단면 (예를 들어, 2-원호형 및 4-원호형)이 3-원호형 홀과 상호교환될 수 있고, 따라서, 다른 필라멘트 단면 (예를 들어, 2-원호형 및 4-원호형)이 3-원호형 필라멘트와 상호교환될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 홀 또는 필라멘트에 관련된 용어 "멀티-원호형"은 적어도 2개의 원호를 가져서, 적어도 2-원호형, 3-원호형, 4-원호형 등을 포함하는 홀 또는 필라멘트를 지칭한다.
"약"이 수치 열거에서 수치와 관련하여 하기에 제공되는 경우, 용어 "약"은 수치 열거의 각각의 수치를 수식한다는 것을 주목해야 한다. 범위의 일부 수치 열거에서, 열거된 일부 하한은 열거된 일부 상한보다 클 수 있음을 주목해야 한다. 본 기술 분야의 숙련인은, 선택된 하위세트가 선택된 하한의 초과하게 상한을 선택하는 것이 필요함을 인지할 것이다.
I. 3-원호형 필라멘트 제조 및 그의 토우 밴드
일반적으로, 필라멘트의 제조 방법은 도프로부터 필라멘트를 방사하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 이어서 필라멘트를 수송, 저장 및/또는 추가 사용을 위해서 토우 밴드로 추가로 가공할 수 있다. 일반적으로, 토우 밴드의 베일의 제조 방법은 필라멘트를 도프로부터 방사하는 단계, 필라멘트로부터 토우 밴드를 형성하는 단계, 토우 밴드를 크림핑하는 단계, 크림핑된 토우 밴드를 베일링하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 베일의 제조 방법 내에, 임의적인 단계에는 방사 후에 필라멘트를 가온하는 단계, 크림핑 전에 필라멘트 및/또는 토우 밴드에 마감제 또는 첨가제를 적용하는 단계, 및 크림핑된 토우 밴드를 컨디셔닝하는 단계가 포함될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 베일은 추가 가공을 위해서 필요에 따라서 크기 및 형상이 다양할 수 있다는 것을 주목해야 한다.
도프로부터의 필라멘트의 방사는 중합체 용융물로부터의 필라멘트의 방사와 상이하다는 것을 또한 주목해야 한다. 예를 들어, 도프로부터 필라멘트를 형성하는 경우, 필라멘트가 방사되고 유출될 때, 용매가 증발하고, 필라멘트 조성물 (예를 들어, 중합체 및 첨가제)을 남긴다. 용매가 증발하는 경우, 필라멘트의 크기 및 형상이 그것이 방사되는 다이의 형상으로부터 변화된다. 도프 방사 방법에서, 용매 증발의 파라미터는 특히 생성되는 필라멘트의 크기, 형상 및 기계적 특성을 변화시킨다. (예를 들어, 스펀본드 또는 멜트브로운 방법을 통한) 중합체 용융 방법에서, 중합체는 필라멘트를 형성하도록 용융되고, 압출되고, 냉각된다. 이러한 방법은 일반적으로 그것이 방사되는 다이와 동일하거나 또는 실질적으로 동일한 형상 및 크기를 갖도록 생성된 필라멘트를 제공한다. 따라서, 중합체 용융 방사 방법의 지식이 도프 방사 방법에 반드시 옮겨지는 것은 아니다.
일부 실시양태에서, 본 발명의 방사구는 복수의 3-원호형 홀을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 방사구 설계와 함께 사용되는 경우 용어 "홀"은 일반적으로 도프가 압출되는 개구부를 지칭한다.
3-원호형 홀은 반경 (R), 원호 거리 (C), 원호 간 거리(inter-arc distance) (L), 원호 간 각도(inter-arc angle) (α), 또는 그들의 임의의 조합이 포함되지만, 이에 제한되지 않는 복수의 치수를 특징으로 할 수 있다. 도 5a 내지 c에 도시된 바와 같이, 3-원호형 홀의 형상 (도 5a)은 4-원 근사법을 특징으로 할 수 있고, 여기서, 3-원호형 홀은 4개의 원을 겹쳐놓은 것이다 (도 5b). 한 원은 3-원호형 홀의 원형 대응물을 제공하고, 나머지 3개의 원은 3개의 갈래를 형성하고, 그 사이에서 테이퍼링에 근사하도록 3-원호형 홀의 원형 대응물에 중첩된다. 도 5c에 도시된 바와 같이, 3-원호형 홀의 원형 대응물 및 3개의 추가 원이 교차하는 지점을 "교차점"이라 칭한다. 도 5c에 도시된 바와 같이, 이러한 4-원 근사법으로부터, 3-원호형 홀의 치수의 적어도 일부를 측정할 수 있다. 4-원 근사법은 3-원호형 홀 단면을 제공하기 위해서 필요에 따라서 장방형(oblong) 형상으로 조정될 수 있음을 주목해야 한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 3-원호형 홀의 반경 (R)은 홀의 중심에서 원호의 모서리까지의 거리이다. 일부 실시양태에서, R은 약 25 마이크로미터, 50 마이크로미터, 100 마이크로미터, 또는 250 마이크로미터의 하한 내지 약 500 마이크로미터, 400 마이크로미터, 300 마이크로미터, 또는 250 마이크로미터의 상한의 범위일 수 있으며, 여기서, R은 임의의 하한 내지 임의의 상한 범위일 수 있고, 그 사이의 임의의 하위세트를 포함할 수 있다.
일부 실시양태에서, 반경에 대한 원호 간 거리의 비 (L/R)는 약 0.5, 0.6, 또는 0.7의 하한 내지 약 1.5, 1.2, 또는 1의 상한의 범위일 수 있으며, 여기서, L/R은 임의의 하한 내지 임의의 상한 범위일 수 있고, 그 사이의 임의의 하위세트를 포함할 수 있다.
일부 실시양태에서, 원호 거리 (C)는 원호 간 거리 (L) 이상일 수 있다. 일부 실시양태에서, 원호 간 거리 (L)은 원호 거리 (C) 이상일 수 있다. 일부 실시양태에서, 원호 간 거리에 대한 원호 거리의 비 (C/L)는 약 0.2, 0.5, 또는 1의 하한 내지 약 3, 2, 또는 1의 상한의 범위일 수 있으며, 여기서, C/L는 임의의 하한 내지 임의의 상한 범위일 수 있고, 그 사이의 임의의 하위세트를 포함할 수 있다.
일부 실시양태에서, 원호 간 각도 (α)는 약 45°, 60°, 75°, 또는 90°의 하한 내지 약 180°, 165°, 또는 150°의 상한의 범위일 수 있으며, 여기서, 원호 간 각도는 임의의 하한 내지 임의의 상한 범위일 수 있고, 그 사이의 임의의 하위세트를 포함할 수 있다.
본 기술 분야의 숙련인은 상기로부터의 치수를 변경하여 2-원호형 홀, 4-원호형 등의 바람직한 형상을 달성할 수 있다는 것을 주목해야 한다. 비제한적인 예의 방식으로, 2-원호형 홀에 대한 C/L는 약 0.2 내지 약 2 범위일 수 있다.
일부 실시양태에서, 본 발명의 방사구는 적어도 하나가 3-원호형 홀인 적어도 2개의 상이한 단면 형상의 홀을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 본 발명의 방사구는, 홀이 3-원호형 또는 3-원호형과 또 다른 단면 형상의 혼합이든지 간에, 적어도 2개의 상이한 크기의 홀을 포함할 수 있다. 방사구 홀에 대한 다른 단면 형상의 예에는 원형, 실질적인 원형, 난형, 실질적인 난형, 초승달형(crescent), 다엽형, 다각형 (예를 들어, 동일한 길이 또는 다양한 길이의 부분을 갖는 트리포드형(tripod), 테트라포드형(tetrapod), 별형, 삼각형, 사각형, 사다리꼴형, 오각형, 육각형 등), 둥근 모서리를 갖는 다각형 및 그들의 혼성체가 포함될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
일부 실시양태에서, 홀은 테이퍼링될 수 있고, 예를 들어, 모세관 출구를 갖는 카운터싱크(countersink)일 수 있다. 비제한적인 예의 방식으로, 3-원호형 홀은 카운터싱크 및 모세관 출구를 포함할 수 있고, 여기서, 본 명세서에 설명된 바와 같은 3-원호형 홀 형상으로서의 모세관 출구 및 카운터싱크는 유사한 3-원호형 홀 형상 (예를 들어, 원형에서 시작하여, 모세관을 3-원호형 홀 형상에 충족시키는 테이퍼링)을 가질 수 있거나 또는 3-원호형 홀 형상을 갖지 않을 수 있다. 테이퍼링은 일정한 각도이거나 또는 하나를 초과하는 각도일 수 있다. 일부 실시양태에서, 3-원호형 홀은 일정하게 가속화되는 입구 (즉, 하나의 각도에서 다른 각도로 매끄럽게 변함)에 대해서 테이퍼링될 수 있다. 일부 실시양태에서, 단일 방사구 내에서 홀은 상이한 테이퍼링 각도를 가질 수 있다.
방사구 설계 및/또는 방사 파라미터는 용매가 필라멘트로부터 증발하는 속도에 영향을 미칠 수 있으며, 이것은 특히 제조되는 필라멘트의 크기, 단면 형상, 강도, 및 가공성에 영향을 미칠 수 있다. 본 개시물의 이점을 알고 있는 본 기술 분야의 숙련인은 방사구 설계 및 파라미터의, 그로부터 제조된 필라멘트에 대한 영향을 이해해야 한다. 비제한적인 예의 방식으로, 본 명세서에 추가로 설명된, 필라멘트 당 데니어 ("dpf")가 큰 필라멘트를 제조하기 위해서, dpf가 더 작은 필라멘트에 비해서 더 멀리 떨어져 있는 홀을 갖는 방사구를 갖는 것이 이로울 수 있다. 추가로, dpf가 큰 필라멘트를 제조하기 위해서, 도넛 구성의 홀 배치를 갖는 방사구를 설계하는 것이 이로울 수 있으며, 이는 소비 동안 필라멘트의 적절한 건조를 도울 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "도넛 구성"은 중앙에 공극(void)을 갖고, 공극은 압출을 위한 홀을 갖지 않는 임의의 형상 (원형, 난형, 다각형 등)을 지칭한다.
일부 실시양태에서, 본 발명의 방사구는 약 16 cm 이하의 컵 직경을 가질 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "컵"은 홀을 포함하는 방사구의 플레이트를 보유하거나 또는 플레이트와 통합된 저장소를 지칭하며, 이것은 오목하거나, 볼록하거나 또는 평탄할 수 있다. 일부 실시양태에서, 본 발명의 방사구는 약 1 cm, 3 cm, 또는 약 5 cm의 하한 내지 약 16 cm, 13 cm, 10 cm, 또는 8 cm의 상한의 범위의 컵 직경을 가질 수 있으며, 여기서, 컵 직경은 임의의 상한 내지 임의의 하한 범위일 수 있고, 그 사이의 임의의 하위세트를 포함할 수 있다. 적합한 컵의 비제한적인 예는 도금될 수 있는 금속 합금, 세라믹, 유리, 중합체, 복합물 등, 그들의 혼성체 또는 그들의 임의의 조합으로 구성될 수 있다. 본 개시물의 이점을 알고 있는 본 기술 분야의 숙련인은 방사구의 플레이트의 두께는 특히, 컵의 크기 및 상부 및/또는 플레이트를 구성하는 물질에 좌우될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
일부 실시양태에서, 플레이트의 3-원호형 홀 간의 거리는 약 1 mm 또는 2 mm의 하한 내지 약 5 mm 또는 3 mm의 상한의 범위일 수 있고, 여기서 3-원호형 홀 간의 거리는 임의의 하한 내지 임의의 상한 범위일 수 있고, 그 사이의 임의의 하위세트를 포함할 수 있다. 본 개시물의 이점을 알고 있는 본 기술 분야의 숙련인은, 홀 간의 거리가 용매 증발을 위한 충분한 간격을 제공하는 한, 3-원호형 홀 간의 거리는 5 mm를 초과할 수 있거나 또는 1 mm 미만일 수 있음을 이해해야 한다. 비제한적인 예의 방식으로, 3-원호형 홀 간의 거리는 약 1.8 mm (0.070 in)일 수 있다.
일부 실시양태에서, 본 발명의 필라멘트는 3-원호형 단면을 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 본 발명의 3-원호형 필라멘트는 흡연 용품에서 사용하기에 적합한 필라멘트 당 데니어 ("dpf")를 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 본 발명의 3-원호형 필라멘트는 약 1 dpf, 2 dpf, 3 dpf, 4 dpf, 5 dpf, 7 dpf, 10 dpf, 11 dpf, 12 dpf, 또는 13 dpf의 하한 내지 약 30 dpf, 25 dpf, 20 dpf, 15 dpf, 10 dpf, 7 dpf, 5 dpf, 4 dpf, 또는 3 dpf의 상한의 범위일 수 있으며, 여기서, 필라멘트의 dpf는 임의의 상한 내지 임의의 하한 범위일 수 있고, 그 사이의 임의의 하위세트를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 본 발명의 3-원호형 필라멘트는 dpf가 큰, 예를 들어 약 10 dpf 이상인 필라멘트일 수 있다. 일부 실시양태에서, 본 발명의 3-원호형 필라멘트는 약 11 dpf 이상일 수 있다. 일부 실시양태에서, 본 발명의 3-원호형 필라멘트는 약 12 dpf 이상일 수 있다. 일부 실시양태에서, 본 발명의 3-원호형 필라멘트는 약 2 dpf 내지 약 7 dpf, 또는 보다 바람직하게는 약 3 dpf 내지 약 5 dpf 범위일 수 있다.
3-원호형 필라멘트는 반경 (R'), 원호 거리 (C'), 원호 간 거리 (L'), 또는 그들의 임의의 조합을 포함하지만, 이에 제한되지 않는 복수의 치수를 특징으로 할 수 있다. 도 6a 내지 f에 도시된 바와 같이, 3-원호형 필라멘트 (도 6a 및 b)의 형상은, 3-원호형 필라멘트가 4개의 원을 겹쳐놓은 것인 (도 6c 및 d), 상기 3-원호형 홀에 대해서 수행된 것과 유사한 4-원 근사법을 특징으로 할 수 있다. 한 원은 3-원호형 필라멘트의 원형 대응물을 제공하고, 나머지 3개의 원은 필라멘트의 Y자 형상화 본성을 형성하도록 3-원호형 필라멘트의 원형 대응물에 중첩된다. 도 6e 및 f에 도시된 바와 같이, 3-원호형 필라멘트의 원형 대응물 및 3개의 추가 원이 교차하는 지점을 "교차점"이라 칭한다. 도 6e 및 f에 도시된 바와 같이, 이러한 4-원 근사법으로부터, 3-원호형 필라멘트의 치수의 적어도 일부를 측정할 수 있다. 4-원 근사법은 3-원호형 필라멘트의 단면을 제공하기 위해서 필요에 따라서 장방형 형상으로 조정될 수 있음을 주목해야 한다.
일부 실시양태에서, 특히 다이 반경 R에 좌우되는 3-원호형 필라멘트의 반경 (R')은 약 10 마이크로미터, 25 마이크로미터, 50 마이크로미터, 100 마이크로미터, 또는 250 마이크로미터의 하한 내지 약 500 마이크로미터, 400 마이크로미터, 300 마이크로미터, 또는 250 마이크로미터의 상한의 범위일 수 있으며, 여기서, R'는 임의의 하한 내지 임의의 상한 범위일 수 있고, 그 사이의 임의의 하위세트를 포함할 수 있다.
일부 실시양태에서, 원호 간 거리에 대한 원호 거리의 비 (C'/L')는 약 0.2, 0.5, 또는 1의 하한 내지 약 3, 2, 또는 1의 상한의 범위일 수 있으며, 여기서, C'/L'는 임의의 하한 내지 임의의 상한 범위일 수 있고, 그 사이의 임의의 하위세트를 포함할 수 있다.
본 기술 분야의 숙련인은 상기로부터의 치수를 변경하여 2-원호형 필라멘트, 4-원호형 필라멘트 등의 바람직한 형상을 달성할 수 있음을 주목해야 한다. 비제한적인 예의 방식으로, 2-원호형 필라멘트에 대한 C'/L'는 특히 상응하는 2-원호형 홀의 치수, 도프 조성물 및 드로다운(drawdown) 비율 및 온도와 같은 방사 파라미터에 따라서 약 0.2 내지 약 2 범위일 수 있다.
본 발명의 필라멘트는 본 기술 분야의 숙련인에게 공지된 임의의 방법에 의해서 제조될 수 있다. 일부 실시양태에서, 본 발명의 필라멘트는 방사구를 통해서 도프를 방사함으로써 제조될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "도프"는 필라멘트를 제조하는 중합체 용액 및/또는 현탁액을 지칭한다. 일부 실시양태에서, 도프는 중합체 및 용매를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 본 발명과 함께 사용하기 위한 도프는 중합체, 용매 및 첨가제를 포함할 수 있다. 첨가제를 본 명세에서 보다 상술할 것임을 주목해야 한다. 일부 실시양태에서, 중합체는 도프 중에 약 20 내지 약 40 중량％ 범위의 농도로 존재할 수 있다. 일부 실시양태에서, 도프는 약 40℃ 내지 약 100℃ 범위의 온도로 가열될 수 있다.
본 발명과 함께 사용하기에 적합한 중합체에는 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 디아세테이트, 셀룰로오스 트리아세테이트, 셀룰로오스 프로피오네이트, 셀룰로오스 부티레이트, 셀룰로오스 아세테이트-프로피오네이트, 셀룰로오스 아세테이트-부티레이트, 셀룰로오스 프로피오네이트-부티레이트, 전분 아세테이트, 레이온, 비스코스(viscose) 등, 그들의 임의의 유도체, 그들의 임의의 공중합체, 및 그들의 임의의 조합이 포함될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 일부 실시양태에서, 적합한 셀룰로오스 아세테이트는 글루코스 단위 당 약 3 미만, 및 바람직하게는 약 2.2 내지 약 2.8, 가장 바람직하게는 약 2.4 내지 약 2.6의 아세틸 기의 치환도를 가질 수 있다.
본 발명과 함께 사용하기에 적합한 용매에는 물, 아세톤, 메틸에틸 케톤, 메틸렌 클로라이드, 디옥산, 디메틸 포름아미드, 메탄올, 에탄올, 빙초산, 초임계 C02, 상기에 언급된 중합체를 용해시킬 수 있는 임의의 적합한 용매, 또는 그들의 임의의 조합이 포함될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 비제한적인 예의 방식으로, 셀룰로오스 아세테이트를 위한 용매는 아세톤/물 혼합물일 수 있다.
일부 실시양태에서, 3-원호형 홀을 포함하는 방사구는 시스템의 성분일 수 있다. 일부 실시양태에서, 상기 시스템은 도프 저장소 및 도프 저장소와 유체 소통하는 적어도 하나의 3-원호형 방사구를 포함한다. 임의적인 다른 부재에는 여과 부재, 가열 부재, 열 교환기 (예를 들어, 고온수, 스팀 파이프), 펌프, 혼합기, 또는 그들의 임의의 조합이 포함될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
일부 실시양태에서, 본 발명과 함께 사용하기 위한 방사 파라미터는 약 0.6 내지 약 1.6 범위의 드로다운 비율 (즉, 테이크-업 속도에 대한 섬유 출구 속도 비율)에서 필라멘트를 압출하는 것을 포함할 수 있다.
본 기술 분야의 숙련인은, 압출이 필라멘트를 제조하기 위한 단순한 방법 또는 행동을 나타내는 것이 아니며, 적어도 방사 및 방출(expelling) 등과 상호교환될 수 있음을 이해해야 한다.
일부 실시양태에서, 본 발명의 3-원호형 필라멘트의 제조 방법은 필라멘트를 대략 용매의 증발 온도 이상의 온도로 가열하여 용매의 제거를 돕는 단계를 포함할 수 있다. 가열은 직접 가열, 간접 가열 또는 또는 그들의 임의의 조합의 형태일 수 있다. 추가로, 가열에는 가열기, 가열되는 밀폐물 (예를 들어, 캐비넷 또는 터널), 가열되는 표면 (예를 들어, 고온 슈즈(hot shoes)), 마이크로파, 필라멘트 내의 첨가제가 열을 생성하도록 하는 조사원(irradiation sources), 또는 그들의 임의의 조합이 포함될 수 있다.
일부 실시양태에서, 본 발명의 3-원호형 필라멘트의 제조 방법은 필라멘트를 처리하여 필라멘트 상에 표면 관능화를 달성하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 본 발명의 필라멘트는 생분해성 사이트 (예를 들어, 생분해성을 증가시키기 위해서 표면적을 증가시키기 위한 결함 사이트), 화학 취급성 (예를 들어, 후속 관능화를 위한 카르복실산 기), 활성 입자 결합 사이트 (예를 들어, 금 입자를 결합시키기 위한 황화물 사이트, 또는 산화철 입자를 결합시키기 위한 킬레이팅 기), 황 모이어티, 또는 그들의 임의의 조합이 포함되지만, 이에 제한되지 않는 표면 관능화를 포함할 수 있다. 본 기술 분야의 숙련인은 표면 관능화를 달성하기 위한 복수의 방법 및 메커니즘을 이해해야 한다. 일부 실시양태는 표면 관능화를 달성하기 위해서 침지, 분무, 이온화, 관능화, 산성화, 가수분해, 플라즈마에 대한 노출, 이온화 가스에 대한 노출, 또는 그들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 표면 관능화를 부여하기에 적합한 화학 물질은, 산 (예를 들어, 황산, 질산, 아세트산, 불화수소산, 염산 등), 환원제 (예를 들어, LiAlH4, NaBH4, H2/Pt 등), 그리나드제(Grignard reagent) (예를 들어, CH3MgBr 등), 트랜스-에스테르화제, 아민 (예를 들어, R-NH3, 예컨대 CH3NH3) 또는 그들의 임의의 조합이 포함되지만, 이에 제한되지 않는 셀룰로오스 아세테이트와 반응할 수 있는 임의의 화학물질 또는 화학물질의 무리일 수 있다. 플라즈마 및/또는 이온화 가스에 대한 노출은 표면과 반응하여, 표면에 또는 그들의 임의의 조합에 결함을 생성할 수 있다. 상기 결함은 필라멘트의 표면적을 증가시킬 수 있으며, 이것은 최종 필터 제품에서 더 큰 적재량 및/또는 더 큰 여과 성능을 산출할 수 있다.
일부 실시양태에서, 본 발명의 3-원호형 필라멘트의 제조 방법은 필라멘트에 마감제를 적용하는 단계를 포함할 수 있다. 본 발명과 함께 사용하기에 적합한 마감제에는 오일 (예를 들어, 미네랄 오일 또는 액체 석유 유도체), 물, 첨가제, 또는 그들의 임의의 조합 중 적어도 하나가 포함될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 적합한 미네랄 오일의 예에는 38℃ (100℉)에서 측정되는 경우 80 내지 95 SUS (사볼트 유니버셜 세컨즈(Sabolt Universal Seconds))의 점도를 갖는 워터 화이트 (즉, 투명한) 미네랄 오일이 포함될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 적합한 유화제의 예에는 소르비탄 모노라우레이트, 예를 들어, 스팬(SPAN)® 20 (유니케마(Uniqema) (미국 델라웨어주 윌밍톤 소재)로부터 입수가능함) 및/또는 폴리(에틸렌 옥시드) 소르비탄 모노라우레이트, 예를 들어, 트윈(TWEEN)® 20 (유니케마 (미국 델라웨어주 윌밍톤 소재)로부터 입수가능함)이 포함될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 물은 탈미네랄수, 탈이온수 또는 달리 적절하게 여과 및 처리된 물일 수 있다.
본 발명의 일부 실시양태에서, 마감제는 순수(neat) 마감제로서 또는 물 중의 마감제 에멀젼으로서 본 발명의 필라멘트에 적용될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "순수 마감제"는 과량의 물의 첨가하지 않은 마감제 제제를 지칭한다. 마감제 제제는 물을 포함할 수 있음을 주목해야 한다. 일부 실시양태에서, 마감제를 본 발명의 필라멘트에 순수하게 적용한 후, 별도로 물을 적용할 수 있다.
본 발명의 일부 실시양태에서, 마감제 에멀젼은 약 98％ 미만, 약 95％ 미만, 약 92％ 미만, 약 85％ 이하의 물을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 더 적은 중량 백분율 (예를 들어, 토우 밴드의 약 5％ 내지 25％ w/w)의 수분 (마감제의 물이 기여할 수 있음)을 갖는 필라멘트를 갖는 것이 이후의 단계에서 이로울 수 있다. 마감제 에멀젼의 물 함량은 상기 필라멘트 중의 수분의 중량 백분율을 달성하는데 도움을 줄 수 있는 적어도 하나의 파라미터일 수 있다. 따라서, 일부 실시양태에서, 마감제 에멀젼은 약 92％ 미만의 물, 약 85％ 미만의 물, 약 75％ 이하의 물을 포함할 수 있다.
일부 실시양태에서, 본 발명의 3-원호형 필라멘트는 상응하는 총 데니어의 Y자 형상화 필라멘트보다 더 높은 물 보유 특징을 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 본 발명의 3-원호형 필라멘트는 상응하는 총 데니어의 Y자 형상화 필라멘트보다 더 높은 물 보유 특징을 가질 수 있는데, 그 범위는 약 5％ 더 높은 값, 10％ 더 높은 값, 또는 20％ 더 높은 값의 하한 내지 약 40％ 더 높은 값, 30％ 더 높은 값, 또는 25％ 더 높은 값의 상한의 범위일 수 있으며, 여기서, 물 보유 특징의 증가 백분율은 임의의 하한 내지 임의의 상한 범위일 수 있고, 그 사이의 임의의 하위세트를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시양태는 본 발명의 복수의 3-원호형 필라멘트로부터 토우 밴드를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 본 발명의 복수의 3-원호형 필라멘트를 포함하는 토우 밴드는 약 200,000 이하의 총 데니어일 수 있다. 일부 실시양태에서, 본 발명의 복수의 3-원호형 필라멘트를 포함하는 토우 밴드는 약 100,000 이하의 총 데니어일 수 있다. 일부 실시양태에서, 본 발명의 복수의 3-원호형 필라멘트를 포함하는 토우 밴드는 약 20,000 이하의 총 데니어일 수 있다. 일부 실시양태에서, 본 발명의 복수의 3-원호형 필라멘트를 포함하는 토우 밴드는 약 1,000의 총 데니어, 5,000의 총 데니어, 10,000의 총 데니어, 20,000의 총 데니어, 또는 50,000의 총 데니어의 하한 내지 약 200,000의 총 데니어, 150,000의 총 데니어, 100,000의 총 데니어, 50,000의 총 데니어, 20,000의 총 데니어, 10,000의 총 데니어, 또는 9,000의 총 데니어의 상한 범위일 수 있으며, 여기서, 총 데니어는 임의의 상한 내지 임의의 하한 범위일 수 있고, 그 사이의 임의의 하위 세트를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 본 발명의 복수의 큰 dpf (예를 들어, 10 dpf 이상)의 3-원호형 필라멘트를 포함하는 토우 밴드는 이롭게는 약 1,000의 총 데니어, 1,500의 총 데니어, 2,500의 총 데니어, 또는 5,000의 총 데니어의 하한 내지 약 20,000의 총 데니어, 15,000의 총 데니어, 10,000의 총 데니어, 또는 9,000의 총 데니어의 상한의 범위의 총 데니어를 가질 수 있으며, 여기서, 총 데니어는 임의의 상한 내지 임의의 하한 범위일 수 있고, 그 사이의 임의의 하위세트를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 본 발명의 복수의 약 3 dpf 내지 약 5 dpf의 3-원호형 필라멘트를 포함하는 토우 밴드는 이롭게는 약 20,000의 총 데니어 내지 약 40,000의 총 데니어 범위의 총 데니어를 가질 수 있다.
본 발명의 일부 실시양태에서, 토우 밴드는 필라멘트의 적어도 일부가 본 발명의 3-원호형 필라멘트인, 하나를 초과하는 유형의 필라멘트를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 하나를 초과하는 유형의 필라멘트는 dpf, 단면 형상, 조성, 토우 밴드를 형성하기 전의 처리, 또는 그들의 임의의 조합을 기초로 달라질 수 있다. 적합한 추가적인 필라멘트의 예에는 셀룰로오스 아세테이트 필라멘트, 상기에 기재된 조성물 중 임의의 필라멘트 (예를 들어, 셀룰로오스 디아세테이트, 셀룰로오스 트리아세테이트, 셀룰로오스 프로피오네이트, 셀룰로오스 부티레이트, 셀룰로오스 아세테이트-프로피오네이트, 셀룰로오스 아세테이트-부티레이트, 셀룰로오스 프로피오네이트-부티레이트, 전분 아세테이트, 아크릴로니트릴, 비닐 클로라이드, 비닐 에스테르, 비닐 에테르, 또는 그들의 임의의 조합을 포함하는 필라멘트), 탄소 필라멘트, 활성탄 필라멘트, 천연 섬유, 합성 필라멘트, 또는 그들의 임의의 조합이 포함될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 다른 필라멘트 단면의 예에는 원형, 실질적인 원형, 무딘톱니형, 난형, 실질적인 난형, 다각형, 실질적인 다각형, 도그-본형(dog-bone), "Y자형" "X자형" "K자형" "C자형", 3-원호형 이외의 다엽형, 및 이들의 임의의 혼성체가 포함될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일부 실시양태는 본 발명의 3-원호형 필라멘트를 포함하는 토우 밴드를 크림핑하여 크림핑된 토우 밴드를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 본 발명의 3-원호형 필라멘트를 포함하는 토우 밴드의 크림핑은 본 기술 분야의 숙련인에게 공지된 임의의 적합한 크림핑 기술을 사용하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 기술에는 스터퍼 박스(stuffer box) 또는 기어(gear)가 포함되지만, 이에 제한되지 않는 다양한 장치를 포함할 수 있다. 크림핑 장치 및 이것이 수행되는 메커니즘의 비제한적인 예는 미국 특허 번호 7,610,852 및 7,585,441에서 찾아볼 수 있으며, 관련된 개시내용은 본 명세서에 참조로 포함된다. 적합한 스터퍼 박스 크림퍼는 매끄러운 크림퍼 닙 롤, 나삿니가 있거나(threaded) 또는 홈이 있는(grooved) 크림퍼 닙 롤, 텍스쳐화된 크림퍼 닙 롤, 상부 플랩(flap), 하부 플랩, 또는 그들의 임의의 조합을 가질 수 있다.
본 발명의 3-원호형 필라멘트를 포함하는 토우 밴드의 크림프의 구성은 최종 베일의 가공성에서 역할을 할 수 있다. 크림프 구성의 예에는 측형, 실질적인 측형, 수직형, 실질적인 수직형, 측형과 수직형 사이의 어느 정도, 랜덤형 또는 그들의 임의의 조합이 포함될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 크림프 배향을 설명할 때 용어 "측형"은 실질적으로 토우 밴드의 면 내의 크림프 또는 섬유 벤드(bend)를 지칭한다 (도 7 참고). 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 크림프 배향을 설명할 때 용어 "수직형"은 실질적으로 토우 밴드의 면 외부로 돌출되고, 실질적으로 토우 밴드의 면과 수직인 크림프를 지칭한다 (도 7 참고). 용어 측형 및 수직형은 일반적으로 전체 크림프 배향을 지칭하며, 상기 구성으로부터 약 30도 +/-의 편차를 가질 수 있음을 주목해야 한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 측형 또는 수직형을 수식하는 "실질적인"은 상기 구성으로부터 약 45도 +/-의 편차 이내를 의미하는 의미하는 것으로 취급되어야 한다.
일부 실시양태에서, 본 발명의 3-원호형 필라멘트를 포함하는 크림핑된 토우 밴드는 제1 크림프 구성을 갖는 필라멘트 및 제2 크림프 구성을 갖는 필라멘트를 가질 수 있다.
일부 실시양태에서, 본 발명의 3-원호형 필라멘트를 포함하는 크림핑된 토우 밴드는 모서리 근처에 적어도 실질적인 수직형 크림프 구성을 갖는 필라멘트 및 중심 부근에 적어도 실질적인 측형 크림프 구성을 갖는 필라멘트를 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 본 발명의 3-원호형 필라멘트를 포함하는 크림핑된 토우 밴드는 모서리 근처에 수직형 크림프 구성을 갖는 필라멘트 및 중심 부근에 측형 크림프 구성을 갖는 필라멘트를 가질 수 있다.
크림프의 구성은 후속 가공 단계에서 최종 베일의 가공성을 위해서 중요할 수 있다. 비제한적인 예의 방식으로, 측형 및/또는 실질적인 측형 크림프 구성은, 응집력(cohesion)을 개선시키려는 추가의 단계를 수행하지 않는 한, 수직형 및/또는 실질적인 수직형 크림프 구성에 비해서, 총 데니어가 작은 토우 밴드 내에서 더 큰 dpf를 갖는 3-원호형 필라멘트 및 임의로는 추가의 필라멘트에 더 양호한 응집력을 제공할 수 있다.
3-원호형 필라멘트를 포함하는 큰 dpf, 작은 총 데니어의 토우 밴드의 제조 방법과 함께 사용될 수 있는 측형 크림핑을 달성하기 위한 가공 파라미터, 응집 첨가제, 및 추가 가공 파라미터 (예를 들어, 열)는 모두 2011년 11월 3일자로 출원된 미국 특허 출원 시리얼 번호 13/288,204 (발명의 명칭 "High Denier Per Filament and Low Total Denier Tow Bands") 및 13/288,261 (발명의 명칭 "Products of High Denier Per Filament and Low Total Denier Tow Bands")에서 찾아볼 수 있으며, 이들의 전체 개시내용은 본 발명에 참조로 포함된다.
추가로, 일부 실시양태는 크림핑 전, 후, 및/또는 크림핑 중에 본 발명의 3-원호형 필라멘트를 포함하는 토우 밴드를 가열하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 가열 단계는 임의의 크림프 구성과 함께 사용될 수 있지만, 상기 가열은 수직형 및/또는 실질적인 수직형 크림프 구성과 함께 사용하는 것이 이로울 수 있다. 상기 가열 단계는 토우 밴드의 필라멘트를 스팀, 에어로졸화 화합물 (예를 들어, 가소제), 액체, 가열된 유체, 직접 열원, 간접 열원, 필라멘트 내의 첨가제가 열을 생성하도록 하는 조사원, 또는 그들의 임의의 조합에 노출시키는 것을 포함할 수 있다.
일부 실시양태는 본 발명의 3-원호형 필라멘트를 포함하는 크림핑된 토우 밴드를 컨디셔닝하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 컨디셔닝 단계를 사용하여 크림핑된 토우 밴드의 약 1％ 이하 w/w의 잔류 아세톤 함량을 갖는 크림핑된 토우 밴드를 달성할 수 있다. 컨디셔닝 단계를 사용하여 크림핑된 토우 밴드의 약 8％ 이하 w/w의 잔류 아세톤 함량을 갖는 크림핑된 토우 밴드를 달성할 수 있다. 일부 실시양태에서, 컨디셔닝 단계는 일부 실시양태에서, 크림핑된 토우 밴드의 필라멘트를 스팀, 에어로졸화 화합물 (예를 들어, 가소제), 액체, 가열된 유체, 직접 열원, 간접 열원, 필라멘트 내의 첨가제 (예를 들어, 나노입자)가 열을 생성하도록 하는 조사원, 또는 그들의 임의의 조합에 노출시키는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시양태는 본 발명의 3-원호형 필라멘트를 포함하는 크림핑된 토우 밴드를 베일링하여 본 발명의 3-원호형 필라멘트를 포함하는 베일을 생성하는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 베일링은 본 발명의 3-원호형 필라멘트를 포함하는 크림핑된 토우 밴드를 특정 패턴으로 캔(can) 내에 적재하는 것, 예를 들어, 눕혀놓거나, 놓아두거나, 배열시키는 것을 포함할 수 있다. 캔은 임의의 형상, 바람직하게는 사각형 또는 직사각형일 수 있고, 임의의 물질일 수 있는 용기를 지칭하는데 일반적으로 사용될 수 있음을 주목해야 한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "패턴"은 적재 동안 변화하거나 또는 변화할 수 없는 임의의 설계를 지칭한다. 본 발명의 일부 실시양태에서, 패턴은 약 0.5 사이클/ft 내지 약 6 사이클/ft의 주기성을 갖는 실질적인 지그-재그형일 수 있다. 일부 실시양태에서, 적재 단계는 크림핑된 토우 밴드를 약 10 m/m 내지 약 40 m/m의 퍼들링 지수(puddling index)로 퍼들링(puddling)하는 단계를 포함할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "퍼들링"은 토우 밴드가 그것이 적재된 선형 거리보다 더 큰 실제 길이의 토우 밴드를 적재시키도록 토우 밴드를 그 자체 상에 적어도 부분적으로 눕혀놓는 것을 지칭한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "퍼들링 지수"는 그것이 적재된 선형 거리 당 토우 밴드의 길이를 지칭한다.
본 발명의 일부 실시양태에서, 베일링은 적합한 용기에 적재된 본 발명의 3-원호형 필라멘트를 포함하는 크림핑된 토우 밴드를 압착하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 베일링은 본 발명의 3-원호형 필라멘트를 포함하는 압착되고 크림핑된 토우 밴드를 포장하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 포장은 적어도 하나의 성분, 예컨대 랩핑 물질, (진공을 해제 및/또는 적용하기 위한) 진공 포트, 잠금(securing) 부재 또는 그들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 적합한 랩핑 물질에는 공기-투과성 물질, 공기-불투과성 물질, 필름 (예를 들어, 중합체 필름, 폴리에틸렌 필름, 플라스틱 랩), 열-수축성 필름, 판지, 나무, 제직물 (즉, 직물을 형성하기 위해서 서로와 얽힌 2세트의 얀으로 구성된 직물), 부직물 (즉, 기계적 수단 또는 화학적 수단에 의해서 랜덤 웹 또는 매트로 함께 유지되는 텍스타일 섬유의 조립체, 예를 들어, 융합 열가소성 섬유), 포일 물질 (예를 들어, 금속 물질) 등 또는 그들의 임의의 조합이 포함될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 적합한 잠금 부재에는 벨크로(VELCRO)®, 핀, 후크, 스트랩(strap) (예를 들어, 제직물, 부직물, 직물 및/또는 금속), 접착제, 테이프, 용융 결합 등 또는 그들의 임의의 조합이 포함될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 일부 실시양태에서, 포장재의 적어도 일부 (그들의 임의의 성분 포함)는 재사용될 수 있다.
일부 실시양태에서, 본 발명의 3-원호형 필라멘트를 포함하는 베일은 약 30 인치 (76 cm) 내지 약 60 인치 (152 cm) 범위의 높이, 약 46 인치 (117 cm) 내지 약 56 인치 (142 cm) 범위의 길이, 및 약 35 인치 (89 cm) 내지 약 45 인치 (114 cm) 범위의 폭의 치수를 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 베일은 중량이 900 파운드 (408 kg) 내지 2100 파운드 (953 kg) 범위일 수 있다. 일부 실시양태에서, 본 발명의 3-원호형 필라멘트를 포함하는 베일은 약 300 kg/m3 (18.8 lb/ft3)을 초과하는 밀도를 가질 수 있다.
일부 실시양태에서, 본 발명의 3-원호형 필라멘트는 첨가제를 포함할 수 있다. 본 발명의 일부 실시양태는 상기에 열거된 임의의 단계 중에 또는 상기에 열거된 임의의 단계 사이에 본 발명의 3-원호형 필라멘트에 첨가제를 적용하는 단계를 포함할 수 있다. 본 발명의 3-원호형 필라멘트와 함께 첨가제를 도입하는 적합한 위치는 도프 중, 마감제 중, 컨디셔닝 중, 또는 그들의 임의의 조합이 포함될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 첨가제를 토우 밴드를 형성하기 전 임의의 지점에서 본 발명의 3-원호형 필라멘트에 적용하거나, 토우 밴드의 형성 중 및/또는 형성 후에 3-원호형 필라멘트에 적용하거나, 토우 밴드의 크림핑 중 및/또는 크림핑 후에 3-원호형 필라멘트에 적용하거나, 컨디셔닝 중 및/또는 컨디셔닝 후에 3-원호형 필라멘트에 적용하거나, 또는 그들의 임의의 조합에 적용할 수 있다.
본 발명과 함께 사용하기에 적합한 첨가제에는 활성 입자, 활성 화합물, 이온 교환 수지, 제올라이트, 나노입자, 세라믹 입자, 연화제, 가소제, 안료, 염료, 향미제(flavorant), 아로마, 방출 제어 베시클(controlled release vesicle), 마이크로캡슐, 결합제, 접착제, 점착부여제, 표면 개질제, 윤활제, 유화제, 비타민, 과산화물, 살생물제, 항진균제, 항균제, 정전기 방지제, 난연제, 소포제, 분해제, 전도성 개질제, 안정화제 또는 그들의 임의의 조합이 포함될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 일부 실시양태에서, 첨가제를 포함하는 3-원호형 필라멘트는, 도프 중에 첨가제를 포함시킴으로써; 토우 밴드의 형성 전, 후 및/또는 형성 중에 3-원호형 필라멘트에 첨가제를 적용함으로써; 토우 밴드의 크림핑 전, 후 및/또는 크림핑 중에 3-원호형 필라멘트에 첨가제를 적용함으로써; 크림핑된 토우 밴드의 컨디셔닝 전, 후 및/또는 컨디셔닝 중에 3-원호형 필라멘트에 첨가제를 적용함으로써; 그리고 그들의 임의의 조합에 의해서 달성될 수 있다. 적용은 침지, 이머징(immersing), 서브머징(submerging), 소킹(soaking), 헹굼, 세척, 페인팅, 코팅, 샤워링(showering), 드리즐링(drizzling), 분무, 플레이싱(placing), 더스팅(dusting), 스프링클링(sprinkling), 어픽싱(affixing) 및 그들의 임의의 조합이 포함되지만, 이에 제한되지 않는 것을 주목해야 한다. 또한, 적용에는 표면 처리, 3-원호형 필라멘트에 첨가제를 적어도 부분적으로 도입하는 인퓨젼(infusion) 처리, 및 그들의 임의의 조합이 포함이 포함되지만, 이에 제한되지 않는다는 것을 주목해야 한다.
본 개시물의 이점을 알고 있는 본 기술 분야의 숙련인은 첨가제의 농도가 적어도 첨가제의 조성, 첨가제의 크기, 첨가제의 목적, 첨가제가 포함되는 방법의 지점, 및 3-원호형 필라멘트의 크기에 좌우될 것이라는 것을 이해해야 한다. 비제한적인 예의 방식으로, 첨가제는 중합체의 약 0.01 중량％ 내지 약 10 중량％ 범위의 양으로 도프 중에 존재할 수 있다. 또 다른 비제한적인 예의 방식으로, 미립자를 포함하는 첨가제는 3-원호형 필라멘트가 3-원호형 필라멘트의 일부로서 및/또는 3-원호형 필라멘트의 표면 상에서 3-원호형 필라멘트의 약 0.01 부피％ 내지 약 10 부피％를 차지하도록 포함될 수 있다.
본 발명과 함께 사용하기에 적합한 활성 입자에는 나노-스케일 탄소 입자, 적어도 하나의 벽을 갖는 탄소 나노튜브, 탄소 나노혼(nanohorn), 대나무-유사 탄소 나노구조물, 풀러렌(fullerene), 풀러렌 응집물, 그라펜, 몇 개 층의 그라펜, 산화 그라펜, 산화철 나노입자, 나노입자, 금속 나노입자, 금 나노입자, 은 나노입자, 산화금속 나노입자, 알루미나 나노입자, 자성 나노입자, 상자성(paramagnetic) 나노입자, 강상자성(superparamagnetic) 나노입자, 산화가돌리늄 나노입자, 헤마타이트 나노입자, 마그네타이트 나노입자, 가도-나노튜브, 엔도풀러렌, Gd@C60, 코어-쉘 나노입자, 오니오네이티드(onionated) 나노입자, 나노쉘, 오니오네이티드 산화철 나노입자, 활성탄, 이온 교환 수지, 건조제, 실리케이트, 분자체(molecular sieve), 실라카겔, 활성화 알루미나, 제올라이트, 펄라이트(perlite), 세피오라이트(sepiolite), 풀러토(Fuller's Earth), 마그네슘 실리케이트, 산화금속, 산화철, 활성탄 및 그들의 임의의 조합이 포함될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명과 함께 사용하기에 적합한 활성 입자는 약 1 나노미터 미만의 적어도 하나의 치수를 가질 수 있고 (예컨대 그라펜), 약 5000 마이크로미터 직경을 갖는 입자만큼 클 수 있다. 일부 실시양태에서, 활성 입자는 적어도 하나의 치수가 약 0.1 나노미터, 0.5 나노미터, 1 나노미터, 10 나노미터, 100 나노미터, 500 나노미터, 1 마이크로미터, 5 마이크로미터, 10 마이크로미터, 50 마이크로미터, 100 마이크로미터, 150 마이크로미터, 200 마이크로미터, 및 250 마이크로미터의 크기 하한 범위일 수 있다. 일부 실시양태에서, 활성 입자는 적어도 하나의 치수가 약 5000 마이크로미터, 2000 마이크로미터, 1000 마이크로미터, 900 마이크로미터, 700 마이크로미터, 500 마이크로미터, 400 마이크로미터, 300 마이크로미터, 250 마이크로미터, 200 마이크로미터, 150 마이크로미터, 100 마이크로미터, 50 마이크로미터, 10 마이크로미터, 및 500 나노미터의 크기 상한 범위일 수 있다. 상기 하한 및 상한의 임의의 조합이 본 발명에서 사용하기에 적합할 수 있으며, 여기서, 선택된 최대 크기는 선택된 최소 크기보다 크다. 일부 실시양태에서, 본 발명과 함께 사용하기 위한 활성 입자는 상기 하한 및 상한 범위의 입자 크기의 혼합물일 수 있다. 일부 실시양태에서, 활성 입자의 크기는 다중모드(polymodal)일 수 있다.
본 발명과 함께 사용하기에 적합한 활성 화합물에는 말산, 탄산칼륨, 시트르산, 타르타르산, 락트산, 아스코르브산, 폴리에틸렌이민, 시클로덱스트린, 수산화나트륨, 술팜산, 술팜산나트륨, 폴리비닐 아세테이트, 카르복실레이트화 아크릴레이트, 및 그들의 임의의 조합이 포함될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명과 함께 사용하기에 적합한 이온 교환 수지에는 골격, 예컨대 스티렌-디비닐 벤젠 (DVB) 공중합체, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 페놀 포름알데히드 축합물, 및 에피클로히드린 아민 축합물, 및 중합체 골격에 부착된 복수의 전기 하전 관능기, 및 그들의 임의의 조합을 갖는 중합체가 포함될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명과 함께 사용하기에 적합한 제올라이트에는 포어(pore), 예를 들어, 균일한 분자-크기의 치수의 채널 또는 캐비티(cavity)를 갖는 결정질 알루미노실리케이트가 포함될 수 있다. 본 발명과 함께 사용하기에 적합한 제올라이트는 천연 물질 및 합성 물질을 포함할 수 있다. 적합한 제올라이트에는 제올라이트 BETA (Na7(Al7Si57O128) 정방정계), 제올라이트 ZSM-5 (Nan(AlnSi96-nO192) 16 H2O (n < 27임), 제올라이트 A, 제올라이트 X, 제올라이트 Y, 제올라이트 K-G, 제올라이트 ZK-5, 제올라이트 ZK-4, 메조포러스(mesoporous) 실리케이트, SBA-15, MCM-41, 3-아미노프로필실릴 기에 의해서 개질된 MCM48, 알루미노-포스페이트, 메조포러스 알루미노실리케이트, 다른 관련된 다공성 물질 (예를 들어, 혼합 옥시드 겔) 또는 그들의 임의의 조합이 포함될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명과 함께 사용하기에 적합한 나노입자에는 나노-스케일 탄소 입자, 예컨대 임의의 수의 벽의 탄소 나노튜브, 탄소 나노혼, 대나무-유사 나노구조물, 풀러렌 및 풀러렌 응집물, 및 몇개 층의 그라펜 및 산화 그라펜을 비롯한 그라펜; 금속 나노입자, 예컨대 금 및 은; 산화금속 나노입자, 예컨대 알루미나, 실리카, 및 티타니아; 자성, 상자성, 강상자성 나노입자, 예컨대 산화가돌리늄, 산화철의 다양한 결정 구조, 예컨대 헤마타이트 및 마그네타이트, 약 12 nm Fe304, 가도-나노튜브, 및 엔도풀러렌, 예컨대 Gd@C60; 및 코어-쉘 및 오니오네이티드 나노입자, 예컨대 금 및 은 나노쉘, 오니오네이티드 산화철, 및 임의의 상기 물질의 외부 쉘을 갖는 다른 나노입자 또는 마이크로입자, 또는 (활성탄을 비롯한) 상기 물질의 임의의 조합이 포함될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 나노입자는 나노막대, 나노구체, 나노라이스, 나노와이어, 나노스타 (예컨대, 나노트리포드 및 나노테트라포드), 중공 나노 구조물, 하나로서 연결된 2종 이상의 나노입자인 혼성 나노구조물, 및 나노-코팅 또는 나노-두께의 벽을 갖는 비-나노 입자를 포함할 수 있다는 것을 주목해야 한다. 본 발명과 함께 사용하기 위한 나노입자는 공유 및/또는 비공유적으로 예를 들어, 파이-적층, 물리흡착, 이온성 회합, 반 데르 발스 회합 등으로 관능화된 나노입자가 포함되지만, 이에 제한되지 않는 나노입자의 관능화된 유도체를 포함할 수 있다는 것을 추가로 주목해야 한다. 적합한 관능기에는 아민 ( 1°, 2°, 또는 3°), 아미드, 카르복실산, 알데히드, 케톤, 에테르, 에스테르, 과산화물, 실릴, 유기실란, 탄화수소, 방향족 탄화수소 및 그들의 임의의 조합을 포함하는 모이어티; 중합체; 킬레이팅제, 예컨대 에틸렌디아민 테트라아세테이트, 디에틸렌트리아민 펜타아세트산, 트리글리콜아믹산 및 피롤 고리를 포함하는 구조; 및 그들의 임의의 조합이 포함될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 관능기는 연기 성분의 제거를 증진시키고/시키거나 나노입자가 본 발명의 3-원호형 필라멘트 내에 또는 필라멘트 상에 혼입되는 것을 증진시킬 수 있다.
본 발명과 함께 사용하기에 적합한 연화제 및/또는 가소제에는 물, 글리세롤 트리아세테이트 (트리아세틴), 트리에틸 시트레이트, 디메톡시-에틸 프탈레이트, 디메틸 프탈레이트, 디에틸 프탈레이트, 메틸 프탈릴 에틸 글리콜레이트, o-페닐 페닐-(비스) 페닐 포스페이트, 1,4-부탄디올 디아세테이트, 디아세테이트, 트리에틸렌 글리콜의 디프로피오네이트 에스테르, 트리에틸렌 글리콜의 디부티레이트 에스테르, 디메톡시에틸 프탈레이트, 트리에틸 시트레이트, 트리아세틸 글리세린 등, 그들의 임의의 유도체, 및 그들의 임의의 조합이 포함될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 본 개시물의 이점을 알고 있는 본 기술 분야의 숙련인은 필라멘트에 대한 첨가제로서 사용하기 위한 가소제의 농도를 이해해야 한다. 비제한적인 예의 방식으로, 가소제는 흡착된 용매의 갑작스러운 열 방출 시 필라멘트 표면의 파괴(rupture) 또는 파열(bursting)을 방지하기에 충분한 양으로 도프에 첨가될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 안료는 필라멘트 전체에 색을 부여하고, 혼입되는 화합물 및/또는 입자를 지칭한다. 본 발명과 함께 사용하기에 적합한 안료에는 이산화티타늄, 이산화규소, 타르트라진, E102, 프탈로시아닌 블루, 프탈로시아닌 그린, 퀴나크리돈, 페릴렌, 테트라카르복실산, 디-이미드, 디옥사진, 페리논, 디스아조 안료, 안트라퀴논 안료, 카본 블랙, 금속 분말, 산화철, 울트라마린, 탄산칼슘, 카올린 점토, 수산화알루미늄, 황산바륨, 산화아연, 산화알루미늄, 또는 그들의 임의의 조합이 포함될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 염료는 색을 부여하고, 필라멘트의 표면 처리제인 화합물 및/또는 입자를 지칭한다. 적합한 염료에는 액체 형태 및/또는 과립 형태의 카르타솔(CARTASOL)® 염료 (클라리언트 서비스즈(Clariant Services)로부터 입수가능한 양이온성 염료) (예를 들어, 카르타솔® 브릴리언트(Brilliant) 옐로우 K-6G 액체, 카르타솔® 옐로우 K-4GL 액체, 카르타솔® 옐로우 K-GL 액체, 카르타솔® 오렌지 K-3GL 액체, 카르타솔® 스칼렛(Scarlet) K-2GL 액체, 카르타솔® 레드 K-3BN 액체, 카르타솔® 블루 K-5R 액체, 카르타솔® 블루 K-RL 액체, 카르타솔® 터퀴스(Turquoise) K-RL 액체/과립, 카르타솔® 브라운 K-BL 액체), 파스투솔(FASTUSOL)® 염료 (바스프(BASF)로부터 입수가능한 조색단(auxochrome)) (예를 들어, 옐로우 3GL, 파스투솔 C 블루 74L)가 포함될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명과 함께 사용하기에 적합한 향미제는 연기 스트림에 맛 및/또는 향미을 부여하는 것을 비롯하여 흡연 장치 필터에서 사용하기에 적합한 임의의 향미제일 수 있다. 본 발명과 함께 사용하기에 적합한 향미제에는 유기 물질 (또는 천연 향미 입자), 천연 향미료를 위한 캐리어, 인공 향미료를 위한 캐리어 및 그들의 임의의 조합이 포함될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 유기 물질 (또는 천연 향미 입자)에는 담배, 클로브(clove) (예를 들어, 분쇄 클로브 및 클로브 꽃), 코코아, 민트, 페퍼민트, 스피어민트, 바닐라, 시나몬 등이 포함되지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 천연 향미료 및 인공 향미료에는 멘톨, 클로브, 체리, 초콜렛, 오렌지, 민트, 망고, 바닐라, 시나몬, 담배, 감초, 시트러스, 과일 향미료, 바나나, 딸기, 포도, 체리, 스파이스 향미료, 생강, 홍차, 녹차 등이 포함될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 이러한 향미료는 멘톨, 아네톨 (감초), 아니솔, 리모넨 (시트러스), 에우게놀 (클로브), 차잎, 감마 옥타락톤, 바닐린, 에틸 바닐린, 메틸 살리실레이트, 리날룰(linalool), 베르가못 오일(bergamot oil), 제라늄 오일(geranium oil), 레몬 오일, 생강 오일, 페닐아세트산, 솔라논(solanone), 메가스티마트리에논(megastigmatrienone), 2-헵탄온, 벤질알콜, 시스-3-헥세닐 아세테이트, 발레르산, 발레르 알데히드, 에스테르, 테르펜, 세스퀴테르펜, 누트카톤(nootkatone), 말톨, 다마스켄온(damascenone), 피라진, 락톤, 이소-발레르산 등 또는 그들의 임의의 조합이 포함될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 일부 실시양태에서, 본 명세서에 제공된 향미제의 임의의 조합을 비롯한 1종을 초과하는 향미제가 사용될 수 있다. 이들 향미제는 담배 컬럼 또는 필터의 분획에 존재할 수 있다. 추가로, 일부 실시양태에서, 본 발명의 3-원호형 필라멘트는 향미제를 포함할 수 있다. 흡연 용품을 사용하는 실시양태에서, 포함되는 향미제의 양은 모든 필터 분획, 흡연 장치의 길이, 흡연 장치의 유형, 흡연 장치의 직경, 뿐만 아니라 본 기술 분야의 숙련인에게 공지된 다른 인자를 고려하여 연기 중의 향미료의 목적하는 수준에 좌우될 것이다.
본 발명과 함께 사용하기에 적합한 아로마에는 메틸 포르메이트, 메틸 아세테이트, 메틸 부티레이트, 에틸 아세테이트, 에틸 부티레이트, 이소아밀 아세테이트, 펜틸 부티레이트, 펜틸 펜타노에이트, 옥틸 아세테이트, 미르센, 게라니올, 네롤, 시트랄, 시트로넬랄, 시트로넬롤, 리날룰, 네롤리돌(nerolidol), 리모넨, 캄포르, 테르피네올, 알파-이오논, 투존(thujone), 벤즈알데히드, 에우게놀, 신남알데히드, 에틸 말톨, 바닐라, 아니솔, 아네톨, 에스트라골, 티몰, 푸란에올, 메탄올 또는 그들의 임의의 조합이 포함될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명과 함께 사용하기에 적합한 아로마 첨가제는 데오도런트(deodorant) 첨가제이다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "마이크로캡슐"은 외면 포어를 갖고, 약 1 마이크로미터 미만 내지 약 1000 마이크로미터의 직경을 갖는 다공성 마이크로입자 (구체 또는 다른 것)를 지칭한다. 일부 실시양태에서, 마이크로캡슐은 첨가제가 마이크로캡슐의 내부 내용물에 맞는 적합한 크기이고 마이크로캡슐의 조작성(operability)을 유지시키는 한, 본 명세서에 기재된 임의의 첨가제를 (단독으로 또는 조합으로) 포함할 수 있다. 본 발명과 함께 사용하기에 적합한 마이크로캡슐은 임의의 적합한 기술에 의해서 형성된 것일 수 있으며, 이러한 기술에는 미국 특허 번호 5,064,949 (발명의 명칭 "Cellulose Ester Microparticles and Processes for Making the Same") 및 5,047,180 (발명의 명칭 "Process for Making Cellulose Ester Microparticles")에 기재된 것이 포함될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니며, 이의 관련 개시내용은 본 발명에 참조로 포함된다. 본 발명과 함께 사용하기에 적합한 마이크로캡슐은 임의의 적합한 물질로 형성될 수 있으며, 이것에는 젤라틴, 셀룰로오스, 개질된 셀룰로오스, 메틸셀룰로오스, 히드록시프로필메틸 셀룰로오스, 클로로필린, 폴리비닐알콜, 폴리비닐 피롤리돈 등 또는 그들의 임의의 조합이 포함될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명과 함께 사용하기에 적합한 결합제에는 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리아미드 (또는 나일론), 폴리아크릴, 폴리스티렌, 폴리비닐, 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE), 폴리에테르 에테르 케톤 (PEEK), 그들의 임의의 공중합체, 그들의 임의의 유도체, 및 그들의 임의의 조합이 포함될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 비섬유상의 가소화된 셀룰로오스 유도체가 또한 본 발명에서 결합제 입자로서 사용하기에 적합할 수 있다. 적합한 폴리올레핀의 예에는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌, 폴리메틸펜텐 등, 그들의 임의의 공중합체, 그들의 임의의 유도체, 및 그들의 임의의 조합이 포함될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 적합한 폴리에틸렌의 예에는 초고분자량 폴리에틸렌, 상당히 고분자량인 폴리에틸렌, 고분자량 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌 등, 그들의 임의의 공중합체, 그들의 임의의 유도체, 및 그들의 임의의 조합이 추가로 포함될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 적합한 폴리에스테르의 예에는 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리시클로헥실렌 디메틸렌 테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트 등, 그들의 임의의 공중합체, 그들의 임의의 유도체, 및 그들의 임의의 조합이 추가로 포함될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 적합한 폴리아크릴의 예에는 폴리메틸 메타크릴레이트 등, 그들의 임의의 공중합체, 그들의 임의의 유도체, 및 그들의 임의의 조합이 추가로 포함될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 적합한 폴리스티렌의 예에는 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌, 스티렌-아크릴로니트릴, 스티렌-부타디엔, 스티렌-말레산 무수물 등, 그들의 임의의 공중합체, 그들의 임의의 유도체, 및 그들의 임의의 조합이 추가로 포함될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 적합한 폴리비닐의 예에는 에틸렌 비닐 아세테이트, 에틸렌 비닐 알콜, 폴리비닐 클로라이드 등, 그들의 임의의 공중합체, 그들의 임의의 유도체, 및 그들의 임의의 조합이 추가로 포함될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 적합한 셀룰로오스의 예에는 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트, 가소화 셀룰로오스, 셀룰로오스 프로피오네이트, 에틸 셀룰로오스 등, 그들의 임의의 공중합체, 그들의 임의의 유도체, 및 그들의 임의의 조합이 추가로 포함될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 일부 실시양태에서, 결합제 입자는 임의의 공중합체, 임의의 유도체 또는 상기에 열거된 예시적인 결합제의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 또한, 결합제 입자는 본 명세서에 개시된 첨가제의 임의의 조합과 함침될 수 있고/있거나 본 명세서에 개시된 첨가제의 임의의 조합으로 코팅될 수 있다.
본 발명과 함께 사용하기에 적합한 점착부여제에는 메틸셀룰로오스, 에틸셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스, 카르복시 메틸셀룰로오스, 카르복시 에틸셀룰로오스, 수용성 셀룰로오스 아세테이트, 아미드, 디아민, 폴리에스테르, 폴리카르보네이트, 실릴-개질된 폴리아미드 화합물, 폴리카르바메이트, 우레탄, 천연 수지, 셸락(shellac), 아크릴산 중합체, 2-에틸헥실아크릴레이트, 아크릴산 에스테르 중합체, 아크릴산 유도체 중합체, 아크릴산 단독중합체, 아나크릴산(anacrylic acid) 에스테르 단독중합체, 폴리(메틸 아크릴레이트), 폴리(부틸 아크릴레이트), 폴리(2-에틸헥실 아크릴레이트), 아크릴산 에스테르 공중합체, 메타크릴산 유도체 중합체, 메타크릴산 단독중합체, 메타크릴산 에스테르 단독중합체, 폴리(메틸 메타크릴레이트), 폴리(부틸 메타크릴레이트), 폴리(2-에틸헥실 메타크릴레이트), 아크릴아미도-메틸-프로판 술포네이트 중합체, 아크릴아미도-메틸-프로판 술포네이트 유도체 중합체, 아크릴아미도-메틸-프로판 술포네이트 공중합체, 아크릴산/아크릴아미도-메틸-프로판 술포네이트 공중합체, 벤질 코코 디-(히드록시에틸) 4급 아민, 포름알데히드와 축합된 p-T-아밀-페놀, 디알킬 아미노 알킬 (메트)아크릴레이트, 아크릴아미드, N-(디알킬 아미노 알킬) 아크릴아미드, 메타크릴아미드, 히드록시 알킬 (메트)아크릴레이트, 메타크릴산, 아크릴산, 히드록시에틸 아크릴레이트 등, 그들의 임의의 유도체 또는 그들의 임의의 조합이 포함될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명과 함께 사용하기에 적합한 윤활제에는 에톡실화 지방산 (예를 들어, 폴리(에틸렌 글리콜) ("PEG") 모노펠라고네이트를 형성하기 위한 에틸렌 옥시드와 펠라곤산의 반응 생성물; PEG 모노라우레이트를 형성하기 위한 에틸렌 옥시드와 코코넛 지방산의 반응 생성물) 등 또는 그들의 임의의 조합이 포함될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 윤활제는 또한 수불용성 물질, 예컨대 합성 탄화수소 오일, 알킬 에스테르 (예를 들어, 트리데실 알콜 및 스테아르산의 반응 생성물인 트리데실 스테아레이트), 폴리올 에스테르 (예를 들어, 트리메틸올 프로판 트리펠라고네이트 및 펜타에리트리톨 테트라펠라고네이트) 등 또는 그들의 임의의 조합으로부터 선택될 수 있다.
본 발명과 함께 사용하기에 적합한 유화제에는 소르비탄 모노라우레이트, 예를 들어, 스팬® 20 (유니케마 (미국 델라웨어주 윌밍톤 소재)로부터 입수가능함) 및 폴리(에틸렌 옥시드) 소르비탄 모노라우레이트, 예를 들어, 트윈® 20 (유니케마 (미국 델라웨어주 윌밍톤 소재)로부터 입수가능함)이 포함될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명과 함께 사용하기에 적합한 비타민에는 비타민 A, 비타민 B1, 비타민 B2, 비타민 C, 비타민 D, 비타민 E, 또는 그들의 임의의 조합이 포함될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명과 함께 사용하기에 적합한 항균제에는 항균성 금속 이온, 클로르헥시딘, 클로르헥시딘 염, 트리클로산, 폴리목신, 테트라시클린, 아미노 글리코시드 (예를 들어, 젠타미신), 리팜피신, 바시트라신, 에리트로마이신, 네오마이신, 클로람페니콜, 미코나졸, 퀴놀론, 페니실린, 노녹시놀 9, 푸시딘산, 세팔로스포린, 무피로신, 메트로니다졸레아 세크로핀, 프로테그린, 박테리올신, 데펜신, 니트로푸라존, 마페니드, 아시클로비어, 바노크마이신, 클린다마이신, 린코마이신, 술폰아미드, 노르플록사신, 페플록사신, 날리디즈산(nalidizic acid), 옥살산, 에녹사신산, 시프로플록사신, 폴리헥사메틸렌 비구아니드 (PHMB), PHMB 유도체 (예를 들어, 생분해성 비구아니드, 예컨대 폴리에틸렌 헥사니에틸렌 비구아니드 (PEHMB)), 클로르헥시딘 글루코네이트, 클로로헥시딘 히드로클로라이드, 에틸렌디아민테트라아세트산 (EDTA), EDTA 유도체 (예를 들어, 디소듐 EDTA 또는 테트라소듐 EDTA) 등 및 그들의 임의의 조합이 포함될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명과 함께 사용하기에 적합한 정전기 방지제는 임의의 적합한 음이온성, 양이온성, 양쪽성 또는 비이온성 정전기 방지제를 포함할 수 있다. 음이온성 정전기 방지제에는 일반적으로, 알칼리 술페이트, 알칼리 포스페이트, 알콜의 포스페이트 에스테르, 에톡실화 알콜의 포스페이트 에스테르, 또는 그들의 임의의 조합이 포함될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 예에는 알칼리 중화된 포스페이트 에스테르 (예를 들어, 헨켈 코퍼레이션(Henkel Corporation) (미국 사우쓰캐롤라이나주 마울딘 소재)로부터 입수가능한 트리패크(TRYFAC)® 5559 또는 트리프래크(TRYFRAC)® 5576)가 포함될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 양이온성 정전기 방지제에는 일반적으로 양 전하를 포함하는 4급 암모늄 염 및 이미다졸린이 포함될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 비이온성 물질의 예에는 폴리(옥시알킬렌) 유도체, 예를 들어, 에톡실화 지방산, 예컨대 에머레스트(EMEREST)® 2650 (헨켈 코퍼레이션 (미국 노쓰캐롤라이나주 마울딘 소재)으로부터 입수가능한 에톡실화 지방산), 에톡실화 지방 알콜, 예컨대 트리콜(TRYCOL)® 5964 (헨켈 코퍼레이션 (미국 노쓰캐롤라이나주 마울딘 소재)로부터 입수가능한 에톡실화 라우릴 알콜), 에톡실화 지방 아민, 예컨대 트리민(TRYMEEN)® 6606 (헨켈 코퍼레이션 (미국 노쓰캐롤라이나주 마울딘 소재)로부터 입수가능한 에톡실화 탈로우 아민), 알칸올아미드, 예컨대 에미드(EMID)® 6545 (헨켈 코퍼레이션 (미국 노쓰캐롤라이나주 마울딘 소재)로부터 입수가능한 올레익 디에탄올아민), 또는 그들의 임의의 조합이 포함된다. 음이온성 물질 및 양이온성 물질이 보다 효과적인 정전지 방지제인 경향이 있다.
II. 필터, 흡연 장치 및 제조 방법
본 발명의 일부 실시양태에서, 3-원호형 필라멘트를 포함하는 크림핑된 토우 밴드의 베일을 사용하여, 흡연 장치와 함께 사용하기에 적합한 필터 막대, 필터, 필터 분획, 또는 그들의 임의의 조합을 형성할 수 있다. 간략화를 위해서, 용어 "필터-유사 조성물(filter-like composition)"을 본 발명에서 사용하여 필터 막대, 필터 및 필터 분획을 기재할 것이다. 3-원호형 필라멘트를 포함하는 적합한 토우 밴드의 예는 본 명세서에 개시된 다양한 실시양태에 따른 것일 수 있다. 일부 실시양태에서, 3-원호형 필라멘트를 포함하는 (크림핑되거나 또는 그렇지 않은) 토우 밴드의 베일을 필터-유사 조성물을 제조하는데 사용할 수 있다. 일부 실시양태에서, 베일은 적어도 하나의 토우 밴드가 3-원호형 필라멘트를 포함하는 하나 초과의 토우 밴드를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시양태에서, 필터-유사 조성물은 3-원호형 필라멘트를 포함하는 (크림핑되거나 또는 그렇지 않은) 토우 밴드를 베일로부터 필터-유사 조성물을 제조할 수 있는 장치, 또는 가장 바람직하게는 필터-유사 조성물을 제조할 수 있는 장치로 공급하는 단계를 포함한다. 본 발명의 일부 실시양태에서, 3-원호형 필라멘트를 포함하는 필터 막대를 제조하는 단계는, 3-원호형 필라멘트를 포함하는 토우 밴드를 베일로부터 3-원호형 필라멘트를 포함하는 블루밍된(bloomed) 토우 밴드로 블루밍하는 단계; 임의로는 3-원호형 필라멘트를 포함하는 블루밍된 토우 밴드를 첨가제로 처리하는 단계; 3-원호형 필라멘트를 포함하는 블루밍된 토우 밴드를 채널링(channeling)하여 3-원호형 필라멘트를 포함하는 연속 토우 케이블을 생성하는 단계; 3-원호형 필라멘트를 포함하는 연속 토우 케이블을 종이로 랩핑하여 3-원호형 필라멘트를 포함하는 랩핑된 토우 막대를 생성하는 단계; 3-원호형 필라멘트를 포함하는 랩핑된 토우 막대의 종이를 접착하여 3-원호형 필라멘트를 포함하는 필터 막대 길이를 생성하는 단계; 3-원호형 필라멘트를 포함하는 필터 막대 길이를 3-원호형 필라멘트를 포함하는 필터-유사 조성물로 절단하는 단계; 또는 그들의 임의의 조합 중 적어도 하나가 포함되지만, 이에 제한되지 않는 몇 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 3-원호형 필라멘트를 포함하는 필터 및/또는 필터 분획을 제조하는 단계는 3-원호형 필라멘트를 포함하는 필터 막대 길이 또는 필터 막대를 절단하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 3-원호형 필라멘트를 포함하는 필터 분획을 제조하는 단계는 3-원호형 필라멘트를 포함하는 필터 막대 길이, 필터 막대 또는 필터를 절단하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 실시양태에서, 3-원호형 필라멘트를 포함하는 랩핑된 토우 막대, 필터 막대 길이 및/또는 필터-유사 조성물은 약 5 mm, 6 mm, 7 mm, 8 mm, 9 mm, 10 mm, 11 mm, 12 mm, 13 mm, 14 mm, 15 mm, 16 mm, 17 mm, 18 mm, 19 mm, 20 mm, 21 mm, 22 mm, 23 mm, 24 mm, 25 mm, 또는 26 mm의 하한 내지 약 60 mm, 50 mm, 40 mm, 30 mm, 29 mm, 28 mm, 27 mm, 26 mm, 25 mm, 24 mm, 23 mm, 22 mm, 21 mm, 20 mm, 19 mm, 18 mm, 17 mm, 또는 16 mm의 상한의 범위의 원주를 가질 수 있으며, 여기서, 원주는 임의의 하한 내지 임의의 상한 범위일 수 있고, 그 사이의 임의의 하위세트를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시양태에서, 3-원호형 필라멘트를 포함하는 필터 막대 길이 및/또는 필터-유사 조성물은 원형, 실질적인 원형, 난형, 실질적인 난형, 다각형 (둥근 모서리를 갖는 것 포함) 또는 그들의 임의의 혼성체가 포함되지만, 이에 제한되지 않는 임의의 단면 형상을 가질 수 있다.
3-원호형 필라멘트를 포함하는 필터 유사 조성물의 제조를 위한 본 발명의 실시양태는 3-원호형 필라멘트를 포함하는 블루밍된 토우 밴드를 첨가제로 적어도 1회 처리하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 처리 단계는 3-원호형 필라멘트를 포함하는 블루밍된 토우 밴드가 큰 모서리-대-모서리 폭을 갖도록 하면서 그리고/또는 3-원호형 필라멘트를 포함하는 블루밍된 토우 밴드를 채널링하면서 수행될 수 있다. 첨가제가 미립자 형태인 경우, 상기 처리는 채널링 동안 수행되는 것이 이로울 수 있지만, 꼭 그럴 필요는 없다. 처리 단계는 적용, 침지, 이머징, 서브머징, 소킹, 헹굼, 세척, 페인팅, 코팅, 샤워링, 드리즐링, 분무, 플레이싱, 더스팅, 스프링클링, 어픽싱 또는 그들의 임의의 조합이 포함되지만, 이에 제한되는 않는 임의의 방법에 의해서 수행될 수 있음을 주목해야 한다.
적합한 첨가제는 활성 입자, 활성 화합물, 이온 교환 수지, 제올라이트, 나노입자, 세라믹 입자, 연화제, 가소제, 안료, 염료, 향미제, 아로마, 방출 제어 베시클, 마이크로캡슐, 결합제, 접착제, 점착부여제, 표면 개질제, 윤활제, 유화제, 비타민, 과산화물, 살생물제, 항진균제, 항균제, 정전기 방지제, 난연제, 소포제, 분해제, 전도성 개질제, 안정화제, 및 그들의 임의의 조합이 포함되지만, 이에 제한되지 않는 상기에 열거된 것일 수 있다.
본 발명의 일부 실시양태에서, 첨가제, 예를 들어 활성 입자 및/또는 활성 화합물은 연기 스트림으로부터 연기 스트림 성분을 감소 및/또는 제거할 수 있다. 본 개시물의 이점을 알고 있는 본 기술 분야의 숙련인은 연기 스트림이 다른 필터 응용을 위한 유체 스트림과 상호교환될 수 있음을 이해해야 한다. 연기 스트림 성분의 예에는 아세트알데히드, 아세트아미드, 아세톤, 아크롤레인, 아크릴아미드, 아크릴로니트릴, 아플라톡신 B-1, 4-아미노비페닐, 1-아미노나프탈렌, 2-아미노나프탈렌, 암모니아, 암모늄 염, 아나바신, 아나타빈, O-아니시딘, 아르세닉, A-α-C, 벤즈[a]안트라센, 벤즈[b]플루오로안텐, 벤즈[j]아세안트릴렌, 벤즈[k]플루오로안텐, 벤젠, 벤조(b)푸란, 벤조[a]피렌, 벤조[c]페난트렌, 베릴리움, 1,3-부타디엔, 부티르알데히드, 카드뮴, 카페산(caffeic acid), 일산화탄소, 카테콜, 염화 디옥신/푸란, 크로뮴, 크리센, 코발트, 쿠마린, 크레졸, 크로톤알데히드, 시클로펜타[c,d]피렌, 디벤즈(a,h)아크리딘, 디벤즈(a,j)아크리딘, 디벤즈[a,h]안트라센, 디벤조(c,g)카르바졸, 디벤조[a,e]피렌, 디벤조[a,h]피렌, 디벤조[a,i]피렌, 디벤조[a,l]피렌, 2,6-디메틸아닐린, 에틸 카르바메이트 (우레탄), 에틸벤젠, 에틸렌 옥시드, 에우게놀, 포름알데히드, 푸란, 글루-P-1, 글루-P-2, 히드라진, 시안화수소, 히드로퀴논, 인데노[1,2,3-cd]피렌, IQ, 이소프렌, 납, MeA-α-C, 수은, 메틸 에틸 케톤, 5-메틸크리센, 4-(메틸니트로스아미노)-1-(3-피리딜)-1-부탄온 (NNK), 4-(메틸니트로스아미노)-1-(3-피리딜)-1-부탄올 (NNAL), 나프탈렌, 니켈, 니코틴, 질산염, 니트릭 옥시드, 산화질소, 니트리트, 니트로벤젠, 니트로메탄, 2-니트로프로판, N-니트로소아나바신 (NAB), N-니트로소디에탄올아민 (NDELA), N-니트로소디에틸아민, N-니트로소디메틸아민 (NDMA), N-니트로소에틸메틸아민, N-니트로소모르폴린 (NMOR), N-니트로소노르니코틴 (NNN), N-니트로소피페리딘 (NPIP), N-니트로소피롤리딘 (NPYR), N-니트로소사르코신 (NSAR), 페놀, PhlP, 폴로늄-210 (방사성 동위원소(radio-isotope)), 프로피온알데히드, 프로필렌 옥시드, 피리딘, 퀴놀린, 레소르시놀, 셀레늄, 스티렌, 타르, 2-톨루이딘, 툴루엔, Trp-P-1, Trp-P-2, 우라늄-235 (방사성 동위원소), 우라늄-238 (방사성 동위원소), 비닐 아세테이트, 비닐 클로라이드 또는 그들의 임의의 조합이 포함될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 일부 실시양태에서, 첨가제는 유체 스트림으로부터 성분을 감소 및/또는 제거할 수 있다. 적합한 성분에는 더스트 미립자, 화분(pollen), 곰팡이, 박테리아, 오존 등, 또는 그들의 임의의 조합이 포함될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명과 함께 사용하기에 적합한 종이에는 팁 페이퍼(tipping paper), 플러그 랩 페이퍼(plug wrap paper), 팁 기재 페이퍼(tipping base paper), 나무-기재 종이, 아마 함유 종이, 아마 종이, 관능화된 종이, 특정 마킹지, 유색지, 다공성이 큰 종이, 골판지, 표면 강도가 큰 종이, 또는 그들의 임의의 조합이 포함될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 본 개시물의 이점을 알고 있는 본 기술 분야의 숙련인은 종이가 임의의 공지된 시트 물질로 대체될 수 있음을 인지해야 한다. 일부 실시양태에서, 본 발명과 함께 사용하기 위한 종이는 첨가제, 사이징제(sizing), 인쇄가능제, 또는 그들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시양태는 3-원호형 필라멘트를 포함하는 랩핑된 토우 막대의 종이를 접착시켜서 3-원호형 필라멘트를 포함하는 필터 막대 길이를 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 접착 단계는 토우 막대 주위에 랩핑된 종이를 접착 고정시킬 수 있는 임의의 공지된 접착제를 사용하여 달성될 수 있다.
본 발명의 일부 실시양태는 3-원호형 필라멘트를 포함하는 필터 막대 길이를 3-원호형 필라멘트를 포함하는 필터-유사 조성물로 절단하는 단계를 포함할 수 있다. 절단 단계는 임의의 공지된 방법 및/또는 절단 장치를 포함할 수 있다. 3-원호형 필라멘트를 포함하는 필터 막대의 길이는 약 50 mm, 75 mm, 또는 100 mm의 하한 내지 약 150 mm, 140 mm, 130 mm, 120 mm, 110 mm, 또는 100 mm의 상한의 범위일 수 있으며, 여기서, 길이는 임의의 하한 내지 임의의 상한 범위일 수 있고, 그 사이의 임의의 하위세트를 포함할 수 있다. 3-원호형 필라멘트를 포함하는 필터의 길이는 약 20 mm, 25 mm, 또는 30 mm의 하한 내지 약 50 mm, 45 mm, 또는 40 mm이 상한의 범위일 수 있으며, 여기서, 길이는 임의의 하한 내지 임의의 상한 범위일 수 있고, 그 사이의 임의의 하위세트를 포함할 수 있다. 3-원호형 필라멘트를 포함하는 필터 분획의 길이는 약 3 mm, 4 mm, 또는 5 mm의 하한 내지 약 20 mm, 15 mm, 14 mm, 13 mm, 12 mm, 11 mm, 또는 10 mm의 상한의 범위일 수 있으며, 여기서, 길이는 임의의 하한 내지 임의의 상한 범위일 수 있고, 그 사이의 임의의 하위세트를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시양태에서, 3-원호형 필라멘트를 포함하는 필터-유사 조성물은 빨아들임 특징을 특징으로 할 수 있다. 빨아들임 특징의 한 가지 척도는 캡슐화 압력 강하(encapsulated pressure drop)이다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "캡슐화 압력 강하" 또는 "EPD"는 어떤 공기도 랩핑을 통과할 수 없도록 시편이 측정 장치에서 완전히 캡슐화되고, 부피 유동이 출력 단부에서 17.5 ml/sec이고, 시편이 정상(steady) 조건 하에서 공기 유동에 의해서 이동되는 경우, 시편의 두 단부 사이의 정적 압력차(static pressure difference)를 지칭한다. EPD는 2007년 6월자의 CORESTA ("Cooperation Centre for Scientific Research Relative to tobacco") 권고 방법 번호 41 하에서 본 명세서에서 측정되었다. EPD 값이 클수록 흡연자가 흡연 장치 상에서 더 큰 힘으로 빨아들이는 것을 의미한다.
본 발명의 일부 실시양태는 적어도 2개의 필터 분획을 3-원호형 필라멘트를 포함하는 적어도 하나의 필터 분획과 연결하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시양태는 3-원호형 필라멘트를 포함하는 적어도 2개의 필터 분획을 서로 유체 소통하게 연결하는 단계를 포함할 수 있다. 연결 단계에는 결합, 부착, 조합, 회합(associating), 커플링 등이 포함될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 일부 실시양태에서, 연결 단계는 필터 분획의 종축을 따라서 3-원호형 필라멘트를 포함하는 적어도 하나의 필터 분획과 단부-대-단부로 수행될 수 있다. 일부 실시양태에서, 적어도 하나가 3-원호형 필라멘트를 포함하는 적어도 2개의 필터 분획을 연결하는 단계는 3-원호형 필라멘트를 포함하는 분획화된 필터 및/또는 분획화된 필터 막대를 형성할 수 있다. 일부 실시양태는 연결 단계 이전에, 적어도 하나가 3-원호형 필라멘트를 포함하는 적어도 2개의 필터 분획을 각각의 용기, 예를 들어, 호퍼(hopper), 크레이트(crate), 박스, 드럼, 백, 카톤 내에 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시양태는 적어도 2개의 필터 분획을 분획들이 교호하게 일렬로 공급하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시양태는 적어도 하나가 3-원호형 필라멘트를 포함하는 적어도 2개의 필터 분획을 종이로 랩핑하여 3-원호형 필라멘트를 포함하는 분절화된(segmented) 필터 및/또는 분절화된 필터 막대를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시양태는 3-원호형 필라멘트를 포함하는 분절화된 필터 및/또는 분절화된 필터 막대를 저장 또는 사용을 위해서 수송하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 실시양태에서, 3-원호형 필라멘트를 포함하는 필터는 3-원호형 필라멘트를 포함하는 분획화된 필터일 수 있다. 일부 실시양태에서, 3-원호형 필라멘트를 포함하는 분획화된 필터는 3-원호형 필라멘트를 포함하는 적어도 하나의 제1 분획 및 3-원호형 필라멘트를 포함할 수 있거나 또는 포함할 수 없는 제 1분획과 상이한 적어도 하나의 제2 필터 분획을 포함할 수 있다. 본 발명과 함께 사용하기에 적합한 제2 필터 분획에는 캐비티, 다공성 물질, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리올레핀 토우, 폴리프로필렌 토우, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 랜덤 배향 아세테이트, 종이, 골판지, 동심원 필터, 카본-온-토우(carbon-on-tow), 실리카, 마그네슘 실리케이트, 제올라이트, 분자체, 염, 촉매, 염화나트륨, 나일론, 향미제, 담배, 캡슐, 셀룰로오스, 셀룰로오스 유도체, 셀룰로오스 아세테이트, 촉매적 전환체(catalytic converter), 오산화요오드, 거친 분말, 탄소 입자, 탄소 섬유, 섬유, 유리 비드, 나노입자, 공극 챔버, 배플 공극 챔버, 또는 그들의 임의의 조합이 포함될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 제1 및 제2가 설명에서 명확성을 위해서 사용되지만, 임의의 순서 또는 위치적인 관련성을 내포하지 않는다는 것을 주목해야 한다. 일부 실시양태에서, 제1 필터 분획 및 제2 필터 분획은 본 명세서에 기재된 상이한 필터 분획, 예를 들어, 상이한 첨가제, 상이한 첨가제 농도, 상이한 EPD, 상이한 총 데니어, 상이한 dpf, 또는 그들의 임의의 조합일 수 있다. 일부 실시양태에서, 제1 필터 분획 및 제2 필터 분획은 실질적으로 동일한 성분 (예를 들어, 3-원호형 셀룰로오스 아세테이트 필라멘트, 활성탄 첨가제, 및 마이크로캡슐 내의 멘톨 향미제)을 포함할 수 있지만, 상이한 EPD 값을 가질 수 있다.
본 발명의 일부 실시양태에서, 3-원호형 필라멘트를 포함하는 (분획화되거나 또는 그렇지 않은) 필터-유사 조성물은 적어도 하나의 캐비티를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 캐비티는 두 필터 분획 사이에 존재할 수 있다. 캐비티는 첨가제 (적절한 크기의 본 명세서에 기재된 임의의 것 포함), 과립화 탄소, 향미제, 촉매, 분자체, 제올라이트 또는 그들의 임의의 조합이 포함되지만, 이에 제한되지 않는 다양한 물질로 충전될 수 있다. 캐비티는 캡슐, 예를 들어, 그 자체가 본 명세서에 기재된 향미제 또는 촉매를 함유하는 중합체 캡슐을 함유할 수 있다. 일부 실시양태에서, 상기 캡슐은 캐비티를 완전히 또는 부분적으로 채울 수 있다. 일부 실시양태에서, 캐비티는 또한 연기 중의 선택된 성분과 반응하는 분자체를 함유하여 연기의 바람직한 향미료 구성성분에 악영향을 미치지 않으면서 성분의 농도를 제거 또는 감소시킬 수 있다. 일부 실시양태에서, 캐비티는 추가 향미제로서 담배를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 본 발명의 3-원호형 필라멘트를 포함하는 분획화된 필터는 분획 사이에 캐비티가 존재하거나, 캐비티가 캡슐을 보유할 수 있거나 또는 보유할 수 없는 실질적으로 동일하거나 또는 동일한 제1 필터 분획 및 제2 필터 분획을 포함할 수 있다. 선택된 물질로 불충분하게 충전된 캐비티는 주 스트림 연기의 성분과 캐비티 내의 물질 간에 충분한 상호작용이 부족할 수 있다는 것을 주목해야 한다.
본 발명의 일부 실시양태에서, 3-원호형 필라멘트를 포함하는 (분획화되거나 또는 그렇지 않은) 필터-유사 조성물은 약 17 mm 미만의 원주 및 약 4.5 mm 물/mm 길이 이하, 약 3.5 mm 물/mm 길이 이하, 약 2.5 mm 물/mm 길이 이하, 또는 약 2 mm 물/mm 길이 이하의 캡슐화 압력 강하 (EPD)를 가질 수 있다.
본 발명의 일부 실시양태에서, 3-원호형 필라멘트를 포함하는 (분획화되거나 또는 그렇지 않은) 필터-유사 조성물은 약 26 mm 미만의 원주, 및 약 4.5 mm 물/mm 길이 이하, 약 3.5 mm 물/mm 길이 이하, 약 2.5 mm 물/mm 길이 이하, 또는 약 2 mm 물/mm 길이 이하의 캡슐화 압력 강하 (EPD)를 가질 수 있다.
본 발명의 필라멘트의 3-원호형 단면으로 인해서, 3-원호형 필라멘트는 필터-유사 조성물 중에 더 많은 첨가제를 수용할 수 있고, 흡연자에게 바람직한 캡슐화 압력 강하를 유지할 수 있다. 본 발명의 일부 실시양태에서, 3-원호형 필라멘트를 포함하는 (분획화되거나 또는 그렇지 않은) 필터-유사 조성물은 약 17 mm 이하의 원주를 가질 수 있고, 및 약 3.5 내지 약 20 mm 물/mm 길이 이하의 EPD를 달성하기 위해 유효량의 첨가제를 가질 수 있으며, 여기서, 첨가제가 없으면, 필터-유사 조성물은 약 3 mm 물/mm 길이 이하의 EPD를 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 3-원호형 필라멘트를 포함하는 (분획화되거나 또는 그렇지 않은) 필터-유사 조성물은 약 17 mm 이하의 원주를 가질 수 있고, 약 2.5 내지 약 20 mm 물/mm 길이 이하의 EPD를 달성하기 위해 유효량의 첨가제를 가질 수 있으며, 여기서, 첨가제가 없으면, 필터-유사 조성물은 약 2 mm 물/mm 길이 이하의 EPD를 가질 수 있다.
본 발명의 일부 실시양태에서, 3-원호형 필라멘트를 포함하는 (분획화되거나 또는 그렇지 않은) 필터-유사 조성물은 약 26 mm 이하의 원주를 가질 수 있고, 약 3.5 내지 약 20 mm 물/mm 길이 이하의 EPD를 달성하기 위해 유효량의 첨가제를 가질 수 있으며, 여기서, 첨가제가 없으면, 필터-유사 조성물은 약 3 mm 물/mm 길이 이하의 EPD를 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 3-원호형 필라멘트를 포함하는 (분획화되거나 또는 그렇지 않은) 필터-유사 조성물은 약 26 mm 이하의 원주를 가질 수 있고, 약 2.5 내지 약 20 mm 물/mm 길이 이하의 EPD를 달성하기 위해 유효량의 첨가제를 가질 수 있으며, 여기서, 첨가제가 없으면, 필터-유사 조성물은 약 2 mm 물/mm 길이 이하의 EPD를 가질 수 있다.
본 발명의 일부 실시양태는 3-원호형 필라멘트를 포함하는 (분획화되거나 또는 그렇지 않은) 필터-유사 조성물을 흡연가능한 물질에 작동가능하게 연결하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시양태는 3-원호형 필라멘트를 포함하는 (분획화되거나 또는 그렇지 않은) 필터-유사 조성물을, 필터-유사 조성물이 흡연가능한 물질과 유체 소통하도록, 흡연가능한 물질에 연결하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시양태에서, 흡연가능한 물질에 대해서 3-원호형 필라멘트를 포함하는 (분획화되거나 또는 그렇지 않은) 필터-유사 조성물은 흡연가능한 물질과 유체 소통하도록 존재할 수 있다. 일부 실시양태에서, 흡연 장치는 흡연가능한 물질에 대해서, 흡연가능한 물질과 유체 소통하는 3-원호형 필라멘트를 포함하는 (분획화되거나 또는 그렇지 않은) 필터-유사 조성물을 포함할 수 있다. 본 발명의 일부 실시양태에서, 흡연 장치는 3-원호형 필라멘트를 포함하는 (분획화되거나 또는 그렇지 않은) 필터-유사 조성물을 흡연가능한 물질과 유체소통하도록 작동가능하게 유지시킬 수 있는 하우징을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 3-원호형 필라멘트를 포함하는 (분획화되거나 또는 그렇지 않은) 필터-유사 조성물은 하우징으로부터 제거가능하고/하거나, 대체가능하고/하거나 일회용일 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "흡연가능한 물질"은 불을 붙이거나 가열할 때 연기를 생성할 수 있는 물질을 지칭한다. 적합한 흡연가능한 물질에는 담배 (예를 들어, 브라이트 리프(bright leaf) 담배, 오리엔탈(Oriental) 담배, 터키시(Turkish) 담배, 카벤디시(Cavendish) 담배, 코로조(corojo) 담배, 크리올로(criollo) 담배, 페리퀘(Perique) 담배, 쉐이드(shade) 담배, 화이트 벌리(white burley) 담배, 플루-큐어드(flue-cured) 담배, 벌리(burley) 담배, 매릴랜드(Maryland) 담배, 버지니아(Virginia) 담배), 차, 허브, 탄화 성분 또는 열분해 성분, 무기 충전제 성분 또는 그들의 임의의 조합이 포함될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 담배는 절단 충전제 형태의 담배 조각(laminae), 가공된 담배 줄기, 재구성된 담배 충전제, 부피 확장된 담배 충전제 등의 형태를 가질 수 있다. 담배 및 다른 재배된 흡연가능한 물질은 미국에서 재배될 수 있거나 또는 미국 외부의 관할 지역에서 재배될 수 있다.
일부 실시양태에서, 흡연가능한 물질은 컬럼 형태, 예를 들어, 담배 컬럼으로 존재할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "담배 컬럼"은 담배, 및 임의로는 조합되어 담배-기재의 흡연가능한 용품, 예컨대 권련(cigarette) 또는 시가(cigar)를 제조할 수 있는 다른 성분의 블렌드를 지칭한다. 일부 실시양태에서, 담배 컬럼은 담배, 당 (예컨대, 수크로스, 갈색 당, 전환 당 또는 액상과당(high fructose corn syrup)), 프로필렌 글리콜, 글리세롤, 코코아, 코코아 제품, 캐럽 빈 검(carob bean gum), 캐럽 빈 추출물 및 그들의 임의의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 성분을 포함할 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 담배 컬럼은 향미제, 아로마, 멘톨, 감초 추출물, 디암모늄 포스페이트, 수산화암모늄, 및 그들의 임의의 조합을 추가로 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 담배 컬럼은 본 명세서에 기재된 것을 비롯한 첨가제를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 담배 컬럼은 적어도 하나의 구부릴 수 있는 부재를 포함할 수 있다.
본 발명과 함께 사용하기에 적합한 하우징에는 권련, 권련 홀더, 시가, 시가 홀더, 파이프, 워터 파이프, 후카, 전자 흡연 장치, 말아 피는 담배, 말아피는 시가, 종이, 또는 그들의 임의의 조합이 포함될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일부 실시양태에서, 3-원호형 필라멘트를 포함하는 (분획화되거나 또는 그렇지 않은) 필터-유사 조성물은 자연적으로 또는 촉매의 존재 하에서 시간에 따라서 분해가능할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "분해가능"은 외부 환경 (즉, 비, 이슬 또는 다른 물의 공급원)에 노출될 때 분해되는 능력을 지칭한다. 분해도는 최소한 셀룰로오스 아세테이트를 셀룰로오스로 전환시키기에 충분하고, 최대한 셀룰로오스 아세테이트를 글루코스로 전환시키기에 충분하다. 일부 실시양태에서, 분해는 적어도 1개월, 약 6개월 이하, 약 2년 이하, 또는 약 5년 이하에 걸쳐서 진행될 수 있다. 본 개시물의 이점을 알고 있는 본 기술 분야의 숙련인은 필터-유사 조성물의 환경적인 조건, 예를 들어, 광 및 상대 습도에 대한 노출, 및 첨가제, 예를 들어, 촉매가 분해 속도를 영향을 미칠 것이라는 것을 이해해야 한다.
본 발명의 일부 실시양태에서, 3-원호형 필라멘트를 포함하는 (분획화되거나 또는 그렇지 않은) 필터-유사 조성물은 재활용될 수 있다.
본 발명의 일부 실시양태에서, 필터의 팩이 본 명세서에 기재된 임의의 실시양태에 따른 3-원호형 필라멘트를 포함하는 (분획화되거나 또는 그렇지 않은) 필터-유사 조성물을 포함할 수 있다. 팩은 경첩-뚜껑(hinge-lid) 팩, 슬라이드-앤드 쉘(slide-and-shell) 팩, 하드 컵(hard cup) 팩, 소프트 컵(soft cup) 팩 또는 임의의 다른 적합한 팩 용기일 수 있다. 일부 실시양태에서, 팩은 외부 랩핑, 예컨대 폴리프로필렌 랩퍼 및 임의로는 인열 탭(tear tab)을 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 3-원호형 필라멘트를 포함하는 (분획화되거나 또는 그렇지 않은) 필터-유사 조성물을 팩 내부에 번들로서 밀봉될 수 있다. 번들은 3-원호형 필라멘트를 포함하는 임의의 수, 예를 들어, 10개 이상의 (분획화되거나 또는 그렇지 않은) 필터-유사 조성물을 함유할 수 있다. 그러나, 번들은 3-원호형 필라멘트를 포함하는 (분획화되거나 또는 그렇지 않은) 단일 필터-유사 조성물, 예컨대 개별 판매를 위한 것, 또는 특정 스파이스, 예컨대 바닐라, 클로브 또는 시나몬을 포함하는 것일 수 있다.
일부 실시양태에서, 흡연 장치의 팩이 본 명세서에 기재된 임의의 실시양태에 따른 3-원호형 필라멘트를 포함하는 (분획화되거나 또는 그렇지 않은) 필터-유사 조성물을 갖는 적어도 하나의 흡연 장치를 포함할 수 있다. 팩은 경첩-뚜껑 팩, 슬라이드-앤드 쉘 팩, 하드 컵 팩, 소프트 컵 팩 또는 임의의 다른 적합한 팩 용기일 수 있다. 본 발명의 일부 실시양태에서, 흡연 장치는 팩 내부에 번들로서 밀봉될 수 있다. 번들은 다수의, 예를 들어, 10개 이상의 흡연 장치를 함유할 수 있다. 그러나, 번들은 단일 흡연 장치, 일부 실시양태에서는, 예컨대 시가, 또는 특정 스파이스, 예컨대 바닐라, 클로브 또는 시나몬을 포함하는 흡연 장치를 포함할 수 있다.
일부 실시양태에서, 본 발명은 본 명세서에 기재된 임의의 실시양태에 따른 3-원호형 필라멘트를 포함하는 (분획화되거나 또는 그렇지 않은) 필터-유사 조성물을 갖는 적어도 하나의 흡연 장치를 포함하는 적어도 한 팩의 흡연 장치를 포함하는 흡연 장치의 카톤을 제공한다. 일부 실시양태에서, 카톤 (예를 들어, 용기)은 권련의 팩으로부터의 중량을 함유하도록 물리적 온전성(integrity)을 갖는다.
소비자는 본 명세서에 기재된 임의의 실시양태에 따른 3-원호형 필라멘트를 포함하는 (분획화되거나 또는 그렇지 않은) 필터-유사 조성물을 포함하는 흡연 장치를 흡연할 것이라고 예상되기 때문에, 본 발명은 그러한 흡연 장치를 흡연하는 방법을 또한 제공한다. 예를 들어, 일 실시양태에서, 본 발명은 본 명세서에 기재된 임의의 실시양태에 따른 3-원호형 필라멘트를 포함하는 (분획화되거나 또는 그렇지 않은) 필터-유사 조성물을 포함하는 흡연 장치를 가열하거나 또는 흡연 장치에 불을 붙여서 연기를 형성하는 단계; 및 흡연 장치를 통해서 연기를 빨아들이는 단계를 포함하는, 흡연 장치의 흡연 방법을 제공하며, 여기서, 필터-유사 조성물은 연기 스트림 내의 적어도 하나의 성분의 존재를 감소시킨다. 일부 실시양태에서, 흡연 장치는 권련이다. 다른 실시양태에서, 흡연 장치는 시가, 파이프, 워터 파이프, 후카, 전자 흡연 장치, 연기없는 흡연 장치, 말아 피는 담배, 말아피는 시가 또는 또 다른 흡연 장치이다.
본 발명을 더 쉽게 이해하게 하기 위해서, 바람직한 실시양태의 하기 대표적인 실시예를 제공한다. 하기 실시예는 본 발명의 범주를 제한하거나 또는 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다.
실시예
실시예 1. 3-원호형 홀 형상을 갖는 다이 펀치를 사용하여 3-원호형 홀을 갖는 2개의 방사구를 수작업으로 제조하였고, 여기서, 방사구 A는 40 마이크로미터의 반경 (R)을 가지며, 방사구 B는 40 마이크로미터의 반경 (R)을 갖는 3-원호형 홀을 갖는다.
365 m/min의 속도, 72℃의 도프 온도, 80℃의 공기 온도 및 약 28 내지 30％의 신율(elongation)에서, 셀룰로오스 아세테이트 및 아세톤을 포함하는 도프로부터 3-원호형 필라멘트를 방사하였다. 제조된 3-원호형 필라멘트의 총 데니어는 약 5.7 dpf 내지 약 6.9 dpf 범위였다. 유사한 dpf를 갖는 Y자 형상화 셀룰로오스 아세테이트 필라멘트를 대조군으로서 사용하였다.
도 8a 내지 b는 3-원호형 A 필라멘트 및 3-원호형 B 필라멘트의 단면의 광학 현미경 사진을 제공한다. 도 8a는 종종 만져지는 큰 구근형 팁을 갖는 3-팁 필라멘트를 나타낸다. 도 8b는 거의 만져지지 않고, 팁 간의 공극 부피가 3-원호형 A 필라멘트보다 큰, 큰 구근형 팁을 갖는 3-팁 필라멘트를 나타낸다.
다양한 샘플의 필라멘트 (3-원호형 A 필라멘트, 3-원호형 B 필라멘트, 및 Y자 형상화 필라멘트)를 사용하여 개별 니트(knit) 샘플을 제조하고, 물 보유 특징에 대해서 시험하였다. 먼저, 니트 샘플을 칭량하고, 탈이온수 중에 30초 동안 서브머징하고, 60초 동안 드립(drip)-건조하고, 재칭량하였다. 이어서, 습윤 중량을 건조 중량으로 나눔으로써 보고되는 물 보유량을 계산하였다. Y자 형상화 필라멘트는 약 3.4의 물 보유량을 가졌고, 3-원호형 A 필라멘트는 약 3.7 (Y자 형상화 필라멘트보다 약 9％ 큼)의 물 보유량을 가졌고, 3-원호형 B 필라멘트는 약 4.5 (Y자 형상화 필라멘트보다 약 32％ 큼)의 물 보유량을 가졌다. 이론에 얽매이고자 함은 아니지만, 3-원호형 B 필라멘트의 필라멘트의 팁들 사이의 더 큰 공극 공간, 물 탈출을 방지할 수 있는 구근형 팁 단부 및 더 큰 표면적이, 적어도 부분적으로 더 높은 물 보유 특징을 제공하였다고 여겨진다.
실시예 2. 약 60 내지 70 마이크로미터의 반경 (R)을 갖는 상이한 3-원호형 홀을 갖는 2개의 방사구를 사용하여 필라멘트 당 약 16 내지 18 데니어를 갖는 3-원호형 필라멘트를 제조하였다. 3-원호형 C 홀을 갖는 방사구 C는 약 60°의 원호 간 각도 (α)를 가졌고, 3-원호형 D 홀을 갖는 방사구 D는 약 120°의 원호 간 각도 (α)를 가졌다. 모두에 대해서, 각각의 방사구를 사용하고, 약 350 m/min의 드로-다운 속도, 72℃의 도프 온도, 85℃의 공기 온도, 및 약 29 내지 37％의 신율에서 아세톤 및 셀룰로오스 아세테이트를 포함하는 도프를 방사하였다.
도 9a 및 b는 각각 3-원호형 C 홀 및 3-원호형 C 필라멘트의 광학 현미경 사진을 제공한다. 구체적으로, 도 9a는 약 0.07 mm의 원호 거리 (C) 및 약 0.058 mm의 원호 간 거리 (L)를 갖는 3-원호형 C 홀을 나타낸다. 도 9b는 3개의 큰 구근형 팁을 갖는, 제조된 3-원호형 C 필라멘트의 단면을 나타낸다.
도 10a 및 b는 각각 3-원호형 D 홀 및 3-원호형 D 필라멘트의 광학 현미경 사진을 제공한다. 구체적으로, 도 10a는 약 0.046 mm의 원호 거리 (C) 및 약 0.095 mm의 원호 간 거리 (L)를 갖는 3-원호형 D 홀을 나타낸다. 도 10b는 3-원호형 C 필라멘트에 비해서 약간 작고, 일부 궁형 특징을 갖는 3개의 구근형 팁을 갖는, 제조된 3-원호형 D 필라멘트의 단면을 나타낸다.
실시예 3. 약 25 내지 40 마이크로미터의 반경 (R)을 갖는 상이한 3-원호형 홀을 갖는 2개의 방사구를 사용하여 필라멘트 당 약 6 내지 8 데니어를 갖는 3-원호형 필라멘트를 제조하였다. 3-원호형 E 홀을 갖는 방사구 E는 약 60°의 원호 간 각도 (α)를 가졌고, 3-원호형 F 홀을 갖는 방사구 F는 약 120°의 원호 간 각도 (α)를 가졌다. 모두에 대해서, 각각의 방사구를 사용하고, 약 365 m/min의 드로-다운 속도, 72℃의 도프 온도, 80℃의 공기 온도, 및 약 28 내지 44％의 신율에서 아세톤 및 셀룰로오스 아세테이트 포함하는 도프를 방사하였다.
도 11 및 12는 각각 3-원호형 E 필라멘트 및 3-원호형 F 필라멘트의 광학 현미경 사진을 제공한다. 구체적으로, 도 11은 3개의 큰 구근형 팁을 갖는, 제조된 3-원호형 E 필라멘트의 단면을 나타낸다. 도 12는 3-원호형 E 필라멘트보다 약간 더 작고 일부 궁형 특징을 갖는, 3개의 구근형 팁을 갖는 제조된 3-원호형 F 필라멘트의 단면을 나타낸다.
실시예 4. 실시예 2로부터의 방사구 C 및 D를 사용하여 필라멘트 당 약 18 내지 22 데니어를 갖는 3-원호형 필라멘트를 제조하였다. 방사구 C를 사용하여 3-원호형 필라멘트 G를 제조하였고, 방사구 D를 사용하여 3-원호형 필라멘트 H를 제조하였다. 모두에 대해서, 각각의 방사구를 사용하고, 약 350 m/min의 드로-다운 속도, 72℃의 도프 온도, 85℃의 공기 온도, 및 약 38 내지 41％의 신율에서 아세톤 및 셀룰로오스 아세테이트 포함하는 도프를 방사하였다.
도 13 및 14는 각각 3-원호형 G 필라멘트 및 3-원호형 H 필라멘트의 광학 현미경 사진을 제공한다. 구체적으로, 도 13은 3개의 큰 구근형 팁을 갖는, 제조된 3-원호형 G 필라멘트의 단면을 나타낸다. 도 14는 3-원호형 G 필라멘트보다 약간 더 작고 일부 궁형 특징을 갖는, 3개의 구근형 팁을 갖는 제조된 3-원호형 H 필라멘트의 단면을 나타낸다.
약 60°의 원호 간 각도 (α)를 갖는 3-원호형 필라멘트 (A, C, E, 및 G)를 약 120°의 원호 간 각도 (α)를 갖는 3-원호형 필라멘트 (B, D, F, 및 H)와 비교하면, 일반적으로 120° 샘플은 단부에서 보다 뚜렷한 구근을 가지며, 60° 샘플만큼 필라멘트로 매끄럽게 전이되지 않는 것 같았다. 또한, 120° 샘플의 팁의 단부에서 구근은 일반적으로 보다 궁형 특징을 갖는 경향이 있다.
추가로, 동일한 원호 각도를 갖는 샘플과 비교하면, 필라멘트 당 데니어가 더 큰 샘플이 보다 균일한 3-원호형 형상을 보유하는 것 같다.
따라서, 본 발명을 쉽게 개작하여 언급된 목적 및 이점뿐만 아니라 그 내의 내재된 것을 달성한다. 본 발명은 상이하게 그러나 본 명세서의 교시 내용의 이점을 인지하는 본 기술 분야의 숙련인에게 자명한 동등한 방식으로 변경되고 실시될 수 있기 때문에, 상기에 개시된 특정 실시양태는 단지 예시적인 것이다. 또한, 하기 특허청구범위에 기재된 것 이외에, 본 명세서에 도시된 구조 또한 설계의 상세사항으로 제한할 의도가 아니다. 따라서, 상기에 개시된 특정 예시적인 실시양태는 변경되고, 조합되고 또는 변형될 수 있으며, 이러한 모든 변형은 본 발명의 범주 및 사상에 포함되는 것으로 간주됨이 명백하다. 본 명세서에 예시적으로 개시된 발명은 적합하게는 본 명세서에 구체적으로 개시되지 않은 임의의 부재 및/또는 본 명세서에 개시된 임의의 임의적인 부재 없이 실시될 수 있다. 조성 및 방법이 다양한 성분 또는 단계를 "포함하는", "함유하는" 또는 "포함한"의 용어로 설명되지만, 조성 및 방법은 또한 다양한 성분 및 단계로 "본질적으로 이루어지거나" 또는 "이루어질" 수 있다. 상기에 개시된 모든 수치 및 범위는 어느 정도 달라질 수 있다. 하한 및 상한을 갖는 수치 범위가 개시된 경우, 그 범위 내에 포함된 임의의 수치 및 임의의 포함된 범위가 구체적으로 개시된다. 특히, 본 명세서에 개시된 ("약 a 내지 약 b" 또는 동등하게 "대략 a 내지 b," 또는 동등하게 "대략 a-b")의 수치의 모든 범위는 더 넓은 범위의 값에 포함되는 모든 수치 및 범위를 언급하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 특허청구범위에서의 용어는 특허권자가 달리 명확하고 명백하게 정의하지 않는 한 그의 일반적인 본래의 의미를 갖는다. 또한, 특허청구범위에서 사용되는 바와 같은 단수 표현 ("a" 또는 "an")은 본 명세서에서 그것이 나타내는 하나 이상의 부재를 의미하도록 정의된다. 본 명세서 및 본 발명에 참조로 포함될 수 있는 하나 이상의 특허 또는 다른 문헌에서 단어 또는 용어의 사용이 상충되는 경우, 본 명세서와 일치하는 정의가 채택되어야 한다.

Claims (20)

  1. 중합체를 포함하고, 구근형 팁(bulbous tip) 또는 궁형 팁(arcing tip)을 갖는 일반적으로 Y자 형상의 단면을 갖는 3-원호형(tri-arc) 단면을 갖는 필라멘트.
  2. 제1항에 있어서, 도프 스펀(dope spun) 필라멘트인 필라멘트.
  3. 제1항에 있어서, 중합체가 셀룰로오스 아세테이트 또는 그의 유도체인 필라멘트.
  4. 제1항에 있어서, 중합체가 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 디아세테이트, 셀룰로오스 트리아세테이트, 셀룰로오스 프로피오네이트, 셀룰로오스 부티레이트, 셀룰로오스 아세테이트-프로피오네이트, 셀룰로오스 아세테이트-부티레이트, 셀룰로오스 프로피오네이트-부티레이트, 전분 아세테이트, 아크릴로니트릴, 비닐 클로라이드, 비닐 에스테르, 비닐 에테르, 그들의 임의의 유도체, 그들의 임의의 공중합체, 및 그들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 필라멘트.
  5. 제1항에 있어서, 약 1 dpf 내지 약 30 dpf의 필라멘트 당 데니어를 갖는 필라멘트.
  6. 제1항의 필라멘트를 포함하는 토우 밴드(tow band).
  7. 제1항의 필라멘트를 포함하는 필터.
  8. 제1항의 필라멘트를 포함하는 흡연 장치.
  9. 중합체 및 용매를 포함하는 도프(dope)를 제공하는 단계; 및
    복수의 3-원호형 홀(tri-arc hole)을 갖는 방사구(spinneret)를 통해서 도프로부터 복수의 3-원호형 필라멘트를 방사하는 단계를 포함하며,
    3-원호형 필라멘트는 구근형 팁 또는 궁형 팁을 갖는 일반적으로 Y자 형상의 단면을 갖는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 중합체가 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 디아세테이트, 셀룰로오스 트리아세테이트, 셀룰로오스 프로피오네이트, 셀룰로오스 부티레이트, 셀룰로오스 아세테이트-프로피오네이트, 셀룰로오스 아세테이트-부티레이트, 셀룰로오스 프로피오네이트-부티레이트, 전분 아세테이트, 아크릴로니트릴, 비닐 클로라이드, 비닐 에스테르, 비닐 에테르, 그들의 임의의 유도체, 그들의 임의의 공중합체, 및 그들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 방법.
  11. 제9항에 있어서, 3-원호형 필라멘트가 약 1 dpf 내지 약 30 dpf의 필라멘트 당 데니어를 갖는 방법.
  12. 제9항에 있어서, 3-원호형 필라멘트의 적어도 일부를 포함하는 토우 밴드를 제조하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 토우 밴드를 크림핑(crimping)하여 크림핑된 토우 밴드를 생성하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  14. 제13항에 있어서, 크림핑된 토우 밴드를 컨디셔닝하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  15. 제13항에 있어서, 크림핑된 토우 밴드를 베일링(baling)하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  16. 3개의 갈래(prong)를 갖는 Y자 형상을 갖는 복수의 3-원호형 홀을 포함하며, 각각의 갈래는 갈래의 단부에 원호의 단부로부터 인접한 원호의 연결 지점으로 테이퍼링(tapering)된 원호를 갖는, 방사구.
  17. 제16항에 있어서, 3-원호형 홀이 약 25 마이크로미터 이상의 반경을 갖는 방사구.
  18. 제16항에 있어서, 3-원호형 홀이 도넛 구성으로 배열된 방사구.
  19. 제16항에 있어서, 약 16 cm 이하의 컵 직경을 갖는 방사구.
  20. 제16항에 있어서, 3-원호형 홀이 3개의 갈래를 갖는 Y자 형상을 갖는 모세관으로 이어지는 테이퍼링된 카운터싱크(countersink)를 가지며, 각각의 갈래는 갈래의 단부에 원호의 단부로부터 인접한 원호의 연결 지점으로 테이퍼링된 원호를 갖는, 방사구.
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