СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЖГУТА ИЗ АЦЕТАТА ЦЕЛЛЮЛОЗЫ (ВАРИАНТ), СИГАРЕТНЫЙ ФИЛЬТР (ВАРИАНТЫ) Российский патент 1997 года по МПК A24D3/10 

Изобретение относится к производству сигаретных фильтров из жгута, выполненного из ацетата целлюлозы.

Современные сигаретные фильтры изготавливают почти исключительно из целлюлозы-(2,5)-ацетата. По сравнению с ранее используемыми бумажными и ватными фильтрами этот материал обладает тем преимуществом, что служащий для изготовления фильтра жгут может быть выполнен в многообразии спецификаций, в особенности в отношении поперечного сечения волокна, и легко перерабатываться в фильтры, которые со своей стороны могут применяться в скоростных машинах для изготовления сигарет. Получаемые из ацетата целлюлозы фильтры хорошо выглядят также в выкуренном состоянии. Добавляемые в жгут (уже не в волокна) при изготовлении фильтровальных столбиков "отвердители" триацетин (глицеринтриацетат) или триэтиленгликольдиацетат придают фильтру высокую селективность по отношению к некоторым опасным для здоровья ингредиентам табачного дыма, таким как фенолы и N-нитрозамины.

Недостаток этого материала по сравнению с химически немодифицированной целлюлозой заключается в его медленной разрушаемости микроорганизмами. Согласно более новым исследовательским работам чистый целлюлоза-(2,5)-ацетат в форме фильтровальных столбиков при компостировании в оптимальных условиях примерно в течение 6 9 месяцев разрушается микроорганизмами, в водной среде отстойников нужно принимать в расчет 12 15 месяцев. Это разрушение затрудняется компактностью фильтра, добавкой вышеупомянутых "отвердителей", а также адсорбированным им конденсатом табачного дыма.

Можно исходить из того, что обусловленная этой относительной длительностью разрушения в случае компостирования и в отстойниках проблема загрязнения окружающей среды сигаретными фильтрами до настоящего времени не решена.

При, по возможности, полном сохранении преимуществ обычных в настоящее время фильтров из ацетата целлюлозы их нужно модифицировать таким образом, чтобы отчетливо ускорялось разрушение микробами по сравнению с указанной в самой последней соответствующей литературе потребностью во времени.

Известный способ показывает изготовление целлюлозно-ацетатного кабеля, когда отдельные волокна снабжены водорастворимыми солями. Нанесение солей осуществляется после выдавливания волокон из прядильного раствора, при этом готовые волокна помещают в водный раствор соли, а затем высушивают. Так как водорастворимые соли покрывают лишь поверхность волокон, то они не влияют на разрушение волокон в результате влажности.

Поставленная задача решается тем, что предлагается способ изготовления жгута из ацетата целлюлозы для сигаретного фильтра, включающий выдавливание прядильного раствора, содержащего целлюлозу-(2,5)-ацетат и растворитель, согласно которому прядильный раствор содержит добавки, разрушающие фильтр, которые растворимы в воде и труднорастворимы в прядильном растворе или которые являются бактериально разрушаемыми органическими соединениями.

Известный способ можно было бы пояснить следующим сравнительным примером.

Сравнительный пример. Был изготовлен целлюлозно-ацетатный прядильный раствор с содержанием твердого вещества, равного 28 мас. целлюлозо-ацетата и 0,5 мас. двуокиси титана в ацетоне. Содержание воды этого прядильного раствора было установлено в размере 3 мас.

Использованный ацетат целлюлозы имел ацетильное число 55,4 и степень полимеризации (DP) 220. Этот прядильный раствор был отфильтрован и выработан посредством сухого прядения на традиционной установке прядения фильтровальных жгутов волокон. Образованные целлюлозно-ацетатные филаменты были объединены в полотно.

Спецификация изготовленного таким образом фильтровального жгута была 3 Y 35 HK. Это обозначение спецификации означает:
Филаментный фильтр 3,3 dtex
Общий титр 38,500 dtex
Форма поперечного сечения целлюлозно-ацетатных филаментов Y
Разрывное усилие фильтровального жгута, соотнесенное с общим титром этого фильтровального жгута, составило 4,3 • 10^-4 daN/dtex.

Названный выше фильтровальный жгут был переработан в фильтровальные стержни следующей спецификации:
Длина 126 мм
Диаметр 7,85 мм
Сопротивление растяжения 390 daPa
Вес целлюлозо-ацетата 690 мг
При производстве этих фильтровальных стержней в качестве пластификатора для целлюлозо-ацетата наносился триацетин, а именно так, что готовые фильтровальные стержни содержали 55 мг триацетина на один фильтровальный стержень.

Этот сравнительный пример, относящийся к уровню техники, был изменен согласно изобретению таким образом, что к прядильному раствору был добавлен рисовый крахмал. Из полученных таким образом волокон была изготовлена ткань так же, как и из сравниваемых волокон, и был исследован их аэробный распад. Результат показан в таблице.

В другом опыте вместо рисового крахмала был использован крахмал типа Соламил фирмы Аграна. Обозначенная как SOL 10 ситовая фракция больше 10μ, которая применялась для опытов, имела следующее распределение по величине сита.

Крахмал распределялся тонким слоем между двумя стеклами (носителями объекта). После этого проба носителя объекта наносилась на слой клея и на нее напылялось полотно. Было сделано 20 снимков произвольно выбранных зон препарата. 200 зернышек крахмала (две фотографии) были замерены и распределены по классам размера,
0 2 мкм 18
2 4 мкм 51
4 6 мкм 25
6 8 мкм 5
8 10 мкм 1
Более 10 мкм 0
При отборе образцов фотографий приблизительно со 100 150 зернышками крахмала на каждой было найдено всего одно зерно крахмала, которое имело размер около 5 мкм х 11 мкм.

В качестве используемых согласно изобретению водорастворимых материалов применяют ди- и трисахариды, соли щелочных и щелочно-земельных металлов органических и некоторых минеральных кислот (например, хлорид магния, сульфат магния, хлорид натрия, сульфат натрия и т. д.).

Под влиянием влажности водорастворимый материал выделяется из сигаретных фильтров и таким образом разрушается структура отдельных волокон. Получающаяся при этом большая поверхность остающихся кусков обрыва волокна делает возможным более быстрое разрушение микробами целлюлозы-(2,5)-ацетата.

Если, с другой стороны, в прядильном растворе суспендируют крахмал, химически или биологически частично разрушенный крахмал, производные крахмала, содержащие крахмал продукты, такие как зерновая мука, декстрины, то эти добавки разрушаются микроорганизмами почвы в отстойниках, и т. д. Следовательно, здесь также разрушается структура отдельных волокон выкуренного сигаретного фильтра и облегчается и ускоряется дальнейшее микробиологическое разрушение остающегося целлюлозы-(2,5)-ацетата.

Опыты по аэробному разложению целлюлозно-ацетатных чулок с рисовым крахмалом в качестве присадки или без него.

В настоящем эксперименте было исследовано, распадаются ли целлюлозно-ацетатные волокна, содержащие включения рисового крахмала, за счет разложения с помощью микробов быстрее, чем волокна соответствующей целлюлозно-ацетатной контрольной ткани.

Проведение эксперимента.

Пробы целлюлозно-ацетатных чулок размером около 2 см и чулок из целлюлозо-ацетата и крахмала (доля крахмала составляет приблизительно 2) были выстираны в воде, высушены и взвешены. Затем пробы встряхивались каждая в 50 мл воды из пруда и вместе с 1 мл фильтрата земли в 100-миллилитровых сосудах при 30^oC в течение двух недель. В разное время брались пробы, а разложение определялось с помощью определения потери веса (см. таблицу).

Все данные являются средними значениями соответственно из двойных определений.

Исследования волокон под светом микроскопа показывают, что зерна крахмала не только разлагаются, но и также сильно разбухают, в результате чего в целлюлозно-ацетатных волокнах возникают места разрушений.

Вывод: целлюлозно-ацетатные чулки, которые содержат рисовый крахмал в качестве присадки, демонстрируют в описанном выше эксперименте четко более высокую потерю веса, чем целлюлозно-ацетатная проба.

Использование: в производстве сигаретных фильтров. Сущность изобретения: способы изготовления жгута из ацетата целлюлозы заключаются в том, что образующие жгут волокна получают путем выдавливания прядильного раствора, который кроме целлюлозы-(2,5)-ацетата и растворителя содержит трудно растворимые в прядильном растворе, нетоксичные соединения, и диаметр которого по крайней мере на 30 % меньше диаметра волокон, причем в качестве добавок используют водорастворимые или бактериально разрушаемые органические соединения, в частности, крахмал или производные крахмала или декстрины. 3 с. и 2 з. п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ изготовления жгута из ацетата целлюлозы, включающий выдавливание прядильного раствора, содержащего целлюлозу-(2,5)-ацетат и растворитель, отличающийся тем, что прядильный раствор включает разрушающие фильтр добавки, которые растворимы в воде и труднорастворимы в прядильном растворе. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что количество добавок в прядильном растворе составляет 0,1 5,0 мас. в пересчете на целлюлозу-(2,5)-ацетат. 3. Способ изготовления жгута из ацетата целлюлозы, включающий выдавливание прядильного раствора, содержащего целлюлозу-(2,5)-ацетат и растворитель, отличающийся тем, что прядильный раствор содержит добавки, разрушающие фильтр, которые являются бактериально разрушаемыми органическими соединениями. 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что добавки представляют собой крахмал, или его производные, или декстрины. 5. Сигаретный фильтр, отличающийся тем, что он выполнен из жгута, изготовленного способом по пп.1 и 2. 6. Сигаретный фильтр, отличающийся тем, что он выполнен из жгута, изготовленного способом по пп.3 и 4.