KR20230043104A - 흡연 제품을 위한 주름 형성된 필터 재료 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 흡연 제품을 위한 세그먼트를 생산하기 위한 필터 재료와 관련되고, 필터 재료는 수교락된 부직포 재료를 포함하고, 부직포 재료는 섬유를 포함하며, 섬유는 셀룰로스 섬유, 재생 셀룰로스로 이루어진 섬유 및 이들의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택되고, 이들 섬유는 수교락된 부직포 재료의 질량의 적어도 50% 및 최대 100%의 양으로 부직포 재료에 함께 포함되고, 부직포 재료는 웨브의 형태이고, 웨브의 진행 방향에서의 길이 방향, 웨브 평면에 놓인 직각 횡단 방향, 및 길이 방향 및 횡단 방향에 직각인 두께 방향을 갖는다. 부직포 재료는 횡단 방향 및 두께 방향으로 연장되는 평면 내에서, 적어도 50μm 및 최대 1000μm의 파고, 그리고 적어도 150μm 및 최대 5000μm의 파장을 갖는 파형 구조를 갖도록 형성된다.

Description

흡연 제품을 위한 주름 형성된 필터 재료
본 발명은 흡연 제품 내의 세그먼트의 제조에 적합한 필터 재료에 관한 것으로, 이 재료는 주름 형성되고 재료로부터 흡연 제품을 위한 세그먼트가 효율적인 방식으로 제조될 수 있다. 본 발명은 또한 이 필터 재료로 제조된 흡연 제품을 위한 세그먼트에 관한 것이다.
흡연 제품은 통상적으로 서로 나란히 배치되는 적어도 2개의 막대형 세그먼트로 구성되는 막대형 제품이다. 하나의 세그먼트는 가열 시에 에어로졸을 형성할 수 있는 재료를 포함하고, 적어도 하나의 추가적인 세그먼트는 에어로졸의 특성에 영향을 미치는 역할을 한다.
흡연 제품은 필터 궐련일 수 있고, 이러한 필터 궐련에서 제1 세그먼트는 에어로졸-형성 재료, 특히 담뱃잎을 포함하고, 추가적인 세그먼트는 필터로서 설계되고 에어로졸을 필터링하는 역할을 한다. 이와 관련하여, 에어로졸은 에어로졸-형성 재료의 연소에 의해 발생되고, 필터는 주로 에어로졸을 필터링하고 필터 궐련에 규정된 흡인 저항을 제공하는 역할을 한다.
그러나, 흡연 제품은 또한 에어로졸-형성 재료가 단지 가열될 뿐 연소되지는 않는, 가열식 담뱃잎 제품으로 공지된 것일 수 있다. 이는 건강에 해로운 에어로졸 내의 물질의 수 및 양이 감소된다는 것을 의미한다. 그러나, 이러한 흡연 제품은 더 빈번하게는 적어도 2개 이상, 특히 4개의 세그먼트로 구성된다. 하나의 세그먼트는, 담뱃잎, 판상엽(reconstituted tobacco) 또는 다른 공정에 의해서 준비된 담뱃잎을 통상적으로 포함하는, 에어로졸-형성 재료를 포함한다. 추가적으로, 흡연 제품 내의 선택적인 세그먼트는 종종, 에어로졸을 전달하거나 에어로졸을 냉각하거나, 또는 에어로졸을 필터링하는 역할을 한다.
이 세그먼트는 일반적으로 래퍼 재료로 포장된다. 매우 자주, 종이가 래퍼 재료로서 사용된다.
이하에서 명시적으로 언급되거나 문맥상 직접적으로 명백하지 않는 한, "세그먼트"는 에어로졸-형성 재료를 포함하지 않고 대신 예로서 에어로졸을 전달, 냉각 또는 필터링하는 역할을 하는 흡연 제품의 세그먼트를 지칭하는 것으로 이해되어야 한다.
종래 기술에서, 셀룰로스 아세테이트 또는 폴리락티드와 같은 중합체로부터 그러한 세그먼트를 형성하는 것이 공지되어 있다. 흡연 제품의 소비 후, 흡연 제품은 적절한 방식으로 폐기되어야 한다. 그러나, 많은 경우에, 소비자는 단순히 소비된 흡연 제품을 주위 환경에 폐기하고, 고발(information) 또는 벌금에 의해 이 행위를 제한하려는 시도는 거의 성공하지 못했다.
셀룰로스 아세테이트 및 폴리락티드는 환경에서 매우 느리게만 생분해되기 때문에, 종이 및 셀룰로스계 부직포는 중요성이 증가하였다. 세그먼트의 제조 중에, 종이 또는 셀룰로스계 부직포의 웨브가 초기에 길이 방향으로 주름 형성되고, 그후, 연속적인 막대로 형성되고, 래퍼 재료로 포장된다. 이어서, 연속적인 막대는 추가의 처리에 적절한 조각으로 절단된다.
주름 형성 중에, 웨브는 패턴을 갖는 2개의 롤러를 통과하며, 이 롤러는 높은 압력 하에서 이 패턴을 웨브 상에 엠보싱 가공한다. 통상적으로, 이 패턴은 웨브의 진행 방향으로 배향된 라인 패턴이다. 엠보싱 가공된 라인은 진행 방향에 직각인 방향, 즉 교차 방향으로 웨브를 약화시키고, 그에 따라 연속적인 막대가 교차 방향으로 웨브를 합체(gathering)함으로써 더 용이하게 형성될 수 있다.
그러나, 주름 형성 중에, 롤러의 상당한 압력으로 인해서, 웨브가 추가적인 처리 중에 길이 방향으로 절단되고 파열되거나 다른 기술적 문제를 유발하는 경우가 발생될 수 있다. 따라서, 이러한 단점을 갖지 않거나 단지 더 적은 정도로만 갖는, 그러나 반면에 다른 공지된 필터 재료와 최대한 동일한 필터 재료에 대한 요구가 존재한다.
DE 10 2005 017 478 A1에는, 재생 셀룰로스(예를 들어, 라이오셀)로부터의 섬유를 포함하고 흡착제가 추가된 담뱃잎 연기 필터가 개시되어 있다. 하나 초과의 흡착제가 담뱃잎 연기 필터의 섬유에 추가되고 및/또는 담뱃잎 연기 필터는 섬유 사이에 흡착제를 포함한다. 이 문헌은 이러한 담뱃잎 연기 필터에 의해, 흡착제의 높은 로딩(loading)이 얻어질 수 있다는 것을 설명하고 있다. 일 실시예에서, 부직포는 로딩된 라이오셀 스테이플 섬유로부터 제조되었다. 하나의 부직포는 그 제조를 위해 사용되는 라이오셀 섬유 내로 "Siralox 40"(Sasol Ltd.)의 50 중량%의 로딩을 수용하였다. 다른 부직포는 그 섬유 내에 HY-제올라이트의 50 중량%의 로딩을 수용하였다. 2개의 부직포 층 중 하나에 활성 탄소 입자를 추가한 후에, 상기 2개의 층은 니들링에 의해 서로에 연결된다.
본 발명의 목적은 높은 생산성으로 흡연 제품의 세그먼트로 처리될 수 있으며, 다른 방식으로 그 특성에 관련하여 종래의 필터 재료와 최대한 유사한 흡연 제품을 위한 필터 재료를 제공하는 것이다.
이 목적은 청구항 1에 청구된 필터 재료, 청구항 17에 청구된 흡연 제품의 세그먼트 및 청구항 24에 청구된 흡연 제품뿐만 아니라 청구항 27에 청구된 본 발명에 따른 필터 재료를 제조하는 공정에 의해 달성된다. 유리한 실시예가 종속 청구항에 제공된다.
본 발명자들은 이러한 목적이 흡연 제품을 위한 세그먼트를 제조하기 위한 필터 재료에 의해 달성될 수 있다는 것을 발견하였고, 필터 재료는 수교락된 부직포(hydro-entangled nonwoven)를 포함하고, 이러한 부직포는 섬유를 포함하며, 섬유는 펄프 섬유, 재생 셀룰로스로부터의 섬유 및 이들의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택되고, 이러한 섬유는 수교락된 부직포의 질량의 적어도 50% 및 최대 100%의 양으로 부직포에 함께 포함되고, 부직포는 웨브-형상이고, 웨브의 진행 방향으로의 길이 방향, 웨브 평면에 길이 방향에 직각으로 놓인 교차 방향, 및 길이 방향 및 교차 방향에 직각인 두께 방향을 갖고, 부직포가 교차 방향 및 두께 방향에 의해 형성되는 평면 내에서 적어도 50μm 및 최대 1000μm의 파고뿐만 아니라, 적어도 150μm 및 최대 5000μm의 파장을 갖는 파형 구조를 갖도록 성형된다.
용어 "수교락된(hydro-entangled)"은 우선 기본 제조 공정을 나타내지만, 수교락된 부직포는 다른 부직포와 구별되고 본 발명자들의 지식에 따르면 다른 제조 공정에 의해 동일한 방식으로 얻어질 수 없는 특징적인 구조적 특성을 갖는 것으로 고려되어야 한다. 예컨대, 강도가 주로 수소 결합에 의해서 유발되고, 섬유는 대체로 종이의 평면 내에 배치되는 종이와 달리, 수교락된 부직포의 강도는 섬유의 교락에 의해서 획득되고, 따라서 섬유의 상당한 비율이 또한 부직포의 두께 방향으로 배향된다.
본 발명에 따른 수교락된 부직포의 제조 동안, 섬유는 투수성 와이어 상에 피착되고, 교차 방향으로 배치되고 섬유 상으로 지향되는 복수의 워터 제트에 의해 압밀(consolidating)된다. 워터 제트의 배열 및 특성의 특별한 선택으로 인해, 주름 형성에 의해 또한 얻어질 수 있는 구조와 유사한 파형 구조가 본 발명에 따라 교차 방향으로 발생될 수 있다. 따라서, 부직포 및 부직포를 포함하는 본 발명에 따른 필터 재료가 미리-주름 형성된다.
본 발명에 따른 필터 재료로부터 연속적인 막대의 제조 중에, 필터 재료는 패턴을 구비한 2개의 롤러를 통과한다. 본 발명에 따른 필터 재료가 이미 미리-주름 가공되었기 때문에, 필터 재료의 충분한 주름 형성을 획득하기 위해 실질적으로 더 낮은 압력만이 필요하거나, 주름 형성이 심지어 완전히 생략될 수 있다. 이러한 방식으로, 필터 재료를 길이 방향으로 뜻하지 않게 절단할 가능성이 실질적으로 감소될 수 있다. 이러한 방식으로, 연속적인 막대 및 세그먼트의 제조 중의 중단의 횟수가 감소될 수 있고, 생산성이 증가될 수 있고, 이는 본 발명에 따른 필터 재료의 상당한 장점을 나타낸다.
부직포는 웨브-형상이고, 웨브의 진행 방향으로의 길이 방향뿐만 아니라, 교차 방향으로 지칭되는, 웨브 평면 내에서 길이 방향에 직각으로 놓이는 방향을 갖는다. 길이 방향 및 교차 방향에 직각인 방향은 두께 방향으로 지칭된다. 본 발명에 따른 필터 재료 내에 포함된 부직포는 교차 방향 및 두께 방향에 의해 형성된 평면, 즉 단면 영역에서 파형 구조를 가지고, 파장은 실질적으로 교차 방향으로 연장되고, 파고는 실질적으로 두께 방향으로 연장된다. 본 발명에 따르면, 파고는 적어도 50μm 및 최대 1000μm, 바람직하게는 적어도 100μm 및 최대 900μm 그리고 특히 바람직하게는 적어도 150μm 및 최대 800μm이다. 본 발명에 따르면, 파장은 적어도 150μm 및 최대 5000μm, 바람직하게는 적어도 300μm 및 최대 4000μm 그리고 특히 바람직하게는 적어도 500μm 및 최대 2000μm이다.
파형 구조의 형상은 특히 중요하지 않으나, 교차 방향으로의 부직포의 합체가 파형 구조가 없는 동일한 부직포에서 보다 더 용이하게 수행되도록 그 형상이 충분히 현저해야 한다. 제조 공정으로 인해서, 파고 및 파장이 또한 단면 영역 내에서 실질적으로 변경될 수 있다. 이는 파장 및 파고가 단면 영역의 대부분에 걸쳐, 특히 단면 영역의 적어도 60%, 바람직하게는 적어도 75%에 걸쳐 지시된 범위 내에 있는 한, 본 발명에 따른 효과에 중요하지 않다.
파형 구조는 또한 부직포의 상위 측면 및 하위 측면 상에서 현저할 필요가 없다; 파형 구조가 하나의 측면에서만 현저하면 충분한데, 이는 파저점(wave valley) 내에 그렇게 생성된 얇은 영역이 교차 방향으로의 부직포의 합체를 용이하게 하여, 세그먼트의 제조 중에 주름 형성에 요구되는 압력을 감소시키기 때문이다.
일반적으로 표면의 조도 단독으로는 본 발명에 따른 효과를 달성하기에 충분하지 않다.
부직포의 파형 구조는, 적절한 에폭시 수지 내에 부직포의 샘플을 매립하는 것에 의해서 결정될 수 있다. 에폭시 수지를 경화시킨 후에, 샘플은 단면 영역이 광학 현미경 하에서 관찰 가능하도록 부직포의 단면 평면 내에서 마이크로톰에 의해 연삭 또는 절단될 수 있다. 광학 현미경으로, 파형 구조는 관찰 가능할 수 있고, 파고 및 파장은 측정될 수 있다. 광학 현미경에 연결된 카메라는 단면 영역의 섹션의 이미지를 기록하는 역할을 할 수 있다.
파고 및 파장과 관련하여 표시된 조건은, 조건이 단면 영역의 대표적인 섹션 내에서 만족될 때, 본 발명에 대해서 충분히 만족된다. 제조 공정으로 인해, 파형 구조는 일반적으로 부직포의 길이 방향에 걸쳐 단지 미미하게 변화될 것이고, 따라서 파고 및 파장에 대한 요구 조건을 시험하기 위해, 여러 단면 영역에서 길이 방향으로의 이러한 측정을 수행할 필요는 없다.
광학 현미경의 대안으로서, 스캐닝 전자 현미경이 또한 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 필터 재료로 제조된 세그먼트의 흡인 저항 또는 여과 효율의 조정 및 양호한 인장 강도를 위해, 수교락된 부직포는 펄프 섬유, 재생 셀룰로스로부터의 섬유 또는 그 혼합물을 수교락된 부직포의 질량의 적어도 50% 및 최대 100%의 양으로 포함한다. 바람직하게는, 섬유의 양은 수교락된 부직포의 질량에 대해 개별적으로 적어도 60% 및 최대 95% 이다.
펄프 섬유는 바람직하게는 침엽수 목재, 낙엽수 목재 또는 다른 식물, 예컨대 대마, 아마, 황마, 모시, 양마, 케이폭(kapok), 코코넛, 마닐라삼, 사이잘삼, 면 또는 에스파르토 그래스로부터 공급될 수 있다. 상이한 원료(origin)의 펄프 섬유의 혼합물이 또한 이용될 수 있다. 특히 바람직하게는, 펄프 섬유는 침엽수 목재, 예컨대 가문비나무, 소나무 또는 전나무로부터 공급되는데, 그 이유는 이 섬유가 그 길이로 인해 수교락된 부직포에서 양호한 강도를 초래하기 때문이다. 특히 높은 강도를 생성하는 보강 펄프로서 공지되어 있는 침엽수 목재로부터 공급되는 펄프, 및 특히 높은 두께 및 낮은 밀도를 생성하는 머서리화 펄프(mercerized pulp)가 더 특히 바람직하다.
목재 펄프 섬유는 표백되거나 표백되지 않을 수 있다. 백색으로 인해, 표백된 펄프 섬유는 본 발명에 따르는 필터 재료로부터 제조된 세그먼트의 외관에 장점을 제공하는 반면에, 이후에 밝은 갈색 내지 어두운 갈색을 갖는 표백되지 않은 펄프 섬유는 표백 공정이 생략될 수 있기 때문에 더 환경 친화적이다. 표백된 또는 표백되지 않은 목재 펄프 섬유의 혼합물이 또한 본 발명에 따른 필터 재료의 색상의 더 양호한 조정을 위해서 사용될 수 있다.
재생 셀룰로스로부터 생산된 섬유는 바람직하게는 비스코스 섬유(viscose fiber), 모달 섬유(Modal fiber), 라이오셀(Lyocell®), 텐셀(Tencel®), 또는 이들의 혼합물이다. 이러한 섬유는 양호한 생물학적 분해성을 가지고, 수교락된 부직포의 강도, 두께 또는 밀도의 최적화를 위해서 그리고 흡연 제품을 위한 그로부터 제조되는 세그먼트의 여과 효율을 조정하기 위해서 사용될 수 있다.
더 특히 바람직한 실시예에서, 본 발명에 따른 필터 재료는 수교락된 부직포를 포함하고, 그러한 수교락된 부직포는 실질적으로 독점적이지만, 수교락된 부직포의 질량에 대해서 적어도 95%까지, 펄프 섬유, 재생 셀룰로스로부터의 섬유, 또는 이들의 혼합물로 구성된다. 이러한 더 특히 바람직한 실시예는 매우 양호한 생물학적 분해성 및 물과의 접촉에 의한 신속한 분해 및 동시에 필터 재료로부터 제조된 흡연 제품의 맛에 대한 매우 낮은 영향을 고려하였다.
본 발명에 따른 필터 재료의 바람직한 실시예에서, 수교락된 부직포는 적어도 5% 및 50% 미만, 특히 바람직하게는 40% 미만, 더 특히 바람직하게는 30% 미만의 셀룰로스 아세테이트의 스테이플 섬유를 포함하며, 백분율은 수교락된 부직포의 질량에 대한 것이다.
첨가제, 예컨대 알케닐 케텐 이량체(AKD), 알케닐 숙신산 무수물(ASA), 지방산, 전분, 전분 유도체, 카르복시메틸 셀룰로스, 알기네이트 또는 pH를 조정하는 물질, 예를 들어 유기 또는 무기 산 또는 그의 염 또는 염기를 첨가하여 부직물의 특정 특성을 조정할 수 있다. 통상의 숙련된 기술자는 경험으로부터 이러한 추가제의 타입 및 양을 결정하는 것이 가능하다.
수교락된 부직포의 평량은 바람직하게 적어도 25 g/m2 및 최대 150 g/m2이고, 특히 바람직하게는 적어도 35 g/m2 및 최대 120 g/m2, 그리고 더 특히 바람직하게는 적어도 40 g/m2 및 최대 100 g/m2이다. 평량은 수교락된 부직포의 인장 강도에 영향을 미치고, 더 높은 평량이 더 높은 인장 강도로 이어질 수 있다.
수교락된 부직포의 두께는 바람직하게는 적어도 100μm 및 최대 1000μm, 특히 바람직하게는 적어도 120μm 및 최대 800μm, 그리고 더 특히 바람직하게는 적어도 150μm 및 최대 750μm이다. 이러한 두께는 흡연 제품의 세그먼트 내에 채워질 수 있는 필터 재료의 양, 그리고, 따라서, 세그먼트의 흡인 저항 및 여과 효율에 영향을 주지만, 또한, 필터 재료의 가공성에도 영향을 주는데, 그 이유는 큰 두께가 필터 재료의 주름 형성을 더 어렵게 만들 수 있기 때문이다. 본 발명에 따른 필터 재료는, 주름 형성 중에 문제를 일으키지 않고, 부직포의 파형 구조로 인해서 두께가 더 두꺼워질 수 있게 한다. 따라서, 본 발명에 따른 필터 재료는 높은 밀도 및 높은 흡인 저항을 갖는 세그먼트가 제조될 경우에 특히 양호하게 활용될 수 있다. 두께의 측정은 재료의 파형 구조에 의해서 영향을 받는다. 그러나, 이러한 사실은 두께의 결정에 대해 무시될 수 있는데, 이는 이러한 방식으로 측정된 두께가 얼마나 많은 필터 재료가 주어진 직경을 갖는 릴 상에 권취될 수 있는지의 측정으로서 또한 역할을 할 수 있기 때문이다. 두께는 EDANA 표준 절차 NWSP 120.6.R0 (15)에 따라 측정될 수 있다.
수교락된 부직포의 밀도는 평량을 두께로 나눔으로써 얻어질 수 있다. 수교락된 부직포의 밀도는 바람직하게는 적어도 50 kg/m3 및 최대 300 kg/m3, 특히 바람직하게는 적어도 70 kg/m3 및 최대 250 kg/m2, 그리고 더 특히 바람직하게는 적어도 80 kg/m3 및 최대 220 kg/m3이다. 이들 값은 이러한 수교락된 부직포를 포함하는 본 발명에 따른 필터 재료로부터 흡연 제품의 세그먼트가 제조되기 전의 밀도에 관한 것이다. 수교락된 부직포의 밀도는 특히 그로부터 제조된 흡연 제품의 세그먼트의 흡인 저항 및 여과 효율을 결정한다. 바람직한 범위는 흡인 저항과 여과 효율의 양호한 조합을 허용한다.
수교락된 부직포의 기계적 특성은 흡연 제품의 세그먼트에 대한 본 발명에 따른 필터 재료의 가공성에 중요하다. 수교락된 부직포의 폭 관련 인장 강도는 바람직하게는 적어도 0.05 kN/m 및 최대 5 kN/m, 특히 바람직하게는 적어도 0.07 kN/m 및 최대 4 kN/m이다.
수교락된 부직포의 파단 신율은 중요한데, 이는 본 발명에 따른 필터 재료를 처리하여 흡연 제품의 세그먼트를 생성할 때, 필터 재료가 주름 형성되고 그 안에서 특히 높은 파단 신율이 유리하기 때문이다. 이와 관련하여, 부직포의 파형 구조는 교차 방향으로 특히 높은 파단 신율을 허용하고, 세그먼트의 제조 중에 주름 형성을 용이하게 한다. 수교락된 부직포의 교차 방향으로의 파단 신율은 바람직하게는 적어도 1% 및 최대 50%, 특히 바람직하게는 적어도 3% 및 최대 40%이다.
인장 강도 및 파단 신율은 측정을 위한 샘플이 수교락된 부직포로부터 취해지는 방향에 의존할 수 있다. 수교락된 부직포의 인장 강도에 관한 요구 조건은 적어도 하나의 방향에서의 인장 강도가 지시된, 바람직한 또는 특히 바람직한 범위 내에 있는 경우 만족된다. 파단 신율은 교차 방향으로 표시되며 측정되어야 한다.
본 발명에 따른 필터 재료는 수교락된 부직포를 포함한다. 그러나, 바람직하게는, 본 발명에 따른 수교락된 부직포는 필터 재료의 지배적인 대부분을 구성하여, 바람직하게는 필터 재료의 질량의 적어도 80%가 수교락된 부직포에 의해 형성되고, 특히 바람직하게는 필터 재료의 질량의 적어도 90%가 수교락된 부직포에 의해 형성된다.
수교락된 부직포 이외에, 본 발명에 따른 필터 재료는 예를 들어 필터 재료의 가공성 또는 그로부터 제조된 세그먼트의 특성 또는 흡연 제품의 맛에 영향을 미치는 추가 구성요소를 포함할 수 있다. 이는 예를 들어, 필터 재료로부터 제조된 필터의 경도를 증가시키는 필터 재료 또는 재료들의 강성도를 증가시키기 위해 향미, 향미의 담체로 부직포를 함침하는 것, 특히 향미 또는 물질로 함침된 필라멘트를 포함한다.
본 발명에 따른 필터 재료의 바람직한 실시예에서, 필터 재료는 수교락된 부직포 및 트리아세틴, 글리콜, 프로필렌 글리콜, 소르비톨, 글리세롤, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리비닐 알코올 및 트리에틸 시트레이트, 또는 이들의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 물질을 포함한다. 이러한 물질은 셀룰로스 아세테이트의 여과 효율에 대한 여과 효율의 조정을 개선시키는 것을 도울 수 있다.
필터 재료의 질량의 적어도 90%가 수교락된 부직포에 의해 형성되는 경우, 예를 들어 펄프 섬유의 포함량, 재생 셀룰로스로부터의 섬유의 포함량, 밀도, 두께, 평량, 인장 강도 및 파단 신율과 관련하여 수교락된 부직포의 전술한 특징의 만족은 또한 필터 재료로부터 수교락된 부직포를 격리시킬 필요 없이 필터 재료 자체에 대해 시험될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 전술한 범위 및 바람직한, 특히 바람직한, 그리고 더 특히 바람직한 범위 및 특성은 또한 수교락된 부직포로부터 제조된 필터 재료에 대해 유효하다.
본 발명에 따른 흡연 제품을 위한 세그먼트는 본 분야에 공지된 공정을 사용하여 본 발명에 따른 필터 재료로부터 제조될 수 있다. 이러한 공정은, 예를 들어, 필터 재료를 주름 형성하는 단계, 주름 형성된 필터 재료로부터 연속적인 막대를 형성하는 단계, 연속적인 막대를 래퍼 재료로 포장하는 단계, 및 포장된 막대를 규정된 길이의 개별적인 막대로 절단하는 단계를 포함한다. 많은 경우에, 이러한 막대의 길이는 본 발명에 따른 흡연 제품에서 사용될 세그먼트의 길이의 정수배이고, 그러한 이유로 막대는 흡연 제품의 제조 전에 또는 그 동안에 원하는 길이의 세그먼트로 절단된다.
본 발명에 따른 흡연 제품을 위한 세그먼트는 본 발명에 따른 필터 재료 및 래퍼 재료를 포함한다.
본 발명에 따른 세그먼트의 바람직한 실시예에서, 세그먼트는 직경이 적어도 3 mm 및 최대 10 mm, 특히 바람직하게 적어도 4 mm 및 최대 9 mm, 그리고 더 특히 바람직하게 적어도 5 mm 및 최대 8 mm인 원통형이다. 이들 직경은 흡연 제품에서 본 발명에 따른 세그먼트의 사용에 특히 유리하다.
본 발명에 따른 세그먼트의 바람직한 실시예에서, 세그먼트는 적어도 4 mm 및 최대 40 mm, 특히 바람직하게 적어도 6 mm 및 최대 35 mm, 그리고 더 특히 바람직하게 적어도 10 mm 및 최대 28 mm의 길이를 갖는다.
세그먼트의 흡인 저항은 특히 흡연 제품을 통한 특정 체적 유동을 발생시키기 위해 흡연 제품의 소비 동안 흡연자가 어떤 압력차를 적용해야 하는 지를 결정하고, 따라서 흡연자에 의한 흡연 제품의 수용에 실질적으로 영향을 준다. 세그먼트의 흡인 저항은 ISO 6565:2015에 따라 측정될 수 있고, mm 수위 게이지(mmWG)로 주어진다. 매우 양호한 근사에 대해, 세그먼트의 흡인 저항이 세그먼트의 길이에 비례하기 때문에, 흡인 저항의 측정은 또한 길이에 있어서만 세그먼트와 상이한 막대에서 수행될 수 있다. 이로부터 세그먼트의 흡인 저항을 용이하게 산출할 수 있다.
세그먼트의 단위 길이 당 세그먼트의 흡인 저항은 바람직하게는 적어도 1 mmWG/mm 및 최대 12 mmWG/mm, 그리고 특히 바람직하게 적어도 2 mmWG/mm 및 최대 10 mmWG/mm이다.
본 발명에 따른 세그먼트의 래퍼 재료는 바람직하게는 종이 또는 포일이다.
본 발명에 따른 세그먼트의 래퍼 재료는 바람직하게 적어도 20 g/m2 및 최대 150 g/m2, 특히 바람직하게 적어도 30 g/m2 및 최대 130 g/m2의 평량을 갖는다. 이러한 바람직한 또는 특히 바람직한 평량을 갖는 래퍼 재료는, 래퍼 재료로 포장되는 본 발명에 따른 세그먼트에, 특히 유리한 경도를 제공한다. 이는 흡연자가 흡연 제품 내의 세그먼트를 뜻하지 않게 눌러서 부술 가능성을 예방한다.
바람직한 실시예에서, 본 발명에 따른 세그먼트는, 향미를 포함하는 적어도 하나의 캡슐을 추가적으로 포함한다. 캡슐은, 흡연자가 손가락으로 압력을 가해 캡슐을 파괴하고, 그로인해 향미를 방출함으로써, 흡연 제품의 맛을 변화시킬 수 있도록 종종 설계된다.
본 발명에 따른 흡연 제품은 본 발명에 따른 세그먼트로부터 본 기술 분야에 공지된 공정에 따라 제조될 수 있다.
본 발명에 따른 흡연 제품은, 에어로졸-형성 재료를 포함하는 세그먼트, 및 본 발명에 따른 필터 재료 및 래퍼 재료를 포함하는 세그먼트를 포함한다.
바람직한 실시예에서, 흡연 제품은 필터 궐련이고, 에어로졸-형성 재료는 담배이다.
바람직한 실시예에서, 흡연 제품은 의도된 사용 중에 에어로졸-형성 재료가 가열될 뿐 연소되지는 않는 흡연 제품이다.
본 발명에 따른 필터 재료를 위한 수교락된 부직포는 본 발명에 따른 이하의 공정에 따라 제조될 수 있고, 이러한 공정은 이하의 단계 A 내지 D를 포함한다.
A-펄프 섬유, 재생 셀룰로스로부터의 섬유 및 이들의 혼합물로 구성되는 그룹에서 선택되는 섬유를 포함하는 섬유 웨브를 제공하는 단계,
B-섬유 웨브 상으로 지향되는 복수의 워터 제트에 의해서 섬유 웨브를 수교락시키는 단계,
C-섬유 웨브 상으로 지향되는 복수의 워터 제트에 의해서 부직포 내에서 파형 구조를 발생시키는 단계,
D-수교락된 부직포를 건조시키는 단계.
단계 A의 섬유 웨브 내의 상기 섬유의 비율은 이러한 섬유 전체가 단계 D의 건조된 상태에서 수교락된 부직포의 질량의 적어도 50% 및 최대 100%의 양으로 포함되도록 선택되고, 단계 A에서 제공된 섬유 웨브는 섬유 웨브의 진행 방향으로의 길이 방향, 섬유 웨브의 평면에 길이 방향에 직각으로 놓인 교차 방향, 및 길이 방향 및 교차 방향에 직각인 두께 방향을 갖고, 단계 C에서 섬유 웨브 상으로 지향되는 워터 제트는 섬유 웨브 상으로의 충격의 위치에서 교차 방향으로 워터 제트들의 중심 지점으로부터 중심 지점까지 서로로부터 적어도 150μm 및 최대 5000μm의 거리에 있도록 배치되고, 단계 C에서 각각의 워터 제트의 압력은 적어도 2 MPa 및 최대 70 MPa이며, 단계 D에서 얻어진 부직포는 교차 방향 및 두께 방향에 의해 형성된 평면 내에서 적어도 50μm 및 최대 1000μm의 파고, 및 적어도 150μm 및 최대 5000μm의 파장을 갖는 파형 구조를 갖는다. 여기 그리고 본 개시내용의 나머지 부분에서, "워터 제트의 압력"은 일반적으로 워터 제트를 발생시키기 위해 사용되는 압력 챔버 내의 압력이다.
본 발명자들의 발견에 따르면, 충분히 높은 압력을 갖는 워터 제트는 워터 제트 하에서 진행하는 부직포 내의 오목부의 발생에 적합하고, 오목부는 단면 영역 내의 파저점으로서 지각될 수 있다. 이와 관련하여, 적어도 2 MPa의 압력이 요구되지만, 압력은 섬유 웨브가 기계를 통과하는 속도에 매우 실질적으로 의존한다. 더 높은 압력이 더 높은 속도에서 요구된다. 이러한 상응하게 높은 압력에서, 섬유는 교락될 뿐만 아니라 부분적으로 변위되고, 이는 파형 구조의 형성에 실질적으로 기여한다. 워터 제트로의 처리 중에, 섬유 웨브는 통상적으로 와이어에 의해 지지되고, 또한 와이어의 구조는 바람직하게는 의도된 파형 구조에 적합하도록 선택되어야 하는데, 이는 섬유가 주로 와이어가 투수성인 곳으로 변위되기 때문이다.
종래 기술에서, 부직포의 수교락 중에, 워터 제트는 섬유 웨브에 대해 규정된 위치에 배치되지 않고, 오히려 균일한 교락은 진행하는 섬유 웨브의 전체 영역에 걸쳐 워터 제트에 의해 달성될 수 있다. 그러나, 이는 워터 제트의 압력이 2 MPa를 초과하더라도, 본 발명에 따른 필터 재료에 대한 특징에서와 같은 파형 구조를 생성하지 않는다.
따라서, 본 발명에 따르면, 파형 구조를 발생시키도록 역할을 하는 워터 제트가, 특히 높은 압력을 갖는 워터 제트가 파고점(wave crest)이 생성되어야 하는 섬유 웨브의 영역으로 지향되지 않도록, 이에 따라 배치되어야 한다. 따라서, 단계 C에서 파형 구조를 발생시키도록 역할을 해야 하는 워터 제트는 교차 방향으로 오프셋되고, 섬유 웨브 상으로의 충격 위치에서 교차 방향으로 워터 제트들의 중심 지점으로부터 중심 지점까지 서로로부터 적어도 150μm 및 최대 5000μm의 거리에 존재한다. 워터 제트는 길이 방향으로 임의로 배치될 수 있다.
단계 B 또는 C를 수행하기 위해서, 워터 제트를 섬유 웨브의 양 측면 상으로 지향시킬 수 있다. 바람직하게는, 단계 C에서의 워터 제트들은 이들이 각각의 측면으로부터 관찰될 때에 파저점을 형성하여야 하는 이들 영역에 부딪치도록 배치된다.
단계 B에서 부직포를 교락시키는 역할을 하는 워터 제트의 압력이 또한 2 MPa를 초과할 수 있고, 특히 섬유 웨브의 더 빠른 속도에서, 실질적으로 더 높도록 선택될 수 있다. 본 발명에 따르면, 유일한 중요한 인자는 섬유 웨브의 영역에 걸쳐 함께하는 모든 워터 제트의 효과가 파형 구조가 발생될 수 없을 정도로 균일하게 분포되지 않는다는 것이다.
본 발명에 따르면, 단계 C에서 파형 구조를 발생시키기 위한 워터 제트는 적어도 2 MPa 및 최대 70 MPa의 압력을 필요로 한다. 본 발명자들의 발견에 따르면, 2 MPa 미만의 압력에서, 어떠한 현저한 파형 구조도 발생될 수 없고, 70 MPa 초과의 압력에서, 심지어 더 높은 속도에서도, 섬유 웨브를 절단할 위험이 있다. 바람직하게는, 단계 C에서의 워터 제트의 압력은 적어도 3 MPa 및 최대 40 MPa이다. 파형 구조를 발생시키기 위한 압력은, 바람직하게 2.5 ≤ p/v ≤ 20, 특히 바람직하게 3 ≤ p/v ≤ 15가 되도록, 섬유 웨브의 속도(v)(m/s)에 대한 압력(p)(MPa)의 비율(p/v)이 선택되도록, 섬유 웨브의 속도의 함수로서 선택될 수 있다.
바람직하게는, 단계 C에서의 워터 제트는 적어도 450μm2 및 최대 50000μm2의 영역을 갖고 특히 바람직하게는 원형 개구부인 개구부를 통해 배출된다.
단계 B에서의 워터 제트의 압력은 바람직하게는 적어도 0.5 MPa 및 최대 60 MPa, 특히 바람직하게는 적어도 1 MPa 그리고 최대 50 MPa이며, 섬유 웨브의 절단을 예방하기 위해서, 높은 압력이 섬유 웨브의 높은 속도와 주로 조합되어야 한다. 섬유 웨브를 교락시키기 위한 압력은 섬유 웨브의 속도의 함수로서 선택될 수 있어서, 바람직하게는, 속도(v)(m/s)에 대한 압력(p)(MPa)의 비율(p/v)이 2 ≤ p/v ≤ 10, 특히 바람직하게는 4 ≤ p/v ≤ 8이 되도록 선택된다.
파형 구조는 파고를 특징으로 하고, 파장은 부직포의 단면 영역 내에서 검출될 수 있다. 본 발명에 따르면, 단계 D 후의 파고는 적어도 50μm 및 최대 1000μm, 바람직하게는 적어도 100μm 및 최대 900μm, 그리고 특히 바람직하게는 적어도 150μm 및 최대 800μm이다. 본 발명에 따르면, 단계 D 후의 파장은 적어도 150μm 및 최대 5000μm, 바람직하게는 적어도 300μm 및 최대 4000μm, 그리고 특히 바람직하게는 적어도 500μm 및 최대 2000μm이다.
이 공정에 따라 제조된 수교락된 부직포는 전술한 필터 재료에 사용하기에 적합해야 한다. 이는 특히 필터 재료의 구성요소로서 수교락된 부직포와 연결하여 개별적으로 또는 조합하여 전술되고 필터 재료에 관한 청구항에서 규정된 모든 특징을 가질 수 있다는 것을 의미한다.
단계 A의 섬유 웨브는 다양한 공정을 사용하여, 예컨대, 습식-레이드 공정 또는 에어-레이드 공정에 의해 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 공정의 바람직한 변형 단계(A1)에서는, 단계(A)에서의 섬유 웨브가 하위-단계(A1.1 내지 A1.3)를 포함하는 습식-레이드 공정에 의해서 제공되고,
A1.1-펄프 섬유, 재생 셀룰로스의 섬유 및 이들의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택된 섬유를 포함하는 수성 현탁액을 제조하는 단계로서, 이러한 섬유의 양은 이러한 섬유가 단계 D의 건조된 상태에서 수교락된 부직포의 질량의 적어도 50% 및 최대 100%의 양으로 함께 포함되도록 선택되는, 단계,
A1.2-단계 A1.1로부터의 현탁액을 진행 와이어에 적용하는 단계,
A1.3-섬유 웨브를 형성하기 위해 진행 와이어를 통해 현탁액을 탈수하는 단계를 포함하고,
특히 바람직하게는 추가의 하위-단계 A1.4를 포함한다:
A1.4-건조 또는 가습에 의해서 섬유 웨브의 수분 함량을 조정하는 단계.
본 발명에 따른 공정의 변형 단계 A1의 바람직한 실시예에서, 단계 A1.1의 수성 현탁액은 적어도 0.005% 및 최대 3.0%, 특히 바람직하게는 적어도 0.005% 및 최대 1.0%, 더 특히 바람직하게는 적어도 0.01% 및 최대 0.2% 그리고 특히 적어도 0.01% 및 최대 0.05%의 고체 함량을 갖는다. 현탁액의 특히 낮은 고체 함량은 단계 A1.3에서 훨씬 더 낮은 밀도의 섬유 웨브가 형성될 수 있게 한다.
본 발명에 따른 공정의 변형 단계 A1의 바람직한 실시예에서, 단계 A1.2 및 A1.3의 진행 와이어는 적어도 3° 및 최대 40°의 각도만큼, 특히 바람직하게는 적어도 5° 및 최대 30°의 각도만큼 그리고 더 특히 바람직하게는 적어도 15° 및 최대 25°의 각도만큼 수평에 대해 상향으로 섬유 웨브의 길이 방향으로 경사진다.
본 발명에 따른 공정의 변형 단계 A1의 바람직한 실시예에서, 단계 A1.3에서의 탈수는 진행 와이어의 2개의 측면 사이에 압력차를 발생시킴으로써 지원되고, 특히 바람직하게는, 이러한 압력차는 진공 박스 또는 적절하게 성형된 베인에 의해 발생된다.
본 발명에 따른 공정의 변형 단계 A1의 바람직한 실시예에서, 단계 A1.4에서의 건조는 가열된 건조 실린더에 의해 또는 고온 공기에 의해 수행되고 분사 바아에 의해 가습이 수행된다. 건조 공정 또는 가습은 단계 B에서 수교락을 위한 섬유 웨브의 수분 함량을 최적으로 조정하는 역할을 한다. 특히, 단계 A1.4에서, 섬유 웨브는 먼저 정상 실온 및 상대 습도에서 대략적으로 평형 수분 함량으로 건조될 수 있고, 그후, 섬유 웨브는 둥글게 말려서, 수교락을 수행하는 별개의 장치로 운송되고, 거기서 풀려서 수분 함량이 분사 바아에 의해 후속의 단계 B를 위해 조정된다.
본 발명에 따른 공정의 바람직한 변형 단계 A2에서는, 단계 A에서의 섬유 웨브는 단계 A2.1 및 단계 A2.2를 포함하는 에어-레이드 공정에 의해 제공된다.
A2.1-에어-레이드 공정에 의해 섬유 웨브를 제조하는 단계로서, 섬유 웨브는 펄프 섬유, 재생 셀룰로스의 섬유 및 이들의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택된 섬유를 포함하고, 이러한 섬유의 양은 이러한 섬유가 단계 D의 건조된 상태에서 수교락된 부직포의 질량의 적어도 50% 및 최대 100%의 양으로 함께 포함되도록 선택되는, 단계, 및
A2.2-섬유 웨브를 가습하는 단계.
예컨대, 변형 단계 A1의 단계 A1.4에서의 에너지 집약적 건조가 생략될 수 있기 때문에, 변형 단계 A2의 이러한 에어-레이드 공정은 장점을 가질 수 있다.
본 발명에 따른 공정의 바람직한 실시예에서, 단계 D에서의 건조는 고온 공기와의 접촉에 의해, 적외선 방사에 의해, 또는 마이크로파 방사에 의해 적어도 부분적으로 수행된다. 본 발명에 따른 공정의 더 특히 바람직한 실시예에서, 단계 D에서의 건조는 공기 건조에 의해 수행된다. 전문 분야에서 TAD라고도 불리는 이러한 관통-공기 건조(through-air drying)에 의해, 섬유 재료는 섬유 재료를 통해 온난 기체 유동, 특히 공기 유동을 강제함으로써 건조된다. 이러한 관통-공기 건조에 의해, 최상의 품질의 수교락된 부직포가 얻어질 수 있다. 가열된 표면과의 직접 접촉에 의한 건조가 또한 가능하지만, 덜 바람직한데, 이는 그러한 방식으로, 수교락된 부직포의 파형 구조가 파괴될 수 있기 때문이다.
도 1은 수교락된 부직포를 제조하기 위한 본 발명에 따른 공정이 수행될 수 있는 장치를 예시한다.
도 2는, 예로서, 부직포의 파형 구조의 파고 및 파장의 결정을 예시한다.
도 3은 본 발명에 따른 필터 재료에 대한 부직포의 단면 영역을 예시한다.
도 4는 주름 형성 이후의 본 발명에 따르지 않는 필터 재료의 단면 영역을 예시한다.
필터 재료 및 수교락된 부직포를 제조하기 위한 공정의 일부 바람직한 실시예가 아래에서 설명된다.
본 발명에 따른 필터 재료 내에 포함되는 수교락된 부직포를 제조하기 위해 아래에서 설명되는 공정이 사용되었으며, 이때 도 1에 개략적으로 도시된 장치가 사용된다.
펄프 섬유 및 재생 셀룰로스의 섬유의 수성 현탁액(1)이 저장 탱크(2)로부터 수평에 대해 상향으로 경사진 진행 와이어(3)로 펌핑되고, 진공 박스(9)에 의해 탈수되어, 섬유 웨브(4)가 와이어 상에 형성되고, 그 일반적인 이동 방향은 화살표(10)로 표시된다. 섬유 웨브(4)는 와이어(3)로부터 제거되었고 또한 진행하고 있는 지지 와이어(5)로 전달되었다. 필요하다면, 이러한 전달은 픽업 롤에 의해 또는 전달 이전에 워터 제트와 섬유 웨브를 교락함으로써 용이해질 수 있다. 지지 와이어(5) 상에서, 섬유 웨브(4)에 대해 교차 방향으로 3개의 열로 배치되는 장치(6)로부터의 워터 제트(11)가 섬유를 교락시키고 섬유 웨브(4)를 압밀하여 부직포를 형성하도록 섬유 웨브(4) 상으로 지향된다. 추가적인 단계에서, 더 높은 압력을 갖는 워터 제트(12)가 전술한 파형 구조를 발생시키기 위해 추가적인 장치(7)에 의해 섬유 웨브(4) 상으로 또한 지향된다. 장치(6)와 대조적으로, 장치(7)는 길이 방향으로 연속적으로 양쪽 열의 워터 제트(12)가 교차 방향으로 동일한 위치로 최대한 멀리 지향되도록 설정되었다. 따라서, 길이 방향으로 볼 때, 제2 열의 워터 제트(12)는 제1 열의 워터 제트(12)에 의해 발생된 파저점 상으로 지향되고, 따라서, 제1 열에 의해 발생된 파형 구조를 강화하였다. 선택적인 장치(6a)가 추가적인 워터 제트(11a)를 섬유 웨브 상으로 지향시킬 수 있으며, 이러한 워터 제트는, 배열 및 압력의 함수로서, 부직포의 교락 뿐만 아니라 파형 구조의 발생 또는 강화를 위한 역할을 할 수 있다. 도 1에 표현된 것과 달리, 장치(6a)의 워터 제트는 또한 워터 제트(11 또는 12)와 동일한 측면으로부터 섬유 웨브(4) 상으로 지향될 수 있다. 이어서, 여전히 습윤한 부직포가 관통-공기 건조기(8)를 통해서 진행되었고 그곳에서 건조되었다.
수교락된 부직포를 제조하기 위해서, 80 중량%의 펄프 섬유 및 20 중량%의 라이오셀(Lyocell®) 섬유의 혼합물이 사용되었다. 섬유의 교락은, 진행 방향에 대해서 3 MPa, 5 MPa 및 6 MPa의 압력으로 발생된 워터 제트(11)의 3개의 열에 의해서 수행되었다. 부직포의 파형 구조는, 양쪽 열에서 8.5 MPa의 압력으로 발생된, 워터 제트(12)의 2개의 열에 의해서 생성되었다. 양쪽 열에서의 워터 제트(12)를 발생시키는 장치(7)는 각각 2000μm의 거리만큼 교차 방향으로 분리되고, 100μm의 직경을 갖는다. 섬유 웨브의 속도는 비교적 낮은 50 m/분이다. 더 높은 속도에서, 워터 제트(11, 12)의 압력은 대응적으로 증가되어야 한다. 섬유 웨브의 속도(v)(m/s)에 대한 섬유 웨브를 교락시키기 위한 워터 제트의 압력(p)(MPa)의 비율(p/v)에 대해, 3/(50/60)= 3.6 내지 6/(50/60)= 7.2의 값이 얻어졌다. 파형 구조를 발생시키기 위해서, 워터 제트의 압력(p) 대 섬유 웨브의 속도(m/s)의 비율(p/v)은 8.5/(50/60)) = 10.2였다.
그로인해 생성되는 부직포에 대해, 평량은 49.6 g/m2인 것으로 결정되었고, NWSP 120.6.R0 (15)에 따른 두께는 522μm였고, 밀도는 95 kg/m3였다. 길이 방향으로의 인장 강도는 8.6 N/15 mm이고, 교차 방향으로의 파단 신율은 31%이다.
부직포의 샘플을 에폭시 수지에 매립시키고, 에폭시 수지를 경화시킨 후, 샘플을 교차 방향 및 두께 방향에 의해 형성된 단면 평면이 광학 현미경에서 관찰 가능하도록 마이크로톰으로 절단하였다. 광학 현미경으로, 단면의 이미지가 기록되었고, 파형 구조가 파고 및 파장에 대해 측정되었다.
도 2는, 예로서, 부직포의 파형 구조의 파고 및 파장의 결정을 예시한다. 부직포(20)가 양쪽 측면 상에서 현저한 파형 구조를 가지면, 파고(21)는 파고점(23)의 최고 지점과 동일한 측면 상의 이웃한 파저점(23)의 최저 지점 사이의 두께 방향(41)으로의 거리에 의해 결정된다. 파장(22)은 여기서, 예로서, 2개의 이웃하는 파고점(24, 25) 사이의 거리로서 도시된, 파형 구조의 동일한 위상각의 2개의 지점 사이의 교차 방향(40)으로의 거리이다. 부직포(30)가 단지 하나의 측면 상에서 현저한 파형 구조를 가지면, 파고(31)는 파고점(34)의 최고 지점과 동일한 측면 상에서 이웃한 파저점(33)의 최저 지점 사이의 두께 방향(41)으로의 거리와 동일한 방식으로 결정된다. 파장(32)은 여기서, 예로서, 2개의 이웃하는 파고점(34, 35) 사이의 거리로서 도시된 파형 구조의 동일한 위상각의 2개의 지점 사이의 교차 방향(40)의 거리이다. 파고 또는 파장은 단일 값으로서 또는 몇몇의 측정, 예컨대 3개의 측정의 평균값으로서 결정될 수 있다.
도 3은 광학 현미경 하에서 제조된 부직포의 단면 영역의 획득된 이미지를 예시한다. 파형 구조가 명확하게 식별될 수 있고, 파고(41)는 220μm인 것으로 결정되었고, 파장(42)은 2030μm였다.
부직포는 추가 구성요소를 추가하지 않고 본 발명에 따른 필터 재료로서 사용되었고, 흡연 제품의 세그먼트는 78 g/m2의 평량을 갖는 래퍼 종이로 포장되어 그로부터 제조되었다. 세그먼트의 제조는 어떠한 문제도 없이 가능하였다: 특히, 주름 형성이 실질적으로 감소된 압력으로 수행될 수 있다. 추가적인 실험에서, 생산 속도를 감소시킬 필요가 없이 또는 세그먼트의 특성을 실질적으로 변화시키지 않고, 주름 형성이 또한 완전히 생략될 수 있다는 것을 발견하였다.
비교를 위해, 도 4는 100% 펄프 섬유로 제조된 종이로 구성된, 즉, 수교락된 재료가 아닌, 본 발명에 따르지 않는 필터 재료를 예시하며, 여기서 필터 재료는 흡연 제품을 위한 세그먼트의 제조 동안 2개의 롤 사이의 기계적 압력에 의해 주름 형성된 후이지만 세그먼트로 제조되기 전이다. 또한, 단면 샘플을 광학 현미경으로 분석하였고, 이러한 필터 재료를 이용하여 파고 및 파장을 측정하였다.
도 4로부터, 유사한 파형 구조를 볼 수 있고, 여기에서도, 파고(51)가 390μm인 것으로 결정되었고, 파장(52)은 2000μm였다. 본 발명에 따른 필터 재료의 파형 구조가 주름 형성 이후에 본 발명에 따르지 않는 필터 재료의 파형 구조와 유사하고, 그에 따라 본 발명에 따른 필터 재료의 주름 형성이 실질적으로 낮은 압력으로 수행될 수 있거나 전체적으로 생략될 수 있다는 것을 확인할 수 있을 것이다.
이들 실험은 본 발명에 따른 필터 재료가 종래 기술에 공지된 필터 재료에 비해, 흡연 제품을 위한 세그먼트의 제조 중에 주름 형성 단계를 용이하게 하거나 완전히 회피할 수 있으며 따라서 제조 공정을 단순화하고 오류에 대한 민감성을 감소시킬 수 있음을 보여준다.

Claims (42)

  1. 흡연 제품의 세그먼트를 제조하기 위한 필터 재료이며, 필터 재료는 수교락된 부직포(20, 30, 40)를 포함하고, 부직포(20, 30, 40)는 섬유를 포함하며, 섬유는 펄프 섬유, 재생 셀룰로스로부터의 섬유 및 이들의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택되고, 이러한 섬유는 수교락된 부직포(20, 30, 40)의 질량의 적어도 50% 및 최대 100%의 양으로 부직포(20, 30, 40) 내에 함께 포함되고, 부직포(20, 30, 40)는 웨브의 형태이고, 웨브의 진행 방향으로의 길이 방향, 웨브의 평면에 길이 방향에 직각으로 놓인 교차 방향, 및 길이 방향 및 교차 방향에 직각인 두께 방향을 갖고, 부직포(20, 30, 40)가 교차 방향 및 두께 방향에 의해 형성되는 평면에서 적어도 50μm 및 최대 1000μm의 파고(21, 31, 41)뿐만 아니라, 적어도 150μm 및 최대 5000μm의 파장(22, 32, 42)을 갖는 파형 구조를 갖도록 성형되는, 필터 재료.
  2. 제1항에 있어서, 파고(21, 31, 41)는 적어도 100μm 및 최대 900μm, 바람직하게는 적어도 150μm 및 최대 800μm인, 필터 재료.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 파장(22, 32, 42)은 적어도 300μm 및 최대 4000μm, 바람직하게는 적어도 500μm 및 최대 2000μm인, 필터 재료.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 펄프 섬유의 양, 재생 셀룰로스의 섬유의 양 또는 상기 이들의 혼합물의 양은 수교락된 부직포(20, 30, 40)의 질량에 대해 각각 적어도 60% 및 최대 95%인, 필터 재료.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 펄프 섬유는 침엽수 목재, 특히 가문비나무, 소나무 또는 전나무, 낙엽수 목재, 대마, 아마, 황마, 모시, 양마, 케이폭, 코코넛, 마닐라삼, 사이잘삼, 면 또는 에스파르토 그래스로부터 공급되거나, 이러한 원료로부터의 2개 이상의 상이한 펄프 섬유의 혼합물에 의해 형성되는, 필터 재료.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 펄프 섬유가 보강 펄프 또는 머서리화 펄프에 의해 적어도 부분적으로 형성되는, 필터 재료.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 재생 셀룰로스의 섬유는 비스코스 섬유, 모달 섬유, 라이오셀(Lyocell®), 텐셀(Tencel®) 또는 이들의 혼합물에 의해 형성되는, 필터 재료.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 수교락된 부직포(20, 30, 40)는, 실질적으로 독점적이지만, 수교락된 부직포(20, 30, 40)의 질량에 대해서 적어도 95%까지, 펄프 섬유, 재생 셀룰로스의 섬유 또는 이들의 혼합물로 구성되는, 필터 재료.
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 필터 재료의 수교락된 부직포(20, 30, 40)는 수교락된 부직포(20, 30, 30)의 질량에 대해 각각 셀룰로스 아세테이트로부터의 스테이플 섬유를 적어도 5% 그리고 50% 미만, 바람직하게는 40% 미만, 특히 바람직하게는 30% 미만으로 포함하는, 필터 재료.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 수교락된 부직포(20, 30, 40)의 평량은 적어도 25 g/m2 및 최대 150 g/m2, 바람직하게는 적어도 35 g/m2 및 최대 120 g/m2 그리고 특히 바람직하게는 적어도 40 g/m2 및 최대 100 g/m2인, 필터 재료.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 수교락된 부직포(20, 30, 40)의 두께는 적어도 100μm 및 최대 1000μm, 바람직하게는 적어도 120μm 및 최대 800μm 그리고 특히 바람직하게는 적어도 150μm 및 최대 750μm인, 필터 재료.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 수교락된 부직포(20, 30, 40)의 밀도는 적어도 50 kg/m3 및 최대 300 kg/m3, 바람직하게는 적어도 70 kg/m3 및 최대 250 kg/m3 그리고 특히 바람직하게는 적어도 80 kg/m3 및 최대 220 kg/m3인, 필터 재료.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 수교락된 부직포(20, 30, 40)의 폭 관련 인장 강도는 적어도 0.05 kN/m 및 최대 5 kN/m, 바람직하게는 적어도 0.07 kN/m 및 최대 4 kN/m인, 필터 재료.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 수교락된 부직포(20, 30, 40)의 교차 방향으로의 파단 신율은 적어도 1% 그리고 최대 50%, 바람직하게는 적어도 3% 그리고 최대 40%인, 필터 재료.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 필터 재료의 질량의 적어도 80%, 바람직하게는 적어도 90%가 수교락된 부직포(20, 30, 40)에 의해 형성되는, 필터 재료.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 트리아세틴, 글리콜, 프로필렌 글리콜, 소르비톨, 글리세롤, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리비닐 알코올 및 트리에틸 시트레이트, 또는 이들의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 물질을 포함하는, 필터 재료.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따른 필터 재료 및 래퍼 재료를 포함하는, 세그먼트.
  18. 제17항에 있어서,
    세그먼트는 직경이 적어도 3mm 및 최대 10mm, 바람직하게는 적어도 4mm 및 최대 9mm 그리고 특히 바람직하게는 적어도 5mm 및 최대 8mm인 원통형인, 세그먼트.
  19. 제17항 또는 제18항에 있어서, 적어도 4mm 및 최대 40mm, 바람직하게는 적어도 6mm 및 최대 35mm 그리고 특히 바람직하게는 적어도 10mm 및 최대 28mm인 길이를 갖는, 세그먼트.
  20. 제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 1 mmWG/mm 및 최대 12 mmWG/mm 그리고 바람직하게는 적어도 2 mmWG/mm 및 최대 10 mmWG/mm의 ISO 6565:2015에 따른 흡인 저항을 갖는, 세그먼트.
  21. 제17항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 래퍼 재료는 종이 또는 포일로 형성되는, 세그먼트.
  22. 제17항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 래퍼 재료는 적어도 20 g/m2 및 최대 150 g/m2, 바람직하게는 적어도 30 g/m2 및 최대 130 g/m2의 평량을 갖는, 세그먼트.
  23. 제17항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 향미를 포함하는 적어도 하나의 캡슐을 포함하는, 세그먼트.
  24. 에어로졸-형성 재료를 포함하는 세그먼트 및 제17항 내지 제23항 중 어느 한 항에 따른 세그먼트를 포함하는, 흡연 제품.
  25. 제24항에 있어서,
    흡연 제품은 필터 궐련이고, 에어로졸-형성 재료는 담뱃잎에 의해 형성되는, 흡연 제품.
  26. 제24항에 있어서, 의도된 사용 동안 에어로졸-형성 재료는 가열될 뿐 연소되지는 않는, 흡연 제품.
  27. 흡연 제품을 위한 필터 재료를 제조하는 공정이며,
    A-펄프 섬유, 재생 셀룰로스로부터의 섬유 및 이들의 혼합물로 구성되는 그룹에서 선택되는 섬유를 포함하는 섬유 웨브(4)를 제공하는 단계,
    B-섬유 웨브 상으로 지향되는 복수의 워터 제트(11)에 의해서 섬유 웨브(4)를 수교락시키는 단계,
    C-섬유 웨브 상으로 지향되는 복수의 워터 제트(12)에 의해서 부직포(20, 30, 40)내에서 파형 구조를 발생시키는 단계,
    D-수교락된 부직포(20, 30, 40)를 건조시키는 단계를 포함하고,
    단계 A의 섬유 웨브 내의 상기 섬유의 비율은 이러한 섬유가 단계 D로부터 건조된 상태에서 수교락된 부직포(20, 30, 40)의 질량의 적어도 50% 및 최대 100%의 양으로 함께 포함되도록 선택되고, 단계 A에서 제공된 섬유 웨브(4)는 섬유 웨브의 진행 방향으로의 길이 방향, 섬유 웨브의 평면에 길이 방향에 직각으로 놓인 교차 방향, 및 길이 방향 및 교차 방향에 직각인 두께 방향을 갖고, 단계 C에서 섬유 웨브 상으로 지향되는 워터 제트(12)는 섬유 웨브 상으로의 충격의 위치에서 교차 방향으로 워터 제트들의 중심 지점으로부터 중심 지점까지 서로로부터 적어도 150μm 및 최대 5000μm의 거리에 있도록 배치되고, 단계 C에서 각각의 워터 제트의 압력은 적어도 2 MPa 및 최대 70 MPa이며, 단계 D에서 얻어진 부직포(20, 30, 40)는 교차 방향 및 두께 방향에 의해 형성된 평면에서 적어도 50μm 및 최대 1000μm의 파고(21, 31, 41), 및 적어도 150μm 및 최대 5000μm의 파장(22, 32, 42)을 갖는 파형 구조를 갖는다.
  28. 제27항에 있어서, 단계 B 및/또는 단계 C를 수행하기 위한 워터 제트(11, 11a, 12)가 섬유 웨브의 양 측면 상으로 지향되는, 공정.
  29. 제27항 또는 제28항에 있어서, 단계 C에서의 워터 제트(12)는 워터 제트가 영역을 타격하도록 배치되고, 상기 영역은 각각의 측면으로부터 관찰될 때에 파저점을 형성하는, 공정.
  30. 제27항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 C에서 워터 제트(12)는 적어도 450μm2 및 최대 50000μm2의 면적을 갖고 바람직하게는 원형 개구부인 개구부로부터 배출되는, 공정.
  31. 제27항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 C에서의 워터 제트(12)의 압력은 적어도 3 MPa 및 최대 40 MPa이고, 파형 구조를 발생시키기 위한 압력은, 바람직하게는 섬유 웨브의 속도(v)(m/s)에 대한 압력(p)(MPa)의 비율(p/v)에 대해, 2.5 ≤ p/v ≤ 20, 바람직하게는 3 ≤ p/v ≤ 15를 유지하는 방식으로, 섬유 웨브(4)의 속도의 함수로서 선택되는, 공정.
  32. 제27항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 B에서의 워터 제트(11)의 압력이 적어도 0.5 MPa 및 최대 60 MPa, 바람직하게 적어도 1 MPa 및 최대 50 MPa이고, 단계 B에서의 압력은, 바람직하게는 섬유 웨브의 속도(v)(m/s)에 대한 압력(p)(MPa)의 p/v 비율에 대하여, 2 ≤ p/v ≤ 20, 바람직하게는 4 ≤ p/v ≤ 8을 유지하도록, 섬유 웨브(4)의 속도의 함수로서 선택되는, 공정.
  33. 제27항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 D 후의 파고(21, 31, 41)는 적어도 100μm 및 최대 900μm, 바람직하게는 적어도 150μm 및 최대 800μm인, 공정.
  34. 제27항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 D 후의 파장(22, 32, 42)은 적어도 300μm 및 최대 4000μm, 바람직하게는 적어도 500μm 및 최대 2000μm인, 공정.
  35. 제27항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 D에서 얻어진 수교락된 부직포(20, 30, 40)가, 청구된 필터 재료의 구성요소로서, 수교락된 부직포(20, 30, 40)에 대해서 제1항 내지 제16항에서 규정된 특징들 중 임의의 특징 또는 특징들의 임의의 조합을 가지는, 공정.
  36. 제27항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서, 공정의 변형 단계 A1에서, 단계 A에서의 섬유 웨브(4)는 습식-레이드 공정에 의해 제공되고, 습식-레이드 공정은 다음의 하위-단계, A1.1 내지 A1.3:
    A1.1-펄프 섬유, 재생 셀룰로스의 섬유 및 이들의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택된 섬유를 포함하는 수성 현탁액(1)을 제조하는 단계로서, 섬유의 양은 이러한 섬유가 단계 D로부터 건조된 상태에서 수교락된 부직포(20, 30, 40)의 질량의 적어도 50% 및 최대 100%의 양으로 함께 포함되도록 선택되는, 단계,
    A1.2-단계 A1.1로부터의 현탁액(1)을 진행 와이어(3)에 적용하는 단계, 및
    A1.3-섬유 웨브(4)를 형성하기 위해 진행 와이어(3)에 의해 현탁액(1)을 탈수하는 단계를 포함하고,
    상기 공정은 바람직하게는 추가의 하위-단계 A1.4:
    A1.4-건조 또는 가습에 의해 섬유 웨브(4)의 수분 함량을 조정하는 단계를 포함하는, 공정.
  37. 제36항에 있어서,
    단계 A1.1에서의 수성 현탁액(1)은 적어도 0.005% 및 최대 3.0%, 바람직하게는 적어도 0.005% 및 최대 1.0%, 특히 바람직하게는 적어도 0.01% 및 최대 0.2% 그리고 더욱 특히 바람직하게는 적어도 0.01% 및 최대 0.05%의 고체 함량을 갖는, 공정.
  38. 제36항 또는 제37항에 있어서, 단계 A1.2 및 A1.3의 진행 와이어(3)는 수평선으로부터 섬유 웨브(4)의 진행 방향으로 적어도 3° 및 최대 40°의 각도, 바람직하게는 적어도 5° 및 최대 30°의 각도 그리고 특히 바람직하게는 적어도 15° 및 최대 25°의 각도만큼 상향으로 경사진, 공정.
  39. 제36항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 A1.3에서, 진행 와이어(3)의 2개의 측면 사이에 압력차를 발생시킴으로써 탈수가 지원되고, 상기 압력차는 바람직하게는 진공 박스 또는 적절하게 성형된 베인에 의해 발생되는, 공정.
  40. 제36항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 A1.4에서의 건조는 가열된 건조 실린더에 의해 또는 고온 공기에 의해 수행되고, 가습은 분사 바아에 의해 수행되는, 공정.
  41. 제27항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서, 본 발명에 따른 공정의 변형 단계 A2에서는, 단계 A에서의 섬유 웨브(4)가 에어-레이드 공정에 의해 제공되고, 에어-레이드 공정은 다음의 하위-단계, A2.1 및 A2.2:
    A2.1-에어-레이드 공정에 의해 섬유 웨브를 제조하는 단계로서, 섬유 웨브(4)는 펄프 섬유, 재생 셀룰로스의 섬유 및 이들의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택된 섬유를 포함하고, 이러한 섬유의 양은 이러한 섬유가 단계 D로부터 건조된 상태에서 수교락된 부직포(20, 30, 40)의 질량의 적어도 50% 및 최대 100%의 양으로 함께 포함되도록 선택되는, 단계, 및
    A2.2-섬유 웨브를 가습하는 단계를 포함하는, 공정.
  42. 제27항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 D에서의 건조는 고온 공기와의 접촉, 적외선 방사 또는 마이크로파 방사에 의해 적어도 부분적으로 수행되며, 단계 D에서의 건조는 바람직하게는 관통-공기 건조에 의해 수행되는, 공정.
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