Способ изготовления жгута из ацетата целлюлозы (вариант), сигаретный фильтр (варианты) - RU2083146C1

Чертежи

Описание

Изобретение относится к производству сигаретных фильтров из жгута, выполненного из ацетата целлюлозы.

Современные сигаретные фильтры изготавливают почти исключительно из целлюлозы-(2,5)-ацетата. По сравнению с ранее используемыми бумажными и ватными фильтрами этот материал обладает тем преимуществом, что служащий для изготовления фильтра жгут может быть выполнен в многообразии спецификаций, в особенности в отношении поперечного сечения волокна, и легко перерабатываться в фильтры, которые со своей стороны могут применяться в скоростных машинах для изготовления сигарет. Получаемые из ацетата целлюлозы фильтры хорошо выглядят также в выкуренном состоянии. Добавляемые в жгут (уже не в волокна) при изготовлении фильтровальных столбиков "отвердители" триацетин (глицеринтриацетат) или триэтиленгликольдиацетат придают фильтру высокую селективность по отношению к некоторым опасным для здоровья ингредиентам табачного дыма, таким как фенолы и N-нитрозамины.

Недостаток этого материала по сравнению с химически немодифицированной целлюлозой заключается в его медленной разрушаемости микроорганизмами. Согласно более новым исследовательским работам чистый целлюлоза-(2,5)-ацетат в форме фильтровальных столбиков при компостировании в оптимальных условиях примерно в течение 6 9 месяцев разрушается микроорганизмами, в водной среде отстойников нужно принимать в расчет 12 15 месяцев. Это разрушение затрудняется компактностью фильтра, добавкой вышеупомянутых "отвердителей", а также адсорбированным им конденсатом табачного дыма.

Можно исходить из того, что обусловленная этой относительной длительностью разрушения в случае компостирования и в отстойниках проблема загрязнения окружающей среды сигаретными фильтрами до настоящего времени не решена.

При, по возможности, полном сохранении преимуществ обычных в настоящее время фильтров из ацетата целлюлозы их нужно модифицировать таким образом, чтобы отчетливо ускорялось разрушение микробами по сравнению с указанной в самой последней соответствующей литературе потребностью во времени.

Известный способ показывает изготовление целлюлозно-ацетатного кабеля, когда отдельные волокна снабжены водорастворимыми солями. Нанесение солей осуществляется после выдавливания волокон из прядильного раствора, при этом готовые волокна помещают в водный раствор соли, а затем высушивают. Так как водорастворимые соли покрывают лишь поверхность волокон, то они не влияют на разрушение волокон в результате влажности.

Поставленная задача решается тем, что предлагается способ изготовления жгута из ацетата целлюлозы для сигаретного фильтра, включающий выдавливание прядильного раствора, содержащего целлюлозу-(2, 5)-ацетат и растворитель, согласно которому прядильный раствор содержит добавки, разрушающие фильтр, которые растворимы в воде и труднорастворимы в прядильном растворе или которые являются бактериально разрушаемыми органическими соединениями.

Известный способ можно было бы пояснить следующим сравнительным примером.

Сравнительный пример. Был изготовлен целлюлозно-ацетатный прядильный раствор с содержанием твердого вещества, равного 28 мас. целлюлозо-ацетата и 0,5 мас. двуокиси титана в ацетоне. Содержание воды этого прядильного раствора было установлено в размере 3 мас.

Использованный ацетат целлюлозы имел ацетильное число 55,4 и степень полимеризации (DP) 220. Этот прядильный раствор 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 Y 35 HK. Это обозначение спецификации означает:
Филаментный фильтр 3,3 dtex
Общий титр 38,500 dtex
Форма поперечного сечения целлюлозно-ацетатных филаментов Y
Разрывное усилие фильтровального жгута, соотнесенное с общим титром этого фильтровального жгута, составило 4,3 • 10^-4 daN/dtex.

Названный выше фильтровальный жгут был переработан в фильтровальные стержни следующей спецификации:
Длина 126 мм
Диаметр 7,85 мм
Сопротивление растяжения 390 daPa
Вес целлюлозо-ацетата 690 мг
При производстве этих фильтровальных стержней в качестве пластификатора для целлюлозо-ацетата наносился триацетин, а именно так, что готовые фильтровальные стержни содержали 55 мг триацетина на один фильтровальный стержень.

Этот сравнительный пример, относящийся к уровню техники, был изменен согласно изобретению таким образом, что к прядильному раствору был добавлен рисовый крахмал. Из полученных таким образом волокон была изготовлена ткань так же, как и из сравниваемых волокон, и был исследован их аэробный распад. Результат показан в таблице.

В другом опыте вместо рисового крахмала был использован крахмал типа Соламил фирмы Аграна. Обозначенная как SOL 10 ситовая фракция больше 10μ , которая применялась для опытов, имела следующее распределение по величине сита.

Крахмал распределялся тонким слоем между двумя стеклами (носителями объекта). После этого проба носителя объекта наносилась на слой клея и на нее напылялось полотно. Было сделано 20 снимков произвольно выбранных зон препарата. 200 зернышек крахмала (две фотографии) были замерены и распределены по классам размера,
0 2 мкм 18
2 4 мкм 51
4 6 мкм 25
6 8 мкм 5
8 10 мкм 1
Более 10 мкм 0
При отборе образцов фотографий приблизительно со 100 150 зернышками крахмала на каждой было найдено всего одно зерно крахмала, которое имело размер около 5 мкм х 11 мкм.

В качестве используемых согласно изобретению водорастворимых материалов применяют ди- и трисахариды, соли щелочных и щелочно-земельных металлов органических и некоторых минеральных кислот (например, хлорид магния, сульфат магния, хлорид натрия, сульфат натрия и т. д.).

Под влиянием влажности водорастворимый материал выделяется из сигаретных фильтров и таким образом разрушается структура отдельных волокон. Получающаяся при этом большая поверхность остающихся кусков обрыва волокна делает возможным более быстрое разрушение микробами целлюлозы-(2,5)-ацетата.

Если, с другой стороны, в прядильном растворе суспендируют крахмал, химически или биологически частично разрушенный крахмал, производные крахмала, содержащие крахмал продукты, такие как зерновая мука, декстрины, то эти добавки разрушаются микроорганизмами почвы в отстойниках, и т. д. Следовательно, здесь также разрушается структура отдельных волокон выкуренного сигаретного фильтра и облегчается и ускоряется дальнейшее микробиологическое разрушение остающегося целлюлозы-(2,5)-ацетата.

Опыты по аэробному разложению целлюлозно-ацетатных чулок с рисовым крахмалом в качестве присадки или без него.

В настоящем эксперименте было исследовано, распадаются ли целлюлозно-ацетатные волокна, содержащие включения рисового крахмала, за счет разложения с помощью микробов быстрее, чем волокна соответствующей целлюлозно-ацетатной контрольной ткани.

Проведение эксперимента.

Пробы целлюлозно-ацетатных чулок размером около 2 см и чулок из целлюлозо-ацетата и крахмала (доля крахмала составляет приблизительно 2) были выстираны в воде, высушены и взвешены. Затем пробы встряхивались каждая в 50 мл воды из пруда и вместе с 1 мл фильтрата земли в 100-миллилитровых сосудах при 30^oC в течение двух недель. В разное время брались пробы, а разложение определялось с помощью определения потери веса (см. таблицу).

Все данные являются средними значениями соответственно из двойных определений.

Исследования волокон под светом микроскопа показывают, что зерна крахмала не только разлагаются, но и также сильно разбухают, в результате чего в целлюлозно-ацетатных волокнах возникают места разрушений.

Вывод: целлюлозно-ацетатные чулки, которые содержат рисовый крахмал в качестве присадки, демонстрируют в описанном выше эксперименте четко более высокую потерю веса, чем целлюлозно-ацетатная проба.

Реферат

Использование: в производстве сигаретных фильтров. Сущность изобретения: способы изготовления жгута из ацетата целлюлозы заключаются в том, что образующие жгут волокна получают путем выдавливания прядильного раствора, который кроме целлюлозы-(2,5)-ацетата и растворителя содержит трудно растворимые в прядильном растворе, нетоксичные соединения, и диаметр которого по крайней мере на 30 % меньше диаметра волокон, причем в качестве добавок используют водорастворимые или бактериально разрушаемые органические соединения, в частности, крахмал или производные крахмала или декстрины. 3 с. и 2 з. п. ф-лы, 1 табл.

Формула