DK171907B1 - Fremgangsmåde til fremstilling af et opskummet filtreringsmateriale - Google Patents

Description

i DK 171907 B1

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til fremstilling af et opskummet filtreringsmateriale, især til anvendelse i tobaksrøgfiltre.

Den mest almindeligt anvendte fremgangsmåde til fremstil-5 ling af cigaretfilterelementer omfatter kontinuerlig tilførsel af et med et blødgøringsmiddel behandlet cellulo-seacetatmateriale og en bane af omslagspapir til en indsvøbningsenhed i en stavfremstillingsmaskine. Et fremdrevet endeløst bånd strækker sig gennem indsvøbningsen-10 heden og transporterer celluloseacetatmaterialet og omslagspapiret gennem enheden, hvori omslagspapiret svøbes omkring celluloseacetatmaterialet, og det omsvøbte papir forsegles, således at der derved kontinuerligt fremstilles en stav med cirkulært tværsnit. Efter indsvøbningsen-15 heden udskæres staven i længder svarende til et multiplum af, almindeligvis seks gange, længden af et enhedselement. Påfølgende overskæring af stavene under fremstillingen af cigaretter med filtermundstykke fører til diskrete filterelementer. En tilsvarende fremgangsmåde an-20 vendes, omend i mindre udstrækning, til fremstilling af papirfilterelementer, hvor et væv af creppet filtrerpapir føres til indsvøbningsenheden i stedet for celluloseace-tatmateriale.

Der har også været foreslået fremgangsmåder til fremstil-25 ling af fiberstave ved extrudering af opskummet termoplastisk materiale. Sådanne forslag er beskrevet i GB patentskrift nr. 451 683 og GB patentskrift nr. 1 271 274, 1 341 400, 1 442 631, 1 456 908 og 1 482 216 samt i US patentskrift nr. 4 180 536.

30 I GB patentskrift nr. 694 436 omtales et cigaretf ilterelement fremstillet ved valsning af en strimmel af porøst latexskum til cylindrisk form. Tilsvarende filterelementer er beskrevet i GB patentskrift nr. 799 781.

DK 171907 Bl 2 I GB patentskrift nr. 1 122 661 og 1 279 803 beskrives cigaretfilterelementer fremstillet ud fra et extruderet, opskummet termoplastisk materiale, der har været underkastet trækning for at bibringe materialet en retnings-5 orientering, og som derpå videre forarbejdes til nedbrydning af skumstrukturen under dannelse af en tredimensional struktur med indbyrdes forbundne fiberelementer.

I GB patentskrift nr. 993 602 beskrives en fremgangsmåde til fremstilling af en cigaretfilterstav, ved hvilken en 10 polyoxymethylen extruderes som et bånd med opskummet struktur. Dette bånd findeles derpå ved hjælp af en trådbørste, hvorpå det findelte materiale indsvøbes i papir.

I GB patentskrift nr. 1 183 498 (beskrives findeling af syntetisk skummateriale, f.eks. i hammermølle, og ind-15 svøbning af det fremkomne partikelformige materiale i papir til frembringelse af filterstave. I GB patentskrift nr. 1 205 766 beskrives en klasse af opskummede materialer, som angives at være velegnede som tobaksrøgfiltermedium, især når materialet foreligger i partikelform.

20 Ifølge GB patentskrift nr. 1 194 492 kan der tilvejebringes et tobaksrøgfiltreringsmateriale ved granulering af en stiv polyurethanskum.

I US patentskrift nr. 3 800 808 (omtales fremstilling af cigaretfiltermateriale ved indeslutning af en stivelse i 25 en celluloseester, f.eks. celluloseacetat, hvorefter man opkvælder stivelsen og derpå fjerner denne ved enzymatisk og/eller kemisk hydrolyse eller ved opløseliggørelse af stivelsen. Det fremkomne opskummede produkt skæres til strimler, der anvendes som filtermateriale til filtersta-30 ve.

I US patentskrift nr. 3 836 615 beskrives fremstillingen af cylindriske stave af opskummet cellulosefibre omsluttet af et stift skind. Disse fremstilles ved at en blanding af cellulosefibre, befugtningsmiddel og bestemte 3 DK 171907 B1 vanduopløselige resiner i vand extruderes og afsættes våde på en modtagende overflade og tørres.

Skønt der således i patentlitteraturen findes talrige forslag til anvendelse af opskummede materialer i eller 5 som cigaretfiltre, har disse forslag endnu ikke fundet praktisk anvendelse i tobaksindustrien.

Den til grund for opfindelsen liggende opgave går ud på at tilvejebringe en fremgangsmåde til fremstilling af kommercielt acceptable filterstave på praktisk og enkel 10 vis. Den til grund for opfindelsen liggende opgave går endvidere ud på at tilvejebringe en fremgangsmåde, ved hvilken man kan fremstille kommercielt acceptable filterstave under anvendelse af let tilgængelige og ikke kostbare materialer.

15 Denne opgave løses ved den her omhandlede fremgangsmåde til fremstilling af opskummet filtereringsmateriale, som er ejendommelig ved, at man tilfører et partikelformigt plastmateriale, som omfatter et eller flere af følgende materialer: polypropylen, celluloseacetat, polyethylen, 20 polyester, viscose og nylon, et polysaccharid, som omfatter et eller flere af følgende materialer: stivelse eller modificeret stivelse, cellulose eller modificeret cellulose, og vand til en extruder, der arbejder ved sådanne varme- og trykbetingelser, således at mindst en del af 25 vandet fordamper umiddelbart når extrudatet passerer ud gennem extruderens formåbning, hvorved der dannes celler i extrudatet, som derved svulmer op, og at extrudatet ved udgangen af extruderformen antager et større tværsnit end tværsnittet af extruderformens udgangsåbning.

30 Hvis man anvender celluloseacetat, kan det hidrøre fra affaldscigaretfiltre. To eller flere plastmaterialer kan føres til extruderen sammen.

DK 171907 B1

Det som ekspansionsmiddel anvendte polysaccharid kan være en naturlig stivelse, f.eks. hvedestivelse eller en modificeret stivelse. Alternativt kan polysaccharidet være en cellulose, idet cellulose anvendes til betegnelse af cel-5 lulose af fødevarekvalitet, eller en modificeret cellulose, f.eks. methylcellulose.

Andre materialer, såsom kalk, kan føres til extruderen sammen med plastmaterialet og stivelsen.

De til extruderen førte materialer kan omfatte et binde-10 middel, typisk ikke over 5%. Cellulosebaserede bindemidler, f.eks. hydroxypropylcellulose, carboxymethylcellulo-se eller natriumcarboxymethylcellulose, er særligt nyttige. Alternativt eller desuden kan man anvende et naturligt eller modificeret naturligt bindemiddel, f.eks. pec-15 tin, pectinsalte og guar.

De til extruderen førte materialer kan omfatte et eller flere nucleeringsmidler, f.eks. calciumcarbonat eller calciumacetat, et befugtningsmiddel, f.eks. glycerol, propylenglycol eller sorbitol, samt et smøremiddel, såsom 20 mineralolie af farmaceutisk kvalitet.

Formålet med indføring af vand i extruderen er tilvejebringelse af en opskummet struktur af extrudatet. I extruderen underkastes de tilførte materialer termiske betingelser, f.eks. 100-250 °C, og et tryk, således at van-25 det eller i det mindste en del deraf fjernes i form af damp, umiddelbart når extrudatet passerer ud gennem ex-truderens formåbning, hvorved der dannes celler i extrudatet, som derved svulmer op. Vandet kan indsprøjtes i extruderen gennem åbninger i extruderkammeret og/eller 30 via extruderens fødetragt.

Plastmaterialet og polysaccharidet samt eventuelle andre materialer blandes fortrinsvis før de tilføres extruderen .

5 DK 171907 B1

Blandingsforholdet mellem de til extruderen førte materialer er fortrinsvis svarende til 5-95% plastmateriale og 95-5% polysaccharid, beregnet på tørvægtsbasis. Vandet kan udgøre 1-20% af mængden af til extruderen ført mate-5 riale plus vand, beregnet på vægtbasis.

Rumvægten af extrudatet kan ligge i intervallet fra 20 til 500 mg/ml.

Den ved den her omhandlede fremgangsmåde anvendte extruder er fortrinsvis en dobbeltakslet extruder med opvarm-10 ning.

Extruderformen har fortrinsvis en slidseformet udgangsåbning, således at extrudatet antager form som en flad bane eller et fladt bånd. Alternativt kan extruderformens udgangsåbning være udformet således, at extrudatet først 15 udgår fra formen med et tubulært eller næsten tubulært tværsnit, hvorefter extrudatet åbnes til dannelse af et fladt bånd. Extruderformen kan endvidere være udformet således at der extruderes en streng eller således at der samtidigt extruderes flere strenge.

20 Når extrudatet foreligger i form af et bånd, kan det med fordel underkastes et udtrækningstrin, således at ex-trudatets dimension i maskinretningen forøges, idet der samtidig tilvejebringes en formindskelse af extrudatets tykkelse.

25 Når extrudatet f.eks. er udformet som et bånd eller en række strenge, kan det føres kontinuerligt til en indsvøbningsenhed i en filterfremstillingsmaskine, hvor det samles til stavform og omhylles med et omslag ved en proces svarende til den, der almindeligvis anvendes ved 30 fremstilling af papirfiltre til cigaretter. Alternativt kan et bånd eller en eller flere strenge findeles til partikler med en størrelse svarende til skåret cigaretfyldstof, hvorefter det således fremstillede partikelfor- DK 171907 Bl 6 mige materiale føres til en cigaretfremstillingsmaskine, hvor det forsynes med omslag under dannelse af en filterstav i stedet for en cigaretstav. Før extrudatet går til et af disse stavdannelsestrin underkastes det fortrinsvis 5 en afkøling under anvendelse af køleorganer.

Det til filter- eller cigaretfremstillingsmaskinen førte materiale kan behandles med et bindemiddel. Hvis det til extruderen førte plastmateriale eksempelvis omfatter celluloseacetat, kan man anvende et triacetin-bindemiddel.

10 Hvis plastmaterialet f.eks. omfatter polypropylen, kan bindemidlet være en copolymer af ethylen og vinylacetat.

Hvis extrudatet har en åben indre cellestruktur, kan det udformes som en kontinuerlig stav med en omkreds svarende til den ønskede filterstav. I så fald kan extrudatet sen-15 des gennem en formgivningsmaskine, f.eks. til tilvejebringelse af tubulær form, for at sikre en konsistent og akkurat stavperiferi. Efter denne behandling kan staven f.eks. skæres ud i længder, svarende til 6 gange enhedslængden af et filterelement.

20 I det følgende illustreres fremgangsmåden ifølge opfindelsen ved en række eksempler:

Eksempel 1

En 50%:50% tørblanding af polypropylengranulat og Pfizer-diætfibre blev ført til en toakslet Baker Perkins-25 extruder med opvarmningsorganer med en tilførselshastighed på 9,5 kg/time. Extruderen arbejdede ved en akselhastighed på 110 omdrejninger pr. min og med en udgangsformtemperatur på 126 °C. Der blev tilført vand til ex-truderens kammer en tilførselshastighed på 1 1 pr. time.

30 Det fremkomne extrudat var en hvid, fnugagtig, blød, men selvbærende stav med en rumvægt på 0,032 g/ml.

7 DK 171907 B1

Eksempel 2

En 50%:50% tørblanding af polypropylengranulat og methyl-cellulosegranulat fremstillet af Celanese Corporation under betegnelsen M450 blev tilført til den i eksempel 1 5 anvendte extruder med en tilførselshastighed på 16,0 kg/time. Driftsbetingelserne var følgende: akselhastig hed: 130 omdrejninger pr. min; udgangsformtemperatur: 140 °C, og vandtilførselshastighed: 2 1 pr. time.

Det fremkomne extrudat var en hvid, opskummet, fast, 10 selvbærende stav med en tæthed på 0,053 g/mm.

De i eksempel 1 og 2 beskrevne stave var velegnet til findeling til dannelse af partikler med en størrelse svarende til cigaretfyldstof, som var velegnet til tilførsel til en cigaretfremstillingsmaskine til fremstilling af en 15 filterstav med omslag.

Claims (8)

1. Fremgangsmåde til fremstilling af opskummet filtreringsmateriale, kendetegnet ved, at man tilfører et partikelformigt plastmateriale, som omfatter et 5 eller flere af følgende materialer: polypropylen, celluloseacetat, polyethylen, polyester, viscose og nylon, et polysaccharid, som omfatter et eller flere af følgende materialer: stivelse eller modificeret stivelse, cellulose eller modificeret cellulose, og vand til en extruder, 10 der arbejder ved sådanne varme- og trykbetingelser, således at mindst en del af vandet fordamper umiddelbart når extrudatet passerer ud gennem extruderens formåbning, hvorved der dannes celler i extrudatet, som derved svulmer op, og at extrudatet ved udgangen af extruderformen 15 antager et større tværsnit end tværsnittet af extruder-formens udgangsåbning.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at der tilføres et bindemiddel til extruderen.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendeteg-20 net ved, at extruderen endvidere tilføres et eller flere af følgende midler: et nucleeringsmiddel, et be- fugtningsmiddel og et smøremiddel.

4. Fremgangsmåde ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at extrudatet underkastes et 25 udtrækningstrin til tilvejebringelse af en forøgelse af extrudatets dimension i maskinretningen og en formindskelse af dettes tykkelse.

5. Fremgangsmåde ifølge ethvert af de forgående krav, kendetegnet ved, at extrudatet føres kontinu- 30 erligt til en indsvøbningsenhed i en filterfremstillingsmaskine. 9 DK 171907 B1

6. Fremgangsmåde ifølge krav 1 til 5, kendetegnet ved, at extrudatet sønderrives til partikelformigt materiale, som føres til en cigaretfremstillingsmaskine.

7. Fremgangsmåde ifølge krav 6, kendetegnet 5 ved, at det partikelformige materiale behandles med et bindemiddel.

8. Fremgangsmåde ifølge krav 1 til 4, kendetegnet ved, at extrudatet udformes som en kontinuerlig stav med åben cellulær struktur, som skæres i længder 10 svarende til et multiplum af enhedslængden af et filterelement .