KR830000849B1 - 연속 기포 조직을 가진 아세트산 셀룰로오스 발포체로 된 필터제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

연속 기포 조직을 가진 아세트산 셀룰로오스 발포체로 된 필터제조방법

제1도는 본 발명에 의한 필터요소의 제조방법을 예시한 제조공정도.

제2도는 본 발명에 적용되는 스크루우(screw)형 압출기의 인예를 예시한 계략도.

제3도는 본 발명에 적용되는 스크루우형 압출기의 다른 일예를 예시한 개략도.

제4도는 본 발명에 적용되는 쌍(雙) 스크루우형 압출기의 스크루우길이에 대한 압력과의 관계를 예시한 도표.

제5도는 본 발명에 의한 실시예 1에 따라 제조한 필터요소를 11배 크기로 확대한 광현미경사진.

제6도는 종래의 아세트산 셀룰로오스로 된 필터요소를 10배 크기로 확대한 광현미경사진.

제7도는 종래의 아세트산 셀룰로오스로 된 필터봉(棒)의 단면적을 100배 크기로 확대한 광현미경사진.

제8도는 본 발명에 의한 실시예 1에 따라 제조한 아세트산셀룰로오스로 된 필터봉의 단면적을 100배 크기로 확대한 광현미경사진.

제9도는 종래의 아세트산셀룰로오스로 된 필터봉의 표피를 100배 크기로 확대한 광현미경사진.

제10도는 종래의 아세트산셀룰로오스로 된 필터봉의 표피를 1000배 크기로 확대한 광현미경사진.

제11도는 본 발명에 의한 실시예 1에 따라 제조한 아세트산셀룰로오스로 된 필터봉의 표피를 100배 크기로 확대한 광현미경사진.

제12도는 본 발명에 의한 실시예 1에 따라 제조한 아세트산셀룰로오스로 된 필터봉의 표피를 1000배 크기로 확대한 광현미경사진.

본 발명은 아세트산셀룰로오스 발포체 제조방법, 보다 상세하게는 연속기포조직을 가지며 담배연기와 같은 연무용 여과요소로서 유용한 아세트산셀룰로오스를 제조하는 용융압출방법에 관한 것이다. 아세트산셀룰로오스 발포체(發泡體)로 된 담배필터에 대해서는 이미 공지로되어 있는데 그 제법으로서는 불활성기체를 가압조건하에 초기침전조건에서 숙성시켜둔 아세트산셀룰로오스액에 용해시킨 후 액에 대한 압력을 점차 감소시키면서 아세트산셀룰로오스를 침전시켜 고체상의 발포체를 만들고, 이어서 세척하여 잔류하는 아세트산과 염을 제거하는 것으로 되어 있다. 정제된 제품을 얻을려면 고체상의 발포체로부터 물에 가용성인 염과 아세트산을 세척하여야 할필요가 있으므로 발포조직을 가진 전부분이 세척작업시 최대의 노출면을 가지게해야 한다. 이러한 방법을 사용함으로서 원주상의 발포체의 주위에 물이 침투할 수 있는 부분, 가진 제품이 되며 또한 섬유와 같은 요소가 없고 평균 비중이 약 0.13g/cm³인 기포조직를 가진 제품이 된다. 주변의 표피를 가진 폴리올레핀계 연속기포조직은 긍지의 것으로 되어 있는데, 이러한 조직은 그물모양의 조직을 하고 있어서 각 기포가 섬유질요소로 연결되어 있다는 점이 특색이다. 이들 폴리올레핀계 발포체를 담배필터에 사용하게 되는 이유는 그 물리적 여과작용만을 이용한 것인데, 즉 연기가 함입된 물질을 기계적으로 트랩펑(trapping)시키는 것을 이용한 것이다. 아세트산셀룰로오스로 된 담배필터를 널리 사용하고 있는 이유는 담배연기의 유동에 부합한 기호가 소비자에게 받아들여지고 있는 것은 물론 연기로부터 성분을 화학적으로 제거함과 아울러 탈(tar) 성분이 있는 물질을 기계적으로 트랩펑시킬 수 있는 능력이 있기 때문이다. 특히 아세트산셀룰로오스로 된 필터는 담배연기증으로부터 페놀과 기타 단순한 폐놀성 화합물을 제거할 수 있는 능력은 에테르에스테르 또는 단순한 에스테르형 가소제가 존재하게 되면 커진다. 그러나 현재 시판되고 있는 아세토산셀룰로오스로 된 담배필터는 아세토산셀룰로오스토우(tow)로 제조된 것으로서 비중이 큰 것이다(약 0.14-0.15g/cm³). 토우로부터 필터봉을 만드는 것은 토우제조, 토우속(束) 풀기(opeing), 가소제의 정확한 극소처리, 풀어진 토우속을 봉(棒)으로 만들기, 봉을 싸서(wrapping) 풀칠하기 및 봉을 적당한 길이로 절단하기 등의 제조과정을 거쳐야하므로 비경제적인 공정이다. 토우에서 부터 담배필터봉을 만드는 공정이 분명히 북잡다단한 것 외에도 가소제의 국소처리는 봉의 숙성시에 가소제가 내부로 이동함에 의하여 가소제가 담배연기 중의 페놀을 제거할 수 있는 능력에 상당한 변화가 오게 된다는 점도 있다.

따라서 본 발명의 목적은 비중이 작은 가소화된 연속기포조직을 가진 아세토산셀룰로오스 발포체로 된 봉(棒)이 각 기포중에 최소한 얼마정도가 섬유질소로 연결된 것과 그 제조방법을 제시함에 있다.

본 발명에 의하면 타원형 또는 원형의 틀(die)이 장치된 압출기를 사용하여 온도가 조절된 분위기 중으로 아세토산셀룰로오스, 가소제 발포제 및 핵생성제로 된 혼합물을 용융시킨 것을 압출하여 비중이 작은 연속기포로 된 아세토산셀룰로오스의 개량 담배필터를 제조할 수 있다. 가소제를 가하게 되면 아세트산셀룰로오스의 유리전이점이 낮아지며 또한 발포된 아세토산셀룰로오스의 중합체가 열분해되지 않고도 용융압출을 할 수 있다. 더욱이 압출기로는 스크루형 압출기를 사용함이 좋다.

공정은 발포제의 가스가 빠져나가지 않는 방법으로 수행된다. 즉 압출의 방향과 반대로 되계 한다. 만일 발포체가 방출되게 되면 공정을 조절할 수가 없게 되고 최종제품이 불균일한 설형중합체로 되며 또한 부피 비중이 불량한 것으로 된다. 발포제사출구(ㅁ)의 상방향의 압력을 하방향의 압력보다 크게 하여준 압력구배로서 발포체가 방산(放散)되지 않게 할 수 있다. 좋게는 압출기의 몸통을 채우고 있는 아세토산셀룰로오스 용융물이 발생시키는 댐(dam)을 이용하든지 또는 스크루우형 압출기의 일부를 형성하고 잇는 기계적인 댐 요소를 이용하여 압력구배가 있도록 할 수 있다. 따라서 본 발명에 의한 방법은 댐의 하방향으로 발포체를 가하여야 한다는 것이다. 그러므로 압출과정을 6가지 지역으로 구분할 수 있는데 각 지역은 정확한 온도 범위에서 유지하여야 한다. 여기서 알아두어야 할 것은 두번째 지역 세번째 지억 및 네번째 지역은 모두가 스크루우형 압출기내에 있다는 것이다. 첫번째 지역은 종합체 공급지역으로서 여기서 아세토산셀룰로오스풀레이크(flake)를 -20∼100℃의 온도 범위에서 유지하므로 풀레이크가 압출기 속으로 공급되는 응집이 되지 않도록 한다. 두번째 지역은 압출기 내부에 있는 것으로서 아세토산셀룰로오스 중합체의 용융지역인데 여기서 입구 온도를 100℃ 이하가 되지 않도록 유지하여야 하며 출구온도를 240℃ 이상이 되지 않도록 한다. 세번째 지역도 압출기 내부에 있는 것으로서 고압, 고온대인데 온도를 아세토산셀룰로오스의 유리, 고무 전이점 이상이 되게 유지한다. 이 세번째 지역에 댐요소를 구성시켜 깨스가 압출방향으로부 다른 곳으로 방산되지 않게 한다. 또한 세번째 지역에서 발포체를 댐요소로부터 하방향으로 가한다. 네번째 지역 역시 압출기 내부에 있는 것으로서 혼합지역인데 온도를 세번째 지역의 온도 이하로 유지시킨다. 다섯번째 지역은 압출형(押出型)지역인데 온도를 180°-270℃로 유지한다. 여섯번째 지역은 조절(調節)지역으로서 온도를 약 45℃에서부터 압출물의 유리, 고무전이점의 5℃ 이내의 범위에서 유지하여 발포체의 방산을 조절하고 봉(棒)의 표피생성이 적절하도록 하며 기포조직이 붕괴되는 것을 가능한한 억제하도록 한다. 조절케비넬을 통과한 후의 봉(棒)을 봉성형장치속을 통과시키는데 이때 봉성형장치를 통하여 봉을 당길때 봉의 장력을 충분히 함으로써 본이 붕괴되지 않도록 한다. 장력을 가할때는 봉인장기(引張機)를 사용한다. 인장시킨 봉을 소요의 필터길이로 절단하는데 봉의 길이를 필터팁의 길이로 절단하여 팁에(tipping paper), 풀칠을 하여 담배주위에 부착시킨다. 덥은 경질이며 칫수 안전성이 있고 균일하게 가소화된 원주상의 것으로서 물이 침투할 수 없는 표피와 균일한 단면적 비중을 가진 것이다. 가소화된 연속기포의 아세토산셀룰로오스 발포체로 된 필터봉의 특징은 균일하게 가소화된 것으로서 비중이 . 12g/cm³이하이고 압력 강하정도는 20-200mmH₂O(물)이며 흡연전후의 경도는 원주가 24.8mm이고 길이가 20mm인 봉에 대하여 최소한 20%라는 것과 최소한 각 기포중의 얼마정도는 섬유상의 연결요소와를 가진 그물모양의 기포조직을 하고 있으며 물이 침투할 수 없는 표피구조를 하고 있는 것이다. 가소제가 상당히 균일하게 분포되면 페 제거 효율에 변화를 주게되는 가소제이동 현상이 없어진다. 본 발명에 의한 필터는 이러한 가소제가 균일하게 분산된 것이기 , 문에 페놀제거 효율이 상당히 일정한 것이다.

본 발명에서 나오는 "아세토산셀룰로오스"란 것은 알파셀룰로오스를 중량 퍼센토로 90% 이상을 가진 아세틸화된 목재펄프에서 제조한 에스테르로서 아세틸가(價)로서 나타낸 에스테르화도(度)는 결합 아세토 으로 약 55.0%정도이다. 아세틸화가 완전히 된 아세토산셀룰로오스에는 결합 아세틸기를 44.8%, 결합 , 세토산을 62.5%가 함유되어 있다. 토리아세토산셀룰로오스를 가수분해시키면 결합 아세틸기 약 39.42%, 결합 아세트산을 55.0±, 0.35% 정도 함유하는 아세토산셀룰로오스가 된다.

더욱이 본 발명에 의한 아세트산셀룰로오즈 풀레이크는 6% 용액중에서의 표준점도편차는 약 8센티포, 즈(centipoise)정도 이하이다. 아세트산셀룰로오스 풀레이르 6% 용액의 점도를 측정할 때는 아세톤 : 물 95 : 5중량 퍼센트로 된 용매중에서 약 6%(중량) 아세트산셀룰로오스를 함유하는 용액을 표정(標定)된 , 도 계중으로 유동시켜 그 시간을 측정하면 된다.

또한 풀레이크의 에스테르화도의 표준편차는 결합된 저급지방산으로 나타내는 것으로 약 0.20% 이하인. 대체로 약 0.15% 이하이다. 아세트산셀룰로오스의 결합 황산염의 함량은 최소치로 조절해야하는데 그 이유는 이를 황산염이 열안정성과 일정온도에서의 점도에 영향을 미치기 때문이다. 황산염을 측정하자면 증기 가압가마중에서 가열한 0.07%(중량)염산을 사용하여 시료를 처리하여 결합황산기를 분리시키고, 가용성 황산염과 함께 이들을 용출(溶出)시켜 염화바륨으로 침전시킨 후 중량법으로 측정한다. 본 발명에서 사용하는 아세트산셀룰로오스 풀레이크의 결합 황산염 함량은 중량으로 0.003% 이하이어야 한다.

본 발명을 첨부된 도면을 참고로 하여 상술하기로 한다.

제1도에서 아세트산셀룰로오스 풀레이크, 가소제〔전조성물중량에 대해 10-26%(중량)〕 및 핵생성제〔전조성물중량에 대해 0.5-15%(중량)〕를 덤불러(tumbler) 혼합기에 넣고 혼합한 후 수분함량이 0.5% 정도 이하가 되게 건조시킨다. 또 다른 방법으로서는 아세트살셀룰로오스 플레이크를 혼합하기전에 건조시키는데 이때 수분으로 인한 응집이 일어나지 않도록 해야한다. 무독성이고 맛이 적합하며 비점이 180℃ 이상인 열적 안전성이 있는 가소제를 사용하는데, 이러한 가소제에 속하는 것으로는 다음과 같은 것들이있다. 즉 포화 오염기살의 에스테르, 포화 다가알코홀에 에스테르, 지방살에스테르 및 슬폰아미드수지 등이 있고 특히 다음과 같은 가소제도 있다. 즉 아디프산디에틸, 아디프살디카프릴, 아디프살디록시에틸, 아디프살디에톤시에틸, 시트르살트리스메-n-부틸, 시트르트아세틸트리에틸, 모노아세트살글리세롤, 디아세트살글리세롤, , 트리아세트살글리세롤, 프탈살(에톡시카르보닐) 메틸메틸, 프탈살비스(2-메톡시에틸), 디아세트살디에틸렌글리클, 디아세트살트리에틸렌글리콜, 트리이소프로피온살글리세롤, 디프로피온살에틸렌글리콜, 디프로피온살디에틸렌글리콜, 세바스살디메틸, 숙신살디에틸, 타르타르살디부틸, 이소프탈살프로필렌글리콜 및 폴리알킬렌글리콜 등이 있다.

가장 좋은 가소제로는 트리아세트살글리세롤, 디아세트살트리에틸렌글리콜 및 이들의 혼합물이다. 트리아세트살글리세롤과 디아세트산 트리에틸렌 글리콜도 폴리에틸렌글리콜의 량을 여러가지로 하여 함께 가소제로서 사용할 수 있다.

적합한 핵생성제로는 표면적이 0.28cm²/g 이상인 무기질의 것이 좋은데 이것은 발포체 중에 많은 기포를 생성한다.

핵생성제로서 좋은 것은 분자체 물질로 된 것이다. 2산화티탄, 진주암, 규조토, 석회 및 활석 등이 있다 그러나 여기서 알아두어야 할 것은 기타 무독성이며 열적 안정성이 있고, 입경(粒徑)이 균일한 무기질의 핵생제도 압출물에 불필요한 착색을 하지 않은 한 사용할 수 있다는 것이다. 혼합 및 건조시킨 후 혼함물을 덤블러에서 끄집어 내어 체질(sieving)을 하여 입도가 너무 큰 것을 분리제거하여 성형용의 분말을 얻는다. 성형용분말을 일정속도로 압출기에 공급하는데 이때의 압출기의 특성은 다음과 같이 하여 사용한다. 체류시간이 짧고 즉 역혼함이 최소이며, 가열과 냉각을 할 때열전달이 잘되고 온도조절이 용이한 다수의 온도조절대가 짧고 즉 역혼함이 최소이며, 가열과 냉각을 할 때열전달이 잘되고 온도조절이 용이한 다수의 온도조절대가 있어야 하고, 첨가되는 성분의 특히 축열정도가 최소인 발포제와의 혼합이 잘 되는 것이어야 하며 ; 스크루우 통과후의 체류시간과 스크루우통과후의 층류(層流)가 최소한도로 되어 벽면에서 생성된 층이 열화되지 않도록 해야 한다. 또한 스크루우의 1분간 회전속도를 조절하여 전단 분해가 최소가 됨과 아울러 체류시간도 짧게 한다. 또한 압출기에 다수의 온도조절대를 두어 첫째 지역은 홉피(hopper)로서 온도를 20-100℃ 범위로 조절함으로서 아세트산 셀룰로오스 플레이크가 응집되지 않게 한다.

두번째 온도조절지역은 용융지역으로서 온도를 100-240℃로 유지시키는데 대체로 150-200℃의 범위로 하며, 여기서 통기구멍을 두어 수분함입된 공기가 대기중으로 방출시킨다. 세번째의 지역에서는 압출기내의 재료의 온도를 유화, 고무의전이점 이상으로 유지시키고 전조성물의 중량에 대해 발포제를 2-7%(중량의 량으로 가하는데 이때 온도를 200-700℃, 대체로 240-250℃ 정도에서 조절한다. 발포제를 함유하는 아세트산, 셀룰로오스 용융물을 혼합대인 네번째 지역으로 통과시키는데 여기서의 온도는 세번째의 지역보다 낮게 한다. 세번째 지역에서 가해진 발포제는 최소한 아세트산 셀룰로오스에 대한 부분적인 용매로서 비점이 모두 120℃ 이상인 케톤, 에스테르 및 1가 알콜올중에 어느 것을 사용한다. 또한 발포제는 아세톤 아세트산메틸, 아세트산에틸, 메탄올, 에탄올, 프로판올 및 물등을 사용해도 된다.

스크루우형 압출기의 기능을 제2도, 제3도 및 제4도를 참고로하여 설명하면 이해가 잘된다.

제2도는 단일 스크루우형 압출기를 예시한 개략도이다. 스크루우형 압축작업에 있어서 고체는 마찰에너지와 외부 열에너지에 의해 작업성이 부여되는데, 이러한 에너지는 전단력을 작용시켜 나타낸 것으로 이때 배합물의 온도를 정확히 유지시켜줘야 한다.

본 발명에 의한 방법에 있어서 휘발물을 제거하고 발포제를 가하여 충분한 압력이 발생되도록 하여 타원형 또는 원형의 형(型)을 통하여 용융물을 밀어낼 수 있도록 할 필요가 있다.

제2도에서 알 수 있는 바와 같이 단일 스크루우형 압출기인데, 이것은 스크루우의 깊이가 다르고 공급흡퍼의 위치에 따라 깊이가 점차 커지며 휘발물질 배출구와 발포제 주입구를 구성시켜 줌으로서 특정지점에서 스크루우, 전체적이 줄어들고 또한 이에 따라서 그 지점에서 압력도 줄어들게 되어 있다. 체적 감소 및 이에 따른 압력감소는 스크루우의 깊이보다는 스크루우의 핏치(pitch)의 변화로 인해 나타난다는 것을 알 수 있으며 또한 제2도에서 공급흡퍼에서부터 스크루우형 압출기로 공급되고 혼합물중에 존재하는 휘발물질 또는 함입된 수분이 상당량 휘발물질 배출구를 통해 제거된다는 것을 알 수 있다.

본 발명에서 사용되는 단일 스크루우형 압출기에 있어서 필수적인 것은 단일 스크루우의 길이에 따른 압력차이는 발포제가 휘발물질 배출구를 통하여 배출되거나 역류되지 않을 정도로 해야한다는 것이다.

본 발명의 목적에 따라 쌍스크루우형 압출기를 사용하여 열전달과 전단(剪斷) 혼합 및 압력단면조절을 보다 양호하게 할 수 있고 체류시간 분포조절도 양호하게 할 수 있다.

본 발명과 관련하여 적절히 사용할 수 있는 쌍스크루우형 압출기의 개략도는 제3도에 예시한 바와 같다 이해가 잘 되게 하기 울하여 제3도에 단일 스크루우를 예시하였지만 여기서 알아두어야 할 것은 본 발명의 목적에 따라 상호회전 물림쌍스크루우형 압출기가 좋다는 것이다.

쌍스크루우형 압출기의 길이에 따른 압력전단이 한층더 안정화되기 때문에 압출기를 통하여 융융물이 맥동치는 경향을 극소화시켜 준다는 점에서쌍스크루우 장치는 단일 스크루우 압출장치보다 좋은 것이다. 더욱이 맞물림 쌍스크루우를 구성하여 주면 자체 소재능력이 있게 되어 장입되는 중합체의 일부가 너무 장시간에 걸쳐 압출기속에 체류하게 될때 이로 인해 종합체가 분해되는 것을 방지하게 된다. 제3도에서는 쌍스크루우형 장치중의 동일 스크루우요소 각각의 스크루우핏치가 각각 다르게 되어 있으며, 휘발물질 배추구와 발포제 주입구 부분에서 이 스크루우 핏치를 최소가 되게하여 주므로서 각 지역에서 압력이 감소되도록 한 것이다. 제3도에서 예시한 쌍스크루우형 압출기와 동일한 스크루우 요소도 휘발물질 배출구와 발포제 주입구 사이에 각기 반대되는 날개를 가진 스크루우부분으로 된 댐 요소를 구성시킨다. 스크루우 핏치의 날개를 역방향으로 하여 발포제 주입구를 들어가는 발포제가 상방향으로 통과못하도록 하고 또한 휘발물질 배출구를 통하여 방출되 못하게 함으로서 댐 구실을 하게 한다.

전술한 바와 같이 본 발명에 의한 장치는 여섯 가지의 독특한 온도지역으로 되어 있는데 첫번째 온도지역은 공급흡퍼의 온도 조절지역이고 여섯번째것은 봉조절캐비넬의 온도조절지역이다. 압출기의 몸통은 두번째, 세번째 및 네번째 온도조절지역으로 구분되어 있으며 압출형(型)은 다섯번째 온도조절지역이 있다. 더욱이 제4도에 있는 바와 같이 압출기의 몸통을 다수의 압력지역으로 구분한 것으로 몸통길이에 대한 압력을 이상적인 도표로 나타낸 것이다. 휘발물질 배출구와 댐요소 사이에서 가장 큰 압력이 나타나며 발포제 주입구와 압출 오리피스(orifice) 사이에서 비교적 낮은 압력이 나타난다. 제4도의 특수도표는 제3도의 압출장치에 대한 것으로서 여기서 알아두어야 할 것은 제2도에 예시한 바와 같은 단일스크루우형 압출기에서도 유사한 압력양상이 나타나는 것이지만, 전술한 바와 같이 단일스크루우형 압출기의 압력은 제어하기가 휠씬 어렵기 때문에 쌍스크루우형 압출기가 본 발명의 목적에 적합하다는 것이다.

압출기에서 나온 물질은 압출형을 통과하게 된다. 형의 온도는 다섯번째 온도조절지역에 따라 조절되는 것으로서 극히 중요한 것이며 180-270℃의 범위에서 일정온도로 조절해둔데서 ±1℃의 범위내로 조절을 하여 봉이소요의 직경을 가지도록 함과 동시에 소요의 필터특성을 가지도록 해야한다. 용융물 압출단계는 물질을 여섯번째 온도조절지역으로 보낸 후 실시되는데 이 온도지역은 입구와 출구가 있어서 봉을 통과시킬 수 있으며 온도를 조절할 수 있는 조절캐비넬에서 조절된다. 캐비넬은 표피온도와 다공성을 조절하여 발포제와 방출되게 한다.

압출물의 유리, 고무 전이점을 약 45℃의 온도에서 5℃의 범위내로 유지시킨다. 단일 봉이 차거운 분위기중으로 압출되게 되면 신속히 냉각되어 붕괴하게 된다. 발포제가 증발되고 나면 냉각된 봉은 탄성을 상실한다. 조절캐비넷 중에서 최소 체류시간을 역 1초 정도로 하여야 봉의 직경이 줄어들지 않게 된다.

조절단계에서 방출되고 난후 봉은 가열된 형상가공(形狀加工) 장치로 들어가서 소요의 직경을 가진 봉으로 최종 가공이 되고 봉의 표피도 평탄하게 된다. 봉인장기를 사용하여 봉에 충분한 인장을 주어 봉이 형상가공관(管)을 통과하게 될때 처지지 않도록 한다. 봉인장기의 방출측에 있는 절단기가 봉을 소요의 길이로 절단한다.

본 발명을 실시예에 따라 상술하기로 한다.

[실시예 1]

아세트산 셀룰로오스 프레이크를 분쇄기에서 입경(粒徑)이 3mm 이하가 되게 분쇄한 후 건조되지 않는 아세트산 셀룰로오스 플레이크(5%H₂O) 78.9%(중량), 가소제인 트리아세트산 글리세를 16.9%(중량) 및 핵생성체인 진주암 4.2%(중량)을 철저하게 혼합하여 성형용 분말조성물을 만든다. 이 조성물을 만든다. 이 조성물을 65℃에서 14시간 건조시켜 수분함량을 0.5%(중량) 이하로 한후 실온까지 냉각시키고 냉각된 공급구(첫번째 지역)을 통하여 쌍스크루우형 압출기에 정확한 량을 공급한다. 이물질을 용융시키고(두번째 지역) 통기를 시커 함입된 공기와 기타 잔류하는 수증기를 배출시킨 다음 용융물을 다시 가열하고 전조성물의 중량에 대 여 발포제인 3.75%(중량) 아세톤을 가한다(세번째 지역).

이 혼합물을 229℃까지 냉각시킨 후(네번째 지역) 스크루에서 방출하여 압출부분으로 보내서 형의 온도 240℃(다섯번째 지역)에서 3mm 원형오리피스를 통하여 온도를 73℃로 유지시킨 길이가 1m인 가열공기체임버(여섯번째 지역)속으로 압출한다. 경화된 봉을 형상가공장치속으로 인장시켜 발포체로 보호된 로울러에서 17.7m/분의 속도로 원형 및 적당한 크기로 가공하고 120mm 길이로 절단한다. 이렇게하여 제조된 제품은 직경이 7.73mm인 원주가 된다. 봉의 표피와 외관은 균일한 백색이며 연속기포조직이 미세하고도 균일하게 되어 있는 제품으로 된다. 비중은 .109g/cm³이다. 이 봉을 20mm 길이로 절단하여 공지의 방법인 담배연기 여과시험을 한다. 압력강하를 58mmH²O에서 연기제거효율을 측정한 결과 총 부유성고형물(浮游性固形物) 중 33.4%가 제거되었다. 20mm 팁 1개당 팁의 중량은 0.102g으로서 흡연 전후의 경도는 "필터로오나(FILTRONA)" 경도측정기로 측정한 결과 96%이었다.

[실시예 2]

가소제로서 트리아세틴을 사용하고 다음과 같은 압출기의 온도조건을 적용하여 실시예 1의 방법을 반복한다.

스크루우형 압출기의 온도 조건

14.7% 및 18% 트리아세틴을 사용하여 얻은 봉 압출물은 여러가지 점에서 만족스러운 것이었다. 0%트리아세틴에서 얻은 봉 압출물은 심하게 분해되었으며 가공이 불가능하였고 기포조직도 불량하였으므로 상품가치가 없는 것이었다. 23%트리아세틴을 사용한 것은 가소화가 과도하게 된 것으로서 기포조직이 큰 연속기포였으므로 이것 역시 상품가치가 없는 것이었다.

[실시예 3]

V자형의 덤블러에 아세트산 셀룰로오스 69.84%(중량)와 핵생성제인 석회석 3.23%(중량)을 가하여 10분간 혼합하는데 이때 멸틸알코올 6.79%(중량)을 1분간에 8ml의 속도로 가한후 아세톤 3.23%(중량)와 트리아세틴 15.73%(중량)을 가한다. 다시 30분간 더 혼합을 계속한 후 혼합물을 3.5체를 통과시켜 응집물을 제거한다. 다음에 혼합물을 3/4" 스크류와 같이 직경비가 25 : 1인 cs브라벤더 압출기중에 넣고 통기시키지 않는 상태에서 용융시킨후 직경이 0.18"인 오리피스를 통하여 압출시킨다. 압출된 봉을 가열캐비넷 중에서 조절하여 가공한다. 본 실시예에서의 작업조건을 다음과 같이 한다.

압출기의 온도 조건(℃)

최종제품인 봉은 연속기포로 된 구조를 하고 있으나 기포크기는 균일하지 못하였다. 따라서 이제품은 실시예 1에서 통풍 조건하에서의 스크루우형 압출기를 사용해서 만든 것보다 못한 것이었다.

전술한 실시에들에서 측정한 바와 같은 압력강하를 다음과 같은 방법으로 측정하였다. 즉 완전히 보호조치를 한 여과기(길이 20mm) 속으로 공기를 1050cm³/분의 속도로 흡인하여 여과기에 나타나는 압ㄺ차를 마노메타로 측정하여 결과를 게이지의 mm단위로 나타내었다.

전술한 실시예에서와 같이 담배필터봉의 경도를 "필터로오나" 시험기로 측정하는데 이때 발포체 길이를 120mm로한 시료봉〔평균 직경(D) : 얘 7.8mm : 정도〕을 시험기에 있는 두판사이에서 압축한다. 이때 봉의 원추형 표면의 각각 반대쪽에 300g의 하중을 15초동안 가하여 봉의 직경의 감소를 나타내는 평균 압축치(A)를 측정하였다.

경도는 시료의 직경에 300g의 하중을 가하여 측정하였는데 다음 식에 의거하여 최초직경에 대한 백분율로서 계산하였다.

경도 % 〓〔(D-A)〕1D×100

연기제거 효율을 전술한 실시예에서와 같이 나타내는데 다음과 같은 방법으로 측정한다.

팁 20개를 골라서 중량을 측정한 후 표준 흡연칼럼에 장치하고 키이드, 뉴솜(keith-Newsome) 흡연장치로 흡연시킨다. 트랩을 사용하여 담배필터를 통과하는 부유성물질을 채집한다.

팁의 중량가분을 팁(tip) 및 캠브리지(cambridg) 트랩의 전중량증가분으로 나누어 연기제거율을 산출한다.

본 발명에 의한 제품을 제5도와 제8도를 보면 충분히 알 수 있다. 제5도와 제8도에서 알 수 있는 바와 같이 표피가 형성이 잘된 수분비투과성의 원주상 제품이다. 표피내에는 발포체가 상호연결되어 있으며 이들 기포중의 최소한 얼마정도에는 기포벽을 연결하고 있는 가느다란 섬유가 있으며 전체적인 구조가 가느다란 섬유에 대한 막성(膜性) 기포벽의 비율이 크다는 것이 특색이다. 담배연기중의 매연깨스가 발포체속을 비교적 용이하게 통과한다고 하더라도 부유성 물질과 응축성 증기중이 상당량이 발포체에 흡수되어 트랩된다. 필터는 기포크기가 작고 기포내에 있는 가느다란 섬유로 인하여 매연입자를 포착할 수 있는 표면이 크다. 따라서 담배연기가 필터단면전체를 통하여 비교적 균일하게 분포된다.

제6도는 침강성 아세트산 셀룰로오스 필터로 된 덥을 투영하여 나타낸 것이다.

팽창된 포체라기보다는 제7도의 단면에서 가장 잘 특징이 나타난대로 공급을 함유하고 있는 다공질 구조이다. 여기에는 용융물을 압출하여 발포시킨 구조와 연결된 격막이나 미세섬유가 없다. 제9도와 제10도에 예시한 바와 같이 침강성 아세트산 셀룰로오스 필터봉의 포피구조와 제11도, , 제12도에 예시한 바와 같은 본 발명에 의한 아세트산 셀룰로오스로 된 필터봉의 표피구조와는 분명히 구별리 된다. 제9도와 제10도는 100배 및 1000배 크기로 각각 확대시킨 것으로서 필터봉에 수분이 침투할 수 있는 큰 표면 공극이 존재하고 있는 것이다. 그러나 제11도와 제12도에서와 마찬가지로 100배 및 1000 크기로 각각 확대한 것인데 수분이 침투할 수 없는 표면공극이 없는 것들임을 알 수 있다.

Claims (1)

1. 아세트산 셀룰로오스, 가소제, 적어도 아세트산 셀룰로오스의 부분적용매인 발포제 및 핵생성제로 된 혼합물을 공기가 함입되지 않은채 타원형 또는 원형의 오리피스를 통해용융 압출하는 것으로 구성된 8자정 가소화된 연속기포조직의 아세트산 셀룰로오스 발포체로 된 필터봉의 제조방법.

Images