CS199943B1

CS199943B1 - Filter element in cigarette filters and method of its manufacture

Info

Publication number: CS199943B1
Application number: CS20678A
Authority: CS
Inventors: Radko Krcma; Josef Jansta
Original assignee: Radko Krcma; Josef Jansta
Priority date: 1978-01-10
Filing date: 1978-01-10
Publication date: 1980-08-29

Description

Vynález se týká filtrační vložky do cigaretových filtrů ze zhuštěného nebo pojeného pramene nekonečných vláken a dále způsobu výroby této vložky.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a filter cartridge for cigarette filters of a densified or bonded strand of continuous filaments, and to a method of making the cartridge.

Výroba cigaretových textilníc’; filtrů se doposud principiálně provádí dvěma základními způsoby, a to jednek pojením pavučiny nebo rouna ze střiže základních textilních vláken, nejčastěji viskózy, roztoky nebo disperzemi pojiv, jako polyvinylalkoholu, derivátů celulózy, celulózy, vinylových polymerů apod. Pojené rouno se pak řeže na pás o předepsané hmotnosti, svinuje do podoby nekonečné tyčinky a dalším mechanizovaným postupem, počínaje obalením cigaretovým papírem, podélným slepením okrajů a řezáním se zhotoví filtrační vložky, vkládané pak do zařízení na výrobu cigaret. Druhý způsob výroby vychází ze zpracování pramene nekonečných vláken /kabílku/, převážně z acetátu celulózy, který se vystaví vlivu rozpouštědla, zobjemní s pojí vlivem tepla, načež se podobně jako v prvém případě svine, obaluje cigaretovým papírem, slepuje a řeže na filtrační vložky.Manufacture of cigarette textiles'; In principle, the filters are performed in two basic ways, namely by bonding a web or web of staple fibers of basic textile fibers, most often viscose, solutions or dispersions of binders, such as polyvinyl alcohol, cellulose derivatives, cellulose, vinyl polymers, etc. of the prescribed weight, it is rolled into an endless rod and by another mechanized procedure, starting with wrapping with cigarette paper, longitudinal gluing of the edges and cutting, the filter inserts are then inserted into the cigarette making machine. The second method is based on the processing of a strand of filaments, predominantly cellulose acetate, which is exposed to the solvent, is heat-bonded, then wrapped, as in the first case, with cigarette paper, glued and cut into filter cartridges.

Dále jsou známy ještě jiné způsoby výroby cigaretových filtračních vložek. Podle USA _ petentu č. 3 346 682 se svazek hedvábí pomocí trysek vrhá na vibrující desku, na níž se rozprostře tak, že vlákna jsou orientována nahodile všemi směry. Takto vytvořené rouno se pak lisuje θ řeže ne pásky, které se dále zpracují. Dosaženou orientací vláken se má zvýšit objemnost a tím i prodyšnost. Podle USA patentu č. 3 339 560 tvoří cigaretový filtr syntetická vlákně o větší délce, než činí poloměr cigaretové dutinky. Vlákna jsou pojena vybra199943Further, other methods of making cigarette filter cartridges are known. According to U.S. Patent No. 3,346,682, a silk bundle is projected onto a vibrating plate on which it is spread so that the fibers are randomly oriented in all directions. The web thus formed is then pressed and cut into strips for further processing. The achieved fiber orientation is intended to increase bulkiness and hence breathability. According to U.S. Pat. No. 3,339,560, the cigarette filter is a synthetic fiber of greater length than the radius of the cigarette tube. The fibers are bonded to the selected one

198943 nými typy pojiv podle druhu použitých vláken. Několik patentů, například USA ě. 3 349 780 a δ. 3 347 247, chrání použití aktivního uhlí, naneseného na povrchu vláken a pojení různými druhy pojiv, podílem termoplastů nebo působením bobtnedel. K pojení pramenů nekonečných vláken je také známo používat práškových pojiv, které se do pramene vpravují ještě před svinutím a balením do cigaretového papíru. Po nařezání na filtrační vložky se na prášková pojivá působí parami rozpouštědla, které pojivo zbobtnají a vyvolají adhezi. Údajně ee tek podle britského patentního spisu č.l 056 249 zlepšuje prodyšnost.198943 types of binders according to the type of fibers used. Several patents, for example USA. 3 349 780 and δ. No. 3,347,247, protects the use of activated carbon deposited on the fiber surface and bonding by various kinds of binders, thermoplastics, or bobtnedel. It is also known to use powder binders to be bonded to the sliver prior to being rolled up and wrapped in cigarette paper. After cutting into filter cartridges, powder binders are treated with solvent vapors that swell the binder and cause adhesion. Reportedly, British Patent No. 1,056,249 improves breathability.

Požadavky, které jsou kladeny na cigaretové filtry, se daří plnit známými způsoby jen z části. Všeobecně platí, že postupy, založené na zpracování vláken ve formě stříže, nesplňují především základní požadavek na stejnoměrnost, která ovlivňuje plynulost e bezporuchovost výroby na výrobních linkách, pracujících rychlostí nad 50 m/min, kdy každé přerušení je provázeno velkými provozními ztrátami. Stejnoměrnost filtračních vložek prvotně závisí na stejnoměrnosti pavučiny, případně rouna, u nichž se zřídka pohybuje pod 10 % variačního koeficientu. Kromě toho velký počet konců vláken u stříže vede k tomu, že z řezaných filtračních vložek se některé krátké zbytky vláken uvolňují. Snaha odstranit tento nedostatek zvýšením podílu pojivá nevede k cíli, nebot s obsahem pojivá klesá nežádoucím způsobem prodyšnost. Snaha využívat k výrobě filtračních vložek stříže je motivována především zájmem o využití ekonomicky výhodných a přístupných voekózových vláken. V tomto případě však kromě zmíněných nedostatků ae projevuje i nežádoucí sorpční schopnost viskózy. Filtr s vložkou z viskozových vláken totiž nežádoucím způsobem zbavuje cigaretový kouř vody a vyvolává nepříjemný štiplavý pocit při kouření. Proto například USA patent č. 3 342 188 řeší tento problém pokovováním viskozových vláken. Tato cesta pochopitelně ekonomickou efektivnost celé výroby značně zhoršuje.The requirements imposed on cigarette filters are only partially met by known methods. In general, fiber staple-based processes do not primarily meet the basic requirement of uniformity, which affects the continuity and reliability of production on production lines operating at speeds above 50 m / min, with each interruption being accompanied by large operating losses. The uniformity of the filter cartridges primarily depends on the uniformity of the web or web, for which it is rarely below 10% of the coefficient of variation. In addition, a large number of fiber ends at the staple fiber result in some short fiber residues being released from the cut filter mats. Attempting to overcome this deficiency by increasing the binder content does not lead to the goal, as the binder content decreases the breathability undesirably. The effort to use staple filter inserts is motivated mainly by the interest in using economically advantageous and accessible voicose fibers. In this case, however, in addition to the aforementioned drawbacks, e also exhibits an undesirable sorption capacity of viscose. This is because the filter with the viscose fiber insert undesirably removes the cigarette smoke from the water and causes an unpleasant pungent sensation when smoking. Thus, for example, U.S. Patent No. 3,342,188 solves this problem by metallizing viscose fibers. This way, of course, significantly reduces the economic efficiency of the entire production.

Za nejvýhodnější se proto zatím pokládá výroba filtračních vložek z pramene nekonečných vláken, a to z acetátů celulózy, zobjemněného vlivem bobtnadel. Jsou známy závislosti základních vlastností, jako tuhosti, prodyšnosti i filtrační účinnosti pro jednotlivé složky cigaretového kouře na jemnosti vláken z acetátů celulózy i stupni propojení. V souvislosti s tim se dnes nejkvalitnější cigarety prakticky na celém světě vyrábějí s filtry z acetátů celulózy. Výroba samotných vláken z acetátů celulózy má svoje specifické problémy surovinové, energetické i technologické a proto není v celé řadě států 8 vyspělým tabákovým průmyslem vůbec zavedena.Therefore, the manufacture of filter mats from a sliver of continuous filaments, namely cellulose acetate, which has been expanded by swelling agents, is therefore considered to be the most advantageous. There are known dependencies of basic properties, such as stiffness, breathability and filtration efficiency for individual components of cigarette smoke, on the fineness of cellulose acetate fibers and the degree of bonding. In connection with this, today the best quality cigarettes are produced worldwide with cellulose acetate filters. The production of cellulose acetate fibers alone has its specific problems of raw material, energy and technology, and is therefore not introduced by the advanced tobacco industry in many countries.

Uvedené nedostatky řeší podle vynálezu filtrační vložka do cigaretových filtrů ze zhuš těného nebo pojeného pramene nekonečných vláken. Její podstata spočívá v tom, že pramen nekonečných vláken je vytvořen z pásu fibrilované fólie ze syntetických polymerů typu polyamidů, polyesterů a polyolefinů.According to the invention, the above-mentioned drawbacks are solved by a filter insert for cigarette filters of densified or bonded strand of filaments. It is based on the fact that the strand of filaments is formed from a strip of fibrillated film of synthetic polymers such as polyamides, polyesters and polyolefins.

Fibrilované fólie může být dvou nebo vícesložková, přičemž se jednotlivé složky navzájem liší srážlivostí že tepla nebo teplotou tání, jako například dvojice polyamid 6 - polyamid 66, polyester - kopolyester, polypropylen - polyetylén.The fibrillated foil may be two- or multi-component, whereby the components differ from one another by their heat shrinkage or melting point, such as polyamide 6-polyamide 66, polyester-copolyester, polypropylene-polyethylene.

Podle způsobu výroby filtrační vložky podle vynálezu se fibrilované fólie, nařezaná ns definovanou šířku, vede tepelnou zónou srážecí komory, načež ae ochladí a svinuje do tvaru nekonečného pramene.According to the method of manufacture of the filter cartridge according to the invention, the fibrillated foil, cut to a defined width, is passed through the thermal zone of the precipitation chamber and then cooled and coiled to form an endless strand.

188843188843

Fibrilovaná fólie před srážením nebo v průběhu sráženi se stříká nebo impregnuje apretačním přípravkem, vytvářejícím souvislý film, jako například zpěněným vodním roztokem želatiny, derivátů celulózy nebo polyvinylalkoholů.The fibrillated film before or during the precipitation is sprayed or impregnated with a continuous film forming composition, such as a foamed aqueous solution of gelatin, cellulose derivatives or polyvinyl alcohols.

Způsob výroby cigaretových filtračních vložek podle vynálezu řeší hlavní problémy jakosti i ekonomické. Ve srovnání se skupinou cigaretových filtrů, zhotovených ze střížových vláken, jsou prameny z fibrilovaných fólií podstatně stejnoměrnější, neboť jsou kontrolovány přesnosti trysky a přesností jednoduchého řezu na žádanou plošnou hmotnost. Po celém výrobním procesu je stejnoměrnost hmotnosti filtrační vložky pod 3 % var.koef. Pibrilací dojde u fólií k podélnému rozštěpení na jednotlivá vlákna navzájem navazující, takže při řezání vložek nehrozí nebezpečí uvolnění odřezků vláken. Z polymerů se podle vynálezu mohou využívat různé typy především polyestery, polyolefíny a polyamidy. Jejich sorp ční vlastnosti vlivem jemnosti a tvaru vláken, vzniklých štěpením, jsou výraznější' než u vláken kruhového průřezu. Proto se i při použití' typicky hydrofobního polymeru, jakým je polypropylen, dosahuje dobré filtrační účinnosti. Tuto účinnost je možné ještě jednoduchým způsobem regulovet a to vytvořením filmu na povrchu jednotlivých vláken z jiného polymeru, naneseného v podobě roztoku nebo disperze. Trvalé zobjemnění se dosáhne použitím dvousložkových fibrilovaných fólií s jednou složkou vysoce srážlivou. Takto zobjemnělý pramen vláken mé při nízké objemové hmotnosti velkou prodyšnost a také žádoucí vysokou tuhost, která brání přílišnému snížení prodyšnosti stiskem filtru při použití. Proti filtrům z acetátu celulózy mají filtry z fibrilovaných fólií výhodu ve větší a snadno regulovatelné prodyšnosti, větší tuhosti při nižší objemové hmotnosti a tedy i při nižší spotřebě vláken a konečně v ekonomické efektivnosti celé výroby založené na využiti běžných surovinově i technologicky přístupných domácích polymerů. Rovněž celá výroba výchozího pramene z fibriloij»ných fólií je, investičně i výrobně podstatně efektivnější než výroba pramene /kabílku/' z acetátu celulózy.The method of manufacturing cigarette filter cartridges of the invention solves the major quality and economic problems. Compared to a group of cigarette filters made of staple fibers, the strands of fibrillated foils are substantially more uniform, since the accuracy of the nozzle and the accuracy of the simple cut to the desired basis weight are checked. Throughout the production process, the uniformity of the weight of the filter element is below 3% var.koef. The fibrillation of the foils causes longitudinal splitting into the individual filaments which are interconnected, so that there is no risk of detaching the filaments when cutting the inserts. According to the invention, various types of polymers can be used, in particular polyesters, polyolefins and polyamides. Their sorption properties due to the fineness and shape of the splitting fibers are more pronounced than those of circular cross-sectional fibers. Therefore, even when using a typically hydrophobic polymer such as polypropylene, good filtration efficiency is achieved. This efficiency can be controlled in a simple manner by forming a film on the surface of individual fibers of another polymer deposited in the form of a solution or dispersion. Permanent softening is achieved by the use of two-component fibrillated foils with one component highly precipitated. Such a sliver of fibers has a high air permeability at a low bulk density and also a desirable high rigidity which prevents the air filter from being reduced too much by pressing the filter in use. Compared to cellulose acetate filters, fibrillated film filters have the advantage of greater and easily controllable breathability, greater rigidity at a lower bulk density and hence lower fiber consumption, and ultimately the economic efficiency of the entire production based on the use of conventional raw materials and technologically accessible domestic polymers. Also, the entire production of a fiber strand starting fibrillated foil is, in terms of investment and production, substantially more efficient than a cellulose acetate strand.

Vynález je v dalším blíže vysvětlen na několika příkladech provedení.The invention is explained in more detail below with reference to several exemplary embodiments.

Příklad 1Example 1

Dvousložková fibrilovaná fólie z polypropylenu 70 % a polyetylénu 30 %, o tloušťce dané požadovanou hmotností a šíři pásu 200 mm, je vedena dvojici podávačích válců do vertikální šachty, v níž z obou stran v protisměru cirkuluje vzduch vyhřátý na teplotu 140 °C. Doba průchodu vyhřívací zónou je 5 a. Vysrážený pramen dopadá na odváděči sítový dopravník, na němž se chladí proudem vzduchu a vede dále do naváděcího zařízení k dalšímu svinutí pramene do podoby nekonečné tyčinky, k obaleni cigaretovým papírem a řezání na cigaretové filtrační vložky.A two-component fibrillated film of polypropylene 70% and polyethylene 30%, with a thickness given by the required weight and a belt width of 200 mm, is led through a pair of feed rollers into a vertical shaft in which air heated to 140 ° C circulates. The time of the passage through the heating zone is 5 a. The precipitated strand impinges on a sieve conveyor on which it is cooled by a stream of air and leads further to a guide device for further winding the strand into an endless rod, wrapping with cigarette paper and cutting into cigarette filter cartridges.

Příklad 2Example 2

Postupuje se jako v příkladě 1, s tím rozdílem, že fibrilovaná fólie se nejprve elektronicky aktivuje, a to vedením mezi dvojicí elektrad. Vzdálenost elektrod 2 mm, frekvence nad 5 kHz při rychlosti průchodu lOOm/min. Před vstupem do srážecí komory se fólie vede šachtou ukončenou štěrbinou a naplněnou zpěněným roztokem želatiny a koncentraci 10 % Sušiny ve vodě a o stupni napěnění 95 %· Srážecí komora, která je analogická jako v příkla4 du 1, má současně i funkci sušárny.The procedure is as in Example 1, except that the fibrillated film is first electronically activated by conduction between a pair of electrodes. Electrode gap 2 mm, frequency above 5 kHz at 100 m / min. Before entering the shrinkage chamber, the foil is passed through a shaft-terminated slot filled with a foamed gelatin solution and a concentration of 10% dry matter in water and a foaming degree of 95%. The shrinkage chamber, analogous to Example 1, also functions as a dryer.

Příklad 3Example 3

Fibrilovaná fólie o složení polyetylentereftalát 60 % a polykaprolaktam 40 % ae vede do horizontálně situované srážecí komory, v níž se soustavou trysek přivádí nasycená vodní pára.A fibrillated film of 60% polyethylene terephthalate and 40% polycaprolactam is passed to a horizontally situated precipitation chamber in which saturated water vapor is fed through the nozzle assembly.

Příklad 4Example 4

Pibrilovaná dvousložková fólie z polyetylentereftalátu 80 % a kopolyesteru s obsahem 30 % kyeeliny isoftalové 20 % ae vede nad vroucí vodní lázeň, volně se do ní ukládá a konti nuálně odvádí přes odsávací skříň a sušicí komoru. Vysrážený pramen se dále zpracuje postupem jako v příkladě 1.A fibrillated two-component film of polyethylene terephthalate 80% and a copolyester containing 30% isophthalic acid 20% ae is passed over a boiling water bath, is freely deposited therein and continuously discharged through a suction box and a drying chamber. The precipitated strand is further processed as in Example 1.

Ve všech uvedených příkladech ae pramen fibrilované fólie vlivem tepla a prostředí vysráží, zobjemní a zhutní, návazně se pak obvyklým způsobem svinuje do podoby nekonečné tyčinky, obaluje cigaretovým papírem a seká na filtrační vložky do cigaret. Vyrobené filtrační vložky mají dobrou účinnost a jejich výroba je vysoce efektivní.In all the examples, the strand of fibrillated foil precipitates, becomes voluminous and compacted under the influence of heat and the environment, is subsequently rolled into an endless rod in the usual manner, wrapped with cigarette paper and cut into filter cartridges into cigarettes. The manufactured filter cartridges have good efficiency and their production is highly efficient.

PŘEDMĚT VYNÁLEZUSUBJECT OF THE INVENTION

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Cigarette filter cartridge of densified or bonded filament yarn, characterized in that the filament yarn is formed from a fibrillated film web of synthetic polyamides, polyesters and polyolefins.

2. Filter cartridge according to claim 1, characterized in that the fibrillated foil is at least two-component, the components being different from each other by heat shrinkage or bath temperature, such as polyamide 6-polyamide 66, polyester-copolyester, polypropylene-polyethylene.

3. A method according to claim 1, characterized in that the fibrillated foil, not cut to a defined width, is passed through the thermal zone of the precipitation chamber, then cooled and coiled to form an endless strand.

4. A method according to claim 3, characterized in that the fibrillated film is sprayed or impregnated with a finishing film forming agent, such as a foamed aqueous solution of gelatin, cellulose derivatives or polyvinyl alcohol, before or during precipitation.

Price 2,40 Kčs