СИГАРЕТНЫЙ ФИЛЬТР И СИГАРЕТА Российский патент 1999 года по МПК A24D3/10 

Изобретение касается материалов для тела сигаретных фильтров.

Хорошо известны фильтры для сигарет, содержащие волокна. В одном известном типе фильтров, тело фильтра состоит из жгута непрерывиых нитей, обычно нитей из ацетилцеллюлозы (ацетатных нитей), расположенных параллельно продольной оси сигареты. В другом известном типе фильтра, его тело состоит из гофрированной или рифленой бумаги, спресованной в цилиндр. Такие типы конструкций фильтра содержат только один фильтрующий элемент и могут называться "монофильтрами". Другой тип конструкции фильтра, - это так называемый "двойной" фильтр, который содержит два фильтрующих элемента, например, бумажный элемент, расположенный ближе к внутренней части сигареты, и элемент, состоящий из жгута волокон, расположенный ближе к внешней части сигареты. Также известен тип фильтра, известный как "тройной" фильтр, который напоминает двойной фильтр за исключением того, что между указанными выше элементами фильтра включено некоторое количество активированного угля.

Бумажные фильтры, как известно, обычно более эффективны, чем фильтры из жгута волокон для удаления смолы из табачного дыма. Высокая эффективность удаления смолы в особенности необходима в свете тенденции получения сигарет с более низким содержанием смолы. Бумажные фильтры поглощают влагу из табачного дыма в процессе выкуривания сигареты, вследствие чего они становятся сырыми и легко снимаются, а также увеличивают сопротивление прохождению дыма через фильтр. Внешний конец сигаретного фильтра обычно покрывается пятнами по мере выкуривания сигареты. Известно, что ацетатные фильтры обычно образуют рыжевато-коричневое равномерное пятно, в то время как бумажные фильтры образуют более темные крапчатые пятна, причем последний эффект считается нежелательным для внешнего вида. Бумажные монофильтры обычно дешевле в изготовлении, чем фильтры из ацетатных жгутов, даже несмотря на то, что производственный процесс более сложен, так как бумага является более дешевым материалом, чем ацетат. Двойные фильтры обычно более дорогостоящи для производства, чем бумажные монофильтры или фильтры из ацетатного жгута, так как производственный процесс более сложен, а тройные фильтры даже еще дороже. Целью настоящего изобретения является обеспечить сигаретный фильтр с высокой эффективностью удаления смолы, в котором преодолеваются по меньшей мере некоторые недостатки, присущие для тех обычных бумажных фильтров, в корпусе которых содержится бумага. (SU 860678, 30.08.81, кл. A 24 D 3/10).

Настоящее изобретение обеспечивает сигаретный фильтр, характеризующийся тем, что корпус фильтра содержит гидроперепутанную ткань, которая содержит лиоцельные волокна. Настоящее изобретение также обеспечивает сигарету, включающую такой фильтр.

Волокна лиоцелла являются известными материалами, их производство описано, например, в патенте США N 4246221. Они легко биоразрушаемы. Они поступают в продажу от фирмы Кортольдс с товарным знаком "Тенсел". Их получают растворением целлюлозы в растворителе и экструзией полученного таким образом раствора через фильеру в коагулирующую ванну, которая предназначена для осаждения целлюлозы и удаления растворителя из волокна. Этот процесс можно назвать осаждением из растворителя, и лиоцельные волокна могут быть названы целлюлозными волокнами, осажденными из растворителя. Целлюлозой обычно является древесная пульпа. Растворителем может быть N-оксид третичного амина, предпочтительно N-оксид N-метилмо-рфолин, обычно с небольшой пропорцией воды. Если растворителем является N-оксид третичного амина, коагулирующая ванна предпочтительно является водным раствором. Ткани, которые в основном состоят из волокон лиоцелла, могут быть названы лиоцельными тканями. Процесс осаждения из растворителей следует отличать от других известных процессов производства целлюлозных волокон, которые основываются на образовании химических производных целлюлозы, например вискозы.

Гидроперепутывание является процессом, предназначенным для образования ткани путем механической обмотки и навивки волокон одного на другое в прочесе с использованием высокоскоростных струй или потоков воды. Прочес может по существу содержать один слой или более, расположенных параллельно штапельных волокон, например прочеса с чесальной машины. Когда используются два или более слоя, они могут быть расположены таким образом, что волокна лежат по существу параллельно друг другу или предпочтительно так, что волокна в разных слоях лежат под углом друг к другу. Эта последняя форма расположения обеспечивает более равномерные физические свойства, например прочность на разрыв в плоскости ткани в различных направлениях. Прочес может содержать один или более слоев, предпочтительно один слой бумаги, и один или более слоев параллельно расположенных штапельных волокон. Бумага может содержать волокна лиоцелла и/или другие типы волокон, например древесной пульпы и ацетатные волокна, по отдельности или в смеси. Гидроперепутанные ткани можно также называть тканями кружевного прядения. Гидроперепутанные ткани содержат мало или совсем не содержат связующего материала. Процессы гидроперепутывания и ткани, получаемые в этих процессах, описаны в патенте US-A-3485706, содержание которого включено здесь в качестве ссылки.

Гидроперепутанная ткань может состоять полностью, или в основном, из волокон лиоцелла. В качестве альтернативы, ткань может состоять из смеси волокон лиоцелла с одним или более типом других волокон, обычно используемых для сигаретных фильтров, например нитей из ацетилцеллюлозы или волокон древесной пульпы. Каждый слой, используемый для образования прочеса, подвергаемого процессу гидроперепутывания, может состоять из по меньшей мере 25 мас. %, по меньшей мере 50 мас.% или по меньшей мере 75 мас.% волокон лиоцелла.

Базовая масса гидроперепутанной ткани может соответствовать массе бумаги, используемой в известных бумажных фильтрах, и в общем составлять от 15 до 150 грамм на квадратный метр, предпочтительно от 20 до 80 грамм на квадратный метр. Количество слоев в прочесе, подвергаемых процессу гидроперепутывания, может составлять от 1 до 10, предпочтительно от 1 до 5.

Титр волокон лиоцелла и возможных других типов волокна может быть в пределах от 0,05 до 20, часто от 1 до 5 децитекс.

Волокно, содержащееся в гидроперепутанной ткани, предпочтительно подвергают фибрилляции. Волокна лиоцелла могут быть фибриллированы путем механической абразивной обработки в мокром состоянии, например в процессе гидроперепутывания. Фибрилляция приводит к частичному отделению тончайших волоконец от тела волокна, так что отдельные волокна приобретают "волосатый" вид. Фибриллированные волокна лиоцелла имеют увеличенную площадь поверхности по сравнению с нефибриллированными волокнами, и считается, что это может быть полезным для повышения эффективности фильтрации. Гидроперепутанная ткань расположена в теле фильтра таким образом, что продольная ось сигареты лежит параллельно главной плоскости ткани. Ткань предпочтительно является плиссированной или гофрированной тканью. Ткань может служить для изготовления фильтров на обычном оборудовании для производства бумажных фильтров. Обнаружено, что гидроперепутанная ткань быстрее обрабатывается на таком оборудовании, чем бумага, что снижает себестоимость фильтров.

Гидроперепутанная ткань может использоваться вместо бумаги для изготовления фильтров известных типов конструкции, например двойных, тройных и в особенности - монофильтров.

Сигаретный фильтр по изобретению, как было обнаружено, имеет высокую фильтрующую способность (удаление твердых частиц) по сравнению с известными фильтрами из ацетилцеллюлозных жгутов и одинаковую фильтрующую способность с некоторыми известными бумажными фильтрами. Фильтр по изобретению снижает "бумажный" привкус и другие неприятные вкусовые ощущения сигарет. Это удивительно, так как волокна лиоцелла являются целлюлозными волокнами. Хорошо известно, что обычные типы целлюлозного волокна, например древесная пульпа и вискоза, действительно дают бумажный привкус. Внешний вид (пятнообразование) кончика фильтра по изобретению при выкуривании сигареты сравним с обычными ацетатцеллюлозными фильтрами и значительно лучше внешнего вида обычных бумажных фильтров. Фильтр по изобретению сохраняет хорошую физическую упругость (сопротивление сжатию) и хорошие характеристики прохождения воздуха при выкуривании сигареты. Это замечательно для фильтра, содержащего целлюлозные волокна.

Фильтр по изобретению целесообразно использовать в качестве монофильтра.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1
Волоконо лиоцелла (1,7 децитекс, 25 мм штапель, полуматовое волокно производства фирмы Кортолдс, товарный знак "Тенсел") прочесано на машине для образования прочеса. Соединены два прочеса и подвергнуты гидроперепутыванию с использованием 8 сопел и предельного давления 100 бар для получения гидроперепутанной лиоцельной ткани с базовой массой 33 гм^-1. Прочность на растяжение и удлинение ткани в машине и поперечных направлениях составили соответственно 3,6 и 1,7 кг/дюйм и 24,1 и 72,7%.

Ткань была гофрирована и из нее были изготовлены сигаретные фильтры на обычном оборудовании для производства бумажных фильтров. Оценка качества стержней фильтров - "отлично". Свойства стержня фильтра по сравнению с обычными бумажными и ацетатцеллюлозными фильтрами показаны в табл. 1, где коэффициенты вариации в процентах даны в скобках (см. в конце описания).

Были изготовлены сигареты с использованием лиоцелла (образец Б), бумаги и ацетилцеллюлозы и оценены при проведении тестов. Результаты (см. табл. 2) показали равноценность сигарет с лиоцельным и бумажным фильтрами, однако было очевидно, что модель сигареты не была оптимизирована специально для лиоцельного фильтра.

Пример 2
Волокна лиоцелла (1,7 децитекс, 25 мм) укладывали в виде прочесов и подвергали гидроперепутыванию для образования ткани, как описано в примере 1. Дальнейшие детали и свойства показаны в табл. 3 (см. в конце описания).

В образце 3 волокна лиоцелла в сухом виде укладывали на лиоцельную бумагу для получения составного материала, который затем подвергали гидроперепутыванию. Образцы И и К штамповали в процессе гидроперепутывания на ленточном конвейере с рельефом переплетения тканей типа шалли 24.

Сигаретные фильтры изготавливали из прочесов образцов А - К. Дальнейшие детали и результаты экспериментов показаны в табл. 4 (см. в конце описания).

(1) (-) Пропуск в таблице означает, что измерений не проводилось.

(2) Уровень гофрировки и приведенные величины означают усилия гофрировки машины в различных установках. Каждый прочас превращали в фильтрующую ткань, используя три усилия гофрировки: при минимальном усилии, при котором получали фильтр с допустимо низким изменением падения давления в фильтре, при максимальном усилии, которое можно применить, не вызывая разрыва прочеса, и при среднем усилии, в пределах между этими двумя усилиями. Минимальное и максимальное усилия определяют пределы возможности материала.

(3) KB - коэффициент вариации %;
(4) Сопр.тяги - сопротивление тяге в мм воды;
(5) Сопр.тяге 24,20 - сопротивление тяге в мм воды для 24,20 мм окружности фильтра;
(6) Падение давления, мундштук 27 мм - падение давления по стержню фильтра 27 мм (в мм воды);
(7) Эффективность фильтра измеряется в процентном удалении общего доступного твердого материала частиц.

Для сравнения, эффективность фильтра обычного бумажного мундштука 27 мм увеличивается линейно от 65% при сопротивлении тяге 60 мм до 90% при сопротивлении тяге 200 мм. Эффективность фильтра обычного ацетатного мундштука 27 мм равна 59% при сопротивлении тяге 100 мм, 67% при сопротивлении тяге 152 мм и 72% при сопротивлении тяге 195 мм.

Сигаретный фильтр содержит гидроперепутанные волокна лиоцелла. При выкуривании сигарет, содержащих такие фильтры, наблюдается высокая эффективность фильтров, хорошие вкусовые качества, хорошая устойчивость к пятнообразованию, хорошая физическая упругость и хорошие характеристики прохождения воздуха. 2 с. и 9 з.п. ф-лы, 4 табл.

1. Сигаретный фильтр, отличающийся тем, что тело фильтра содержит гидроперепутанную ткань, содержащую волокна лиоцелла. 2. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что базовая масса гидроперепутанной ткани составляет от 15 до 150 г/м². 3. Фильтр по п.2, отличающийся тем, что базовая масса гидроперепутанной ткани составляет от 20 до 80 г/м². 4. Фильтр по любому предшествующему пункту, отличающийся тем, что гидроперепутанная ткань получена в процессе гидроперепутывания, которому подвергли прочес, содержащий от 1 до 10 слоев параллельно расположенных волокон. 5. Фильтр по п.4, отличающийся тем, что прочес содержит от 2 до 10 слоев и волокна в слоях расположены под углом одно к другому. 6. Фильтр по любому предшествующему пункту, отличающийся тем, что гидроперепутанная ткань получена в процессе гидроперепутывания, которому подвергли прочес, содержащий один или более слоев параллельно расположенных волокон и слой бумаги. 7. Фильтр по любому предшествующему пункту, отличающийся тем, что волокна лиоцелла фибриллированы. 8. Фильтр по любому предшествующему пункту, отличающийся тем, что гидроперепутанная ткань состоит в основном из волокон лиоцелла. 9. Фильтр по любому предшествующему пункту, отличающийся тем, что он является монофильтром. 10. Фильтр по любому предшествующему пункту, отличающийся тем, что волокна лиоцелла получены в процессе, включающем стадию экструзии раствора целлюлозы из растворителя, содержащего N-оксид третичного амина, в водную коагулирующую ванну. 11. Сигарета, отличающаяся тем, что она содержит фильтр по любому предшествующему пункту.