Фильтр и способ его изготовления

(72) Джон ЧарлтЭрнест Брайан Х(56) Патент СССРкл, А 24 О 3/02 ч. 30онентс, Лимитед (6он. Пол Франсис Кейес (ОВ)й. 262772.964 арк ОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕ 4) ФИЛЬТР ИИЯ ть различгорячих клеев применя фирные клеи, Примен ния фильтров порошк ожет быть однородны ибо в смеси с другими м в качестве ные полиэ изготовле сорбент м шанным, л ми. емыи для образный м или сме- атериалаающих ретени ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) Изобретение касается фйльтров, в частности сигаретных фильтров, содержащих порошкообразный сорбент, например, активированный уголь. силикагель, сепиолит, окись алюминия, ионообменные материалй 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, 8 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, поливинилацетат, В фильтрах, воплощающих в себе принципы настоящего изобретения, можно(57) 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 обьединены 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,Стержневой фильтр из покрытых сорбентом нитей и/или тонких полосок в соответствии с настоящим изобретением может иметь трубчатую форму и в этом случае он может иметь 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, воплощ в себе принципы настоящего изоб я, 1834648можно изготавливать из проницаемого или непроницаемого для дыма материала. В любом случае гильза может быть изготовлена из перфорированного материала. Если частицы порошхообраэного сорбента, покрывающего 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 трубчатых 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 порошкообраэным 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), когда55 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 добавки), однако предпочтительно, чтобы фильтр клей находится в активном состоянии, в процессе непрерывного поточного производства, В отличие от такого полного непрерывного технологического процесса Можно 5 выделить изготовление покрытых клеем ни. тей 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 порошкообраэного 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 можетвходить 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 45находиться в пределах 25 - 200 мг.Общее содержание сорбента в фильтреможно 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, лишены10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 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 аироких 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 иэ 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 различнаго 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 ароматиэирующие 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 сорбенэу, связанному с нитями и/1 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 испольэовать в сочетании с концевым элементом обычного типа, например, с элементом из ацетилцеллюлоэного волокна.В примерах 1 - 4 для изготовления фильтров использовались нити из полиэфира или найлона толщиной приблизительно 550 дтекс, предварительно покрытые клеем. В качестве порошкообразного сорбента был использован активированный уголь с размерами частиц 12/12 меш. (Британский стандарт). 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 циркулирующий поток активированного угля для образования на нитях требуемого слоя адсорбента. Покрытые активированным углем нити затем подавали на обычную оберточную машину, которая объединяла нити в плотный пучок и производила обертку пучка перфорированным материалом "Есизта Неат ЯеаГ, На выходе машины непрерывная заготовка разреэалась на элементы определенной длины, Параметры фильтров и технологии 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 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 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 закрытой боковой поверхностью. Определение количеств, задерживаемых фильтрами веществ осуществлялось хроматографически. В табл.2 приведены относительные величины задерживающей способности "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(Тгечка 550 дтекс), покрытых жидким поливинилацетатным клеем (Вогбеп РЬзт 01 ехА 401) и порошкообразным активированным углем (Спеаоч 1 аоп %СО с размерами частиц 12/30 меш (брит. стандарт). Образцы имели 5 двойную обертку из пористого материала "Есизта". 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. 10П р и м е р 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 элемента ми длиной 12 мм из ацетилцеллюлозного волокна (волокно 5 денье, пакля 30 х 303 денье) беэ обертки. Полученные таким образом заготовки были обернуты пористым материалом "Есцзта" на обычно оберточной 20 машине и разрезаны посредине 12-миллиметровых участков из ацетилцеллюлоэы, в результате чего были получены заготовки тройных фильтров, включающие 15-миллиметровую среднюю часть из материала, 25 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 30 тройном фильтре составляло 204 мг. Измеренный перепад давления на тройных фильтрах составлял 28 мм вод.ст. Фильтры задерживают 40,50 смолы и 25,6 никотина, Количества различных, задерживаемых 35 фильтрами паровых компонентов указаны в табл,2,В фильтрах, описанных в примерах 5 и 6, применена обертка из пористого материала, однако это обстоятельство не сущест вен но.Для обертки фильтров могут быть использованы пористые, непроницаемые и перфорированные материалы.В примерах 5 и 6 перепад давления, 45 задерживающая способность фильтров измерялись на "закрытых" образцах, как и в случаях, описанных в примерах 1 - 4. Несмотря на то, что настоящее изобре тение было описано на примерах его реализации в сигаретных фильтрах, должно бытьпонятно, что изобретение таким применением не ограничивается и может быть использовано в фильтрах другого назначения,Формула изобретения 1.Фильтр, содержащий множество волокнистых элементов-носителей с порошкообраэным сорбентом, о т л и ч а ю щ и й с я 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 и 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что при выполнении фильтра в форме трубки, последняя снабжена сердечником,З.Фильтр по пп,1 или 2, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что он выполнен из 5-12 нитей.4,Фильтр по п.1 или 2, или 3, о т л и ч аю щ и й с я тем, что порошкообразный сорбент содержит гранулы активированного угля.5. Фильтр по п.1 или 2, или 3, или 4, о т л ич а ю щ и й с я тем, что состоит из двух частей, соединенных встык и сцентрированных в продольном направлении.6,Способ изготовления фильтра, содержащего волокнистые элементы-носители с порошкообразным сорбентом, включающий пропускание волокнистых элементов- носителей через источник порошкообраэного сорбента, формирование и разрезание на отрезки заданной длины, о т л и ч а ю щ и й с я 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, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что через источник порошкообразного сорбента пропускают одновременно множество элементов-носителей,8.Способ по пп,6 и 7, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что нити или полоси объединяют вместе вокруг оправки для получения трубчатой формы.9 Способпо ппби 7,отл ич а ю щи йс я тем, что нити или полоски обьединяют вместе на непрерывно подаваемом сердечнике.1834648 Таблица 1 Таблица 2 Задерживающая способность фильтров Составитель А.Ульяновадактор В.Трубченко Техред М.Моргентал Корр,Ревск оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина Заказ 2692 Тираж Подписное 8 НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5