Способ изготовления фильтрующего штранга из ацетат-целлюлозного волокна Российский патент 2019 года по МПК A24D3/10 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к способу изготовления фильтрующего штранга из ацетат-целлюлозного волокна для его использования в сигаретном фильтре, так называемого фильтрующего ацетатцеллюлозного жгута.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Ацетатцеллюлозный жгут хорошо известен в качестве материала сигаретного фильтра. При изготовлении жгута ацетат-целлюлозу растворяют в органическом растворителе и тем самым приготавливают прядильный раствор.

Прядильная машина содержит множество прядильных шахт. Каждая прядильная шахта имеет фильеру, имеющую большое количество прядильных отверстий. Каждая прядильная шахта экструдирует прядильный раствор из большого количества прядильных отверстий, и при этом формируется большое количество нитей (филамент). Большое количество нитей собирают вместе с формированием волокна пряжи. Жгут изготавливается посредством объединения в жгуты пряжи из всех прядильных шахт вместе и придания извитости этой пряже. При изготовлении сигаретного фильтра из такого жгута изготавливается стержень фильтра. Стержень фильтра изготавливается следующим образом: распускают или "распушивают" жгут; добавляют пластификатор, такой как триацетин, к жгуту, который открывают; формируют жгут цилиндрической формы; и обертывают цилиндрический жгут в сигаретную бумагу.

Сигаретный фильтр изготавливают посредством нарезки стержня фильтра при заданной длине.

Согласно традиционным технологиям изготовления ацетатцеллюлозного жгута как правило, в качестве основы органического растворителя используется ацетон (СН₃СОСН₃) или ацетон с добавкой до 20% этилового спирта (С₂Н₅ОН) в смеси до 5% воды (Н₂О), а ацетат-целлюлозу используют со степенью полимеризации (СП) до 300, патентные документы [1-2].

Например, в патенте [1] использованный ацетат целлюлозы имел ацетильное число 55,4 и степень полимеризации (СП) 220. Полученный из ацетата целлюлозы прядильный раствор на основе ацетона 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 3,3Y38500. Это обозначение спецификации означает: филаментное денье 3,3, а общее денье жгута 38500, при форме поперечного сечения целлюлозно-ацетатных филаментов Y.

Например, в патенте [2] сказано, что: «фильтрующую способность можно значительно увеличить, используя тонкие волокна, которые обеспечивают увеличенную площадь поверхности волокон при таком же весе волокон. Но волокно из ацетата целлюлозы, формованное из растворителя, имеется на рынке лишь при диаметре волокон 13 мкм. Для получения более тонких волокон из ацетата целлюлозы, т.е. диаметром 10 мкм или менее потребовалось бы формование из расплава пластифицированной смолы на основе ацетата целлюлозы; однако, использование пластификатора в количестве, необходимом для прямого формования таких тонких волокон из ацетата целлюлозы, имело бы результатом получение очень слабых и практически бесполезных волокон. К сожалению, волокна из ацетата целлюлозы, формируемые из расплава, технически можно вытягивать лишь при относительно небольших степенях вытяжки до того, как волокна разорвутся во время обработки. Невозможность формовать и обрабатывать очень тонкие волокна из ацетата целлюлозы накладывают практические пределы на фильтрующие способности этого материала при производстве фильтров для табачного дыма.»

Т.о. на использование ацетона как растворителя накладываются физико-химические ограничения на формование более тонких волокон из растворов ацетата целлюлозы, т.к. уменьшение вязкости его растворов с ростом температуры ограниченны низкой температурой кипения.

ДОКУМЕНТЫ ПРЕДШЕСТВУЮЩЕГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ ПАТЕНТНЫЕ ДОКУМЕНТЫ

Патентный документ 1: Патент России RU 2083146 «Способ изготовления жгута из ацетата целлюлозы (вариант), сигаретный фильтр (варианты)», Хуберт Клус и Гюнтер Хайн, патентообладатель: Аустриа Табакверке АГ (AT), дата публикации 10.07.1997 г.

Патентный документ 2: Патент России RU 2127986, «Фильтрующее средство для табачного дыма, фильтрующий стержень, сигарета и способ изготовления фильтрующего средства для табачного дыма (варианты)», Ричард Бергер (US), патентообладатель: Америкен Фильтрона Корпорейшн (US), дата публикации 27.03.1999 г..

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ЗАДАЧА, РЕШАЕМАЯ ИЗОБРЕТЕНИЕМ

Настоящее изобретение предлагает способ изготовления фильтрующего штранга из ацетат-целлюлозного волокна с использованием малотоксичного растворителя, состав которого отличается более высокой температурой кипения и меньшей испаряемостью по сравнению с ацетоном, что позволяет использовать для изготовления прядильного раствора ацетат-целлюлозу с повышенной степенью полимеризации и соответственно уменьшить элементарное денье волокон, что увеличивает фильтрующие свойства сигаретного фильтра. Более конкретно, настоящее изобретение предлагает при изготовлении фильтрующего штранга из ацетат-целлюлозного волокна использовать малотоксичный растворитель из смеси [близкой к азеотропной] этилацетата с изопропиловым или этиловым спиртом, позволяющий использовать для приготовления прядильного раствора ацетат-целлюлозу со степенью полимеризации до 350, что позволяет увеличить фильтрующие свойства сигаретного фильтра за счет формирования ацетат-целлюлозного волокна с элементарным денье менее 1,5.

СРЕДСТВА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ

Автор настоящего изобретения обнаружил, что для изготовлении фильтрующего штранга из ацетат-целлюлозного волокна для растворения вторичной ацетатцеллюлозы со степенью полимеризации (СП) до 350 можно использовать малотоксичный растворитель, состоящий из смеси [близкой к азеотропной] этилацетата (СН₃СООС₂Н₅) с изопропиловым (СН₃СН₂(ОН)СН₃) или этиловым спиртом (С₂Н₅ОН) с добавлением до 5% воды (Н₂О) с последующим экструдированием прядильного раствора из большого количества прядильных отверстий и получением ацетатцеллюлозного жгута в прядильной машине.

В частности, настоящее изобретение заключается в следующем.

(1) Способ изготовления фильтрующего штранга из ацетат-целлюлозного волокна, предусматривающий использование растворителя ацетат-целлюлозы, состоящего из смеси [близкой к азеотропной] этилацетата (СН₃СООС₂Н₅) с изопропиловым (СН₃СН₂(ОН)СН₃) или этиловым спиртом (С₂Н₅ОН) с добавлением воды (Н₂О).

(2) Способ по п. (1), в котором основу растворителя составляет смесь этилацетата (СН₃СООС₂Н₅) с изопропиловым спиртом (СН₃СН₂(ОН)СН₃) в соотношении в массовой пропорции от 75:25 до 85:15%, с добавлением до 5% воды (Н₂О) к этой смеси.

(3) Способ по п. (1), в котором основу растворителя составляет смесь этилацетата (СН₃СООС₂Н₅) с этиловым спиртом (С₂Н₅ОН) в соотношении в массовой пропорции от 70:30 до 85:15%, с добавлением до 5% воды (Н₂О) к этой смеси.

ЭФФЕКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение может предложить состав малотоксичного растворителя ацетат-целлюлозы, позволяющий формировать ацетат-целлюлозное волокно с более низким элементарным денье из вторичной ацетатцеллюлозы со степенью полимеризации (СП) до 350, что улучшает свойства сигаретного фильтра, а именно: повышает удерживающую способность, уменьшает выход смолы и никотина, уменьшает вес фильтра и потребление волокна.

ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

При изготовлении фильтрующего штранга из ацетат-целлюлозного волокна согласно настоящего изобретения используется эффективный растворитель ацетат-целлюлозы, состоящий из смеси [близкой к азеотропной] этилацетата с изопропиловым или этиловым спиртом, что дает предпосылки для получения более тонкого и прочного ацетат-целлюлозного волокна, что позволяет улучшить потребительские качества сигаретного фильтра.

Растворитель используемый для изготовления прядильного раствора согласно настоящему изобретению имеет низкую токсичность на всем диапазоне эксплуатационных температур прядильной машины. Таким образом, эффективность прядения можно поддерживать без риска отравления.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

Способ изготовления фильтрующего штранга из ацетат-целлюлозного волокна для его использования в сигаретном фильтре предусматривает применение растворителя по своим физико-химическим свойствам близким к ныне используемым растворителям, и т.о. изготовленный на основе предлагаемого растворителя прядильный раствор может быть применен в используемых промышленностью прядильных машинах.

Настоящее изобретение относится к способу изготовления фильтрующего штранга из ацетат-целлюлозного волокна для его использования в сигаретном фильтре, так называемого фильтрующего ацетатцеллюлозного жгута. Ацетатцеллюлозный жгут для использования в сигаретном фильтре по настоящему изобретению изготавливается из прядильного раствора, получаемого путем растворения вторичной ацетатцеллюлозы со степенью полимеризации (СП) до 350 в малотоксичном растворителе, состоящем из смеси [близкой к азеотропной] этилацетата (СН₃СООС₂Н₅) с изопропиловым (СН₃СН₂(ОН)СН₃) или этиловым спиртом (С₂Н₅ОН) с добавлением воды (Н₂О) с последующим экструдированием прядильного раствора из большого количества прядильных отверстий и получением ацетатцеллюлозного жгута в прядильной машине. Предлагаемый состав растворителя позволяет увеличить фильтрующие свойства сигаретного фильтра за счет формирования ацетат-целлюлозного волокна с диаметром нити менее 10 мкм. 2 з.п ф-лы.

1. Способ изготовления фильтрующего штранга из ацетат-целлюлозного волокна для его использования в сигаретном фильтре, состоящий в получении прядильного раствора, получаемого путем растворения вторичной ацетат-целлюлозы в органическом растворителе с добавлением воды (Н₂О) с последующим экструдированием прядильного раствора из большого количества прядильных отверстий и получением ацетатцеллюлозного жгута в прядильной машине, отличающийся тем, что в качестве растворителя ацетатцеллюлозы используют смесь [близкую к азеотропной] этилацетата (СН₃СООС₂Н₅) с изопропиловым (СН₃СН₂(ОН)СН₃) или этиловым спиртом (С₂Н₅ОН) с добавлением воды (Н₂О).

2. Способ по п. (1), в котором основу растворителя составляет смесь этилацетата (СН₃СООС₂Н₅) с изопропиловым спиртом (СН₃СН₂(ОН)СН₃) в соотношении в массовой пропорции от 75:25 до 85:15%, с добавлением до 5% воды (Н₂О) к этой смеси.

3. Способ по п. (1), в котором основу растворителя составляет смесь этилацетата (СН₃СООС₂Н₅) с этиловым спиртом (С₂Н₅ОН) в соотношении в массовой пропорции от 70:30 до 85:15%, с добавлением до 5% воды (Н₂О) к этой смеси.