Фильтр и способ его изготовления Советский патент 1993 года по МПК A24D3/04 

Изобретение касается фильтров, в частности сигаретных фильтров, содержащих порошкообразный сорбент, например, активированный уголь, силикагель, сепиолит. окись алюминия, ионообменные материалы и другие аналогичные вещества.

В соответствии с настоящим изобретением стержневой фильтр включает в себя нити и/или тонкие полоски, предварительно покрытые порошкообразным сорбентом, которые помещены в гильзу, например, в гильзу, полученную методом экструзии, или в гильзу с клеевым продольным швом. В общем случае нити и/или тонкие полоски материала-носителя в готовом фильтре ориентированы по длине гильзы.

Для фиксации порошкообразного сорбента на нитях и/или узких полосках подходят горячие клей, полиэтиленгликоль с высокой температурой плавления или клеи эмульсионного типа, например, поливини- лацетат. В фильтрах, воплощающих в себе принципы настоящего изобретения, можно

в качестве горячих клеев применять различные полиэфирные клеи. Применяемый для изготовления фильтров порошкообразный сорбент может быть однородным или смешанным, либо в смеси с другими материалами.

Стержневой фильтр из покрытых сорбентом нитей и/или тонких полосок в соответствии с настоящим изобретением может им.еть трубчатую форму и в этом случае он может им.еть сердечник. Такой сердечник может быть изготовлен из традиционного для сигаретных фильтров материала (например, из филаментной пакли, штапельного волокна или гофрированной бумаги), в виде открытой на концах трубки: или из непроницаемого или слабопроницаемого материала, который способствует созданию на композиционном фильтре требуемого перепада давления, но не обладающего фильтрационным эффектом.

Гильзы для фильтров, воплощающих в себе принципы настоящего изобретения,

(Л

С

00

со

Ј

сь

4 OD

СА

можно изготавливать из проницаемого или непроницаемого для дыма материала. В любом случае гильза может быть изготовлена из перфорированного материала. Если частицы порошкообразного сорбента, покры- вающего нити и/или узкие полоски материала-носителя, сами покрыты клеем (например, горячим клеем), покрытые нити и/или узкие полоски прочно соединяются между собой, образуя стержень, который сохраняет свою форму и без гильзы, Желательно, чтобы клеевое покрытие материала- носителя было дискретным (в случае применения порошкообразного клея) так, как в этом случае клей не оказывает чрезмерного влияния на свойства порошкообразного сорбента. Следует отметить, что даже при склеивании покрытых сорбентом нитей и/или узких полосок, в общем случае предпочтительно помещать такой фильтр в гильзу.

Покрытые порошкообразным сорбентом нити можно соединять вместе и оборачивать в стержень с использованием традиционного оборудования. Способ изготовления фильтров, воплощающий в себе принципы настоящего изобретения, предусматривает приготовление покрытых порошкообразным сорбентом нитей и/или узких полосок материала-носителя, объединение нитей и/или полосок в пучок с образованием сплошного или трубчатого стержня (в общем случае с образованием гильзы), и резку полученного стержня на части определенной длины, что может осуществляться непрерывно в условиях поточного производства с использованием традиционного оборудования для изготовления фильтров. При изготовлении трубча- тых фильтров объединение нитей и/или узких полосок материала-носителя может производиться на оправке. Если требуется, чтобы такой трубчатый фильтр имел сердечник, последний может формоваться одновременно с образованием и оберткой трубчатого фильтра из покрытых порошкообразным сорбентом нитей и/или узких полосок материала-носителя. В данном случае также может быть использовано традиционное оборудование для поточного производства сигаретных фильтров.

Нити и/или узкие полоски материала- носителя можно покрыть клеем (например, протягиванием через ванну или какой-либо другой источник активного клея) с последующим нанесением на нити порошкообразного сорбента (например, пропусканием покрытых клеем нитей через резервуар с сорбентом, псевдоожиженный слой сорбента, циркулирующий поток сорбента), когда

1

10

20

5

.

35

45

50

клей находится в активном состоянии, в процессе непрерывного поточного производства. В отличие от такого полного непрерывного технологического процесса Можно выделить изготовление покрытых клеем нитей и/или узких полосок в отдельное производство, либо получать такой полуфабрикат со стороны, а затем производить активацию клея (например, путем соответствующего нагревания) и нанесение на нити порошкообразного сорбента в условиях непрерывного поточного производства фильтров. Равномерность нанесения клея (например, при пропускании нитей через ванну с жидким поливинилацетатом) может быть достигнута применением специальных операций, например, пропусканием покрытых клеем нитей через калиброванное отверстие, по краю лопатки или между лопатками. В общем случае желательно, чтобы количество порошкообразного сорбента на покрытых клеем нитях и/или узких полосках было максимальным, что конечно определяется несколькими факторами, например, размерами частиц, периметром нитей или узких полосок и т.д.

В соответствии с принципами настоящего изобретения покрытые добавками нити предпочтительнее узких полосок. Покрытые добавками нити можно использовать для формирования стержневых фильтров в любом требуемом количестве, например, один стержень может быть образован из 20 и более нитей.

В большинстве случаев для образования стержневого фильтра достаточно не более 15 нитей.

Так, например, в состав фильтра может входить 5-10 нитей, предпочтительно в широких пределах (наприимер 0,25-2,0 мг/мм). Общее содержание добавки в фильтре в зависимости от требуемых характеристик фильтра при его длине 20 мм может находиться в пределах 25-200 мг.

Общее содержание сорбента в фильтре можно регулировать соответствующим выбором числа нитей и/или количества сорбента на каждой нити. При нанесении на нити и/или узкие полоски большого количества сорбента можно получать фильтры, почти полностью состоящие из порошкообразного сорбента, которые, однако, лишены недостатков порошков фильтров традиционного типа. Фильтры, воплощающие в себе принципы настоящего изобретения, могут включать в свой состав небольшие количества дополнительных материалов, отличных от упомянутых выше (например, волокно, нити, порошкообразные вещества и добав- ки), однако предпочтительно, чтобы фильтр

состоял только из связанного с нитями и/или узкими полосками сорбента (если не считать наружную обертку фильтра и сердечник, в случае его использования).

В зависимости от требований к фильтрам параметры материалов, из которых они изготавливаются, могут изменяться в широких пределах. К таким параметрам, когда в качестве носителя сорбента используются нити, относится отношение веса нитей к их длине, размеры частиц сорбентов и т.д. В качестве носителя добавки могут быть использованы нити толщиной приблизительно 1000 или 500 дтекс. Размеры частиц активированного угля могут составлять 12/30 меш. {Британский стандарт) или 30/70 меш.

В предлагаемых фильтрах могут быть использованы нити или узкие полоски из любого безвредного материала. Для фильтров могут быть использованы текстильные нити или узкие полоски из моноволокна, пряжа, шнур, тканая или нетканая лента. Подходящим материалом для использования в качестве носителя сорбента могут быть использованы швейные нитки, обладающие высокой равномерностью. В предлагаемых фильтрах могут быть одновременно использованы нити различного рода как натуральные, так и синтетические. Так, в качестве носителя сорбента могут быть использованы нити из района, найлона и полиэфира, однако, это не исключает возможности применения хлопчатобумажных нитей, в частности, из мерсеризованного хлопка.

В состав порошкообразного сорбента могут входить ароматизаторы или какие-либо другие материалы, содержащие ароматизирующие вещества.

Изобретение позволяет включать активированный уголь и другие порошкообразные сорбенты в состав сигаретных фильтров с использованием традиционного технологического оборудования без какой-либо модернизации, которое позволяет простое и точное регулирование количества фиксируемого на носителе сорбента. Фильтры, воплощающие в себе принципы настоящего изобретения, обеспечивают порошкообразному сорбенту, связанному с нитями иУ или узкими полосками материиала-носителя, максимальную эффективность в отношении фильтрации табачного дыма, задерживая в процессе курения парообразные компоненты дыма.

Предлагаемые фильтры можно производить в виде непрерывного стержня с последующим разрезанием на элементы соответствующей длины. Каждый такой элемент без какой-либо обертки может быть использован в качестве сигаретного фильтра (например, в случае тонких сигарет, окружность которых обычно составляет около

18 мм), однако предпочтительно такие элементы включать в состав сложных сигаретных фильтров (например, двойных или тройных фильтров). Предпочтительно предлагаемый элемент использовать в сочета0 нии с концевым элементом обычного типа, например, с элементом из ацетилцеллюлоэ- ного волокна.

В примерах 1-4 для изготовления фильтров использовались нити из полиэфира или

5 найлона толщиной приблизительно 550 дтекс, предварительно покрытые клеем. В качестве порошкообразного сорбента был использован активированный уголье размерами частиц 12/12 меш. (Британский стан0 дарт). Во всех примерах пучок нитей, число которых указано, протягивали через ванну с жидким поливинилацетатным клеем с выравниванием слоя клея, а затем покрытые клеем нити пропускали через циркулирую5 щий поток активированного угля для образования на нитях требуемого слоя адсорбента. Покрытые активированным углем нити затем подавали на обычную оберточную машину, которая объединяла нити в

0 плотный пучок и производила обертку пучка перфорированным материалом Ecusta Heat Seal. На выходе машины непрерывная заготовка разрезалась на элементы определенной длины. Параметры фильтров и тех5 нологии их изготовления приведены в табл.1. Перепады давления на образцах фильтров измерялись на закрытых фильтрах, т.е. только с открытыми концами. Перепады давления измерялись в мм водяного

0 столба (мм вод.ст.).

Рабочие характеристики фильтров в отношении задержки паровых компонентов табачного дыма определялись на фильтрах из примеров 3 и 4 при длине фильтра не 60

5 мм, а 15 мм. 15-миллиметровые фильтры закрепляли на промышленных тонких сигаретах и испытывали на стандартной курительной машине в стандартных условиях. Измерения производились на фильтрах с

0 закрытой боковой поверхностью. Определение количеств, задерживаемых фильтрами веществ осуществлялось хроматографиче- ски. В табл.2 приведены относительные величины задерживающей способности

5 закрытых фильтров, полученные с использованием контрольных образцов.

П р и м е р 5. Способом, описанным в примерах 1-4, изготовлены образцы фильтров длиной 90 мм и окружностью 24.13 мм, образованные из 12 полиэфирных нитей

(Trevlza 550 дтекс), покрытых жидким пол- иаииилацетатным клеем {Borden Plastiflex А401) и порошкообразным активированным углем (Chemovlzon SCO с размерами частиц 12/30 меш (брит, стандарт). Образцы имели двойную обертку из пористого материала Ecusta. Количество активированного угля в образцах составляло 13,6 кг на миллиметр длины образца. Перепад давления на фильтре длиной 90 мм составлял 38 мм вод.ст.

Пример 6. Для изготовления тройных фильтров 90-миллиметровые образцы, описанные в примере 5, были разрезаны на элементы длиной 15 мм. Эти элементы были с чередованием соединены встык элементами длиной 12 мм из ацетилцеллюлозного волокна (волокно 5 денье, пакля 30 х 303 денье) без обертки. Полученные таким образом заготовки были обернуты пористым материалом Ecusta на обычно оберточной машине и разрезаны посредине 12-миллиметровых участков из ацетилцеллюлозы. в результате чего были получены заготовки тройных фильтров, включающие 15-миллиметровую среднюю часть из материала, описанного в примере 5, и две концевые 6-миллиметровые части из ацетилцеллюлозы. Длина каждого такого тройного фильтра составляла 27 мм, а окружность - 24,42 мм. Содержание активированного угля в одном тройном фильтре составляло 204 мг. Измеренный перепад давления на тройных фильтрах составлял 28 мм вод.ст. Фильтры задерживают 40,5% смолы и 25,6% никотина. Количества различных, задерживаемых фильтрами паровых компонентов указаны в табл.2.

В фильтрах, описанных в примерах 5 и 6, применена обертка из пористого материала, однако это обстоятельство не существенно.

Для обертки фильтров могут быть использованы пористые, непроницаемые и перфорированные материалы.

В примерах 5 и 6 перепад давления, задерживающая способность фильтров измерялись на закрытых образцах, как и в случаях, описанных в примерах 1-4.

Несмотря на то, что настоящее изобретение было описано на примерах его реализации в сигаретных фильтрах, должно быть понятно, что изобретение таким применением не ограничивается и может быть использовано в фильтрах другого назначения.

Формула изобретения 1.Фильтр, содержащий множество волокнистых элементов-носителей с порошкообразным сорбентом, отличающийся

тем, что фильтр состоит преимущественно из указанного порошкообразного сорбента, волокнистые элементы-носители представляют собой продольно сцентрированные нити и/или полоски, каждая из которых

предварительно покрыта связанным с ними сорбентом, при этом носители собраны в пучок в количестве до 20 штук в форме стержня или трубки.

2.Фильтр по п. 1,отличающийся

тем, что при выполнении фильтра в форме трубки, последняя снабжена сердечником, 3.Фильтр по пп.1 или 2, отличающийся тем, что он выполнен из 5-12 нитей. 4.Фильтр по п.1 или 2, или 3, от л и ч эю щ и и с я тем, что порошкообразный сорбент содержит гранулы активированного угля.

5.Фильтр по п.1 или 2, или 3, или 4, о т л и- чающийся тем, что состоит из двух частей,

соединенных встык и сцентрированных в продольном направлении.

б.Способ изготовления фильтра, содержащего волокнистые элементы-носители с порошкообразным сорбентом, включзющий пропускание волокнистых элементов- носителейчерезисточник порошкообразного сорбента, формирование и разрезание на отрезки заданной длины, отличающийся тем, что

осуществляют непрерывную подачу и пропускание разделенных элементов-носителей в виде нитей и/или полосок, каждая из которых покрыта активным клеящим веществом, через источник порошкообразного

сорбента для их покрытия сорбентом с последующими центрированием элементов- носителей и непрерывным объединением для формирования стержня или трубки. 7.Способ по п.6, отличающийся

тем, что через источник порошкообразного сорбента пропускают одновременно множество элементов-носителей,

8.Способ по пп.6 и 7, от л и ч а ю щи й- с я тем, что нити или полоски объединяют

вместе вокруг оправки для получения трубчатой формы.

9.Способ по пп.6 и, отличающий- с я тем, что нити или полоски объединяют вместе на непрерывно подаваемом сердечнике,

Т а б л и ц а 1

Использование: для сигаретных фильтров, содержащих порошкообразный сорбент, например, активированный уголь, силикагель, сепилиот, окись алюминия, ионообменные материалы и другие аналогичные вещества. Сущность изобретения: фильтр состоит из элементов-носителей в виде нитей или полосок, каждая из которых предварчительно покрыта активным клеящим веществом и порошкообразным сорбентом. Нити и/или полоски объединены вместе в сплошной или трубчатый стержень, помещенный в гильзе. Во время объединения в. трубчатую форму внутрь может быть помещен сердечник. 2 с. и 7 з.п.ф-лы, 2 табл.

Задерживающая способность фильтров

Таблица2