Рассматривается углеродное волокно с формой, созданной шаблоном, и способ получения волокна при (а) смешении предшественника 30 с шаблоном волокна 26А, (b) формовании смеси в заданную форму, (с) отверждение смеси с образованием композита предшественника, (d) карбонизации композита предшественника и (е) разложении шаблона волокна.

 

(57) Реферат / Формула:
углеродное волокно с формой, созданной шаблоном, и способ получения волокна при (а) смешении предшественника 30 с шаблоном волокна 26А, (b) формовании смеси в заданную форму, (с) отверждение смеси с образованием композита предшественника, (d) карбонизации композита предшественника и (е) разложении шаблона волокна.

 

---

2420-14825BRU/010 ФАСОННЫЕ УГЛЕРОДНЫЕ ВОЛОКНА И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ
ОПИСАНИЕ
Предпосылки создания изобретения Углеродные волокна имеют широкий ряд применений. Например, US 6387479 и US 6277771 описывают их использование для армирования композитных материалов. Дополнительно US 6037400 описывает их использование в электроволновой защите. Кроме того, еще US 6162533 описывает их использование в электродной конструкции. Другие применения также являются хорошо известными, как описано в прототипе. Например, активированные углеродные волокна используются в качестве фильтрационного материала для разделения газов (включая удаление составляющих газовой фазы из сигаретного дыма) , каталитической адсорбции, очистки сбросовых потоков или загрязненных паров и устранения неприятного запаха.
Углеродные изделия в настоящее время получаются карбонизацией материалов предшественника, таких как нефтяные пеки, полиакрилонитрил, целлюлоза и фенольные смолы. Например, US 4 917 8 35 на имя Lear и др. раскрывает способ получения пористых формованных углеродных материалов на основе фенольных смол. Однако, плохие реологические и механические свойства материалов - предшественников углерода ограничивают получение и переработку углеродных волокон в желаемые формы. Кроме того, плохие механические свойства предшественников или получаемых углеродных волокон также ограничивают формование подходящей среды для фильтрационных применений.
Углерод известен для использования в элементах сигаретного фильтра, благодаря его способности фильтровать или удалять составляющие из выдыхаемого дыма. В частности, активированный уголь имеет склонность снижать уровни некоторых компонентов газовой фазы, присутствующих в выдыхаемом дыме, что приводит к изменению органолептических и токсикологических свойств такого дыма.
Примеры сегментов фильтра, содержащих активированный уголь, описаны в US 2881770 на имя Tovey, US 3353543 на имя Sproyll и др., US 3101723 на имя Seligman и др. и US 4481958 на имя Ranier
и др.. Некоторые коммерчески доступные фильтры имеют частицы или гранулы углерода, такого как активированный уголь, в отдельности или диспергированные в жгуте ацетатцеллюлозного волокна, другие коммерчески доступные фильтры имеют углеродные нити, диспергированные в них, тогда как еще другие коммерчески доступные фильтры имеют так называемые конструкции "заглушка-пространство-заглушка", "фильтр с полостью" или "тройной фильтр". Примерами коммерчески доступных фильтров являются SCS IV двойной твердый фильтр из древесного угля и тройной твердый фильтр из древесного угля от фирмы Filtrona Intranational, Ltd., тройной фильтр с полостью от фирмы Baumgartner и ACT от фирмы Filtrona Intrtnational, Ltd. Подробности рассмотрения свойств и состава сигарет и фильтров раскрыты в US 5404890 и US 5568819 на имя Gentry и др., описания которых приводятся в качестве ссылки.
Было бы желательно создать сигаретный фильтр, содержащий углеродные волокна и/или другие материалы, способные абсорбировать и/или адсорбировать компоненты газовой фазы, при создании благоприятной переработки, обработки,
абсорбции/адсорбции, разбавления и, в случае сигаретных фильтров, характеристик вытяжки, с тем, чтобы быть подходящими для потребителей. Однако, ни один способ, который существует в настоящее время, не обеспечивает такой фильтр. Кроме того, коммерчески доступные активированные угли и молекулярные сита обычно находятся в гранулированной и порошковой формах. Материалы в указанных формах не сохраняют когезию продукта, так как гранулы и зерна имеют тенденцию осаждаться после набивки внутрь сигаретного фильтра. Поэтому также желательно получить волокна из активированного угля с улучшенной целостностью продукта.
Краткое описание изобретения
Согласно варианту данного изобретения разрабатываются углеродное волокно и волокна из активированного угля с желаемыми формами поперечного сечения при создании их форм от предварительно формованных шаблонов.
Кроме того, в соответствии с вариантом изобретения создаются формованные углеродные волокна, которые имеют
преимущества в армировании материалов, электрических и других применениях.
Кроме того, еще в соответствии с предпочтительным вариантом изобретения обеспечиваются фасонные волокна из активированного угля с желаемыми формами поперечного сечения, которые создают эффективный сигаретный фильтр с высокой выработкой ОДМ, низким падением давления и улучшенной эффективностью удаления газовой фазы. Предпочтительные фасонные формы включают (но не ограничиваясь этим) многолепестковые формы, такие как трехлепестковая форма и четырехлепестковая форма, V-образная форма, стилизованная I-образная форма или гнездовая стилизованная I-образная форма, С-образная форма и неправильная форма.
Кроме того, согласно предпочтительному варианту изобретения материал из активированного углеродного волокна формуется с регулируемыми ориентацией волокон и плотностью упаковки, которые являются критическими для достижения исключительных характеристик в различных применениях. Предварительно формованные шаблоны обеспечиваются карбонизующимся материалом и могут быть переработаны в тканые и нетканые формы с желаемой ориентацией волокон и плотностью упаковки. Активированный углеродный фильтрационный материал с регулируемыми ориентацией волокон и плотностью упаковки может быть затем образован при отверждении, карбонизации и активации углеродных волокон или волокон из карбонизующегося предшественника.
Кроме того, в соответствии с предпочтительным вариантом данного изобретения фасонные углеродные волокна с регулируемыми формами поперечного сечения обеспечивают сигаретные фильтры, которые являются эффективными в снижении содержания компонентов газовой фазы во вдыхаемом дыме.
Краткое описание чертежей
Новые характеристики и преимущества настоящего изобретения в дополнение к указанным выше будут очевидными для специалистов в данной области техники из прочтения следующего подробного описания в сочетании с прилагающимися чертежами, на которых подобные обозначения относятся к подобным частям, и на которых:
на Фиг.1 представлен вид сбоку в разрезе сигареты с ее частями, отброшенными для показа внутренних деталей, включая фильтр заглушка-пространство-заглушка с углеродным фильтром согласно настоящему изобретению;
на Фиг.2 представлен вид сбоку в разрезе сигареты с ее частями, отброшенными для показа внутренних деталей, включая фильтр заглушка-пространство с углеродным фильтром согласно настоящему изобретению;
на Фиг.З представлено поперечное сечение шаблона, покрытого и пропитанного предшественником;
на Фиг.4 представлено поперечное сечение шаблона с предшественником после очистки шаблона;
на Фиг.5 представлено поперечное сечение трехлепесткового шаблона волокна согласно настоящему изобретению;
на Фиг.б представлено поперечное сечение
четырехлепесткового шаблона волокна согласно настоящему изобретению;
на Фиг.7 представлено поперечное сечение V-образного шаблона волокна согласно настоящему изобретению;
на Фиг.8 представлено поперечное сечение 1-образного шаблона волокна согласно настоящему изобретению;
на Фиг.9 представлено поперечное сечение С-образного шаблона волокна согласно настоящему изобретению;
на Фиг.10 представлено поперечное сечение шаблона волокна неправильной формы согласно настоящему изобретению;
на Фиг.11 представлен вид в перспективе двух из четырех углеродных волокон, которые остаются после карбонизации предшественника и разложения четырехлепесткового шаблона, показанного на Фиг. 3 и 4;
на Фиг.12 представлен график, показывающий выработку
акролеина в затяжке сигарет 1R4F и сигарет с фильтрами,
выполненными согласно настоящему изобретению; и 3
на Фиг.\^ представлен график, показывающий выработку 1,3-бутадиена в затяжке сигарет 1R4F и сигарет с фильтрами, выполненными согласно настоящему изобретению.
Подробное описание предпочтительного варианта Предпочтительный вариант настоящего изобретения теперь будет описан со ссылкой на чертежи.
На Фиг.1 показан фильтр заглушка-пространство-заглушка. Сигарета 10 содержит первую заглушку 12, пространство 14, вторую заглушку 16, табак 18 и бумагу 20. Фильтр заглушка-пространство-заглушка примыкает к табаку 18. Пользователь зажигает конец с бумагой 20 и табаком 18 на конце, противоположном от фильтра. Воздух и дисперсный материал затем вытягиваются к фильтру пользователем. Пространство 14 может быть заполнено материалом 22, таким как углерод, и может иметь пустоты, каналы или отверстия 24.
Возможны другие компоновки фильтра. Например, на Фиг.2 показано устройство фильтра заглушка-пространство. Фильтр является подобным фильтру, показанному на Фиг.1, но сигарета 10 взамен содержит заглушку 12, пространство 14, табак 18 и бумагу 20. Фильтр заглушка-пространство примыкает к табаку 18. Подобно варианту, показанному на Фиг.1, пространство 14 может быть заполнено материалом, таким как углерод 22, и может иметь пустоты, каналы или отверстия 24.
Согласно предпочтительному варианту данного изобретения фасонные углеродные волокна получаются при загрузке материалов предшественника углерода, таких как фенольные смолы, в шаблоны формования волокон, выполненные из материалов с низким выходом углерода, таких как полипропилен, которые содержат продольные каналы, как будет рассмотрено подробно ниже в отношении Фиг.З и 4; отверждении загруженных предшественников углерода внутри каналов шаблонов с образованием композитных предшественников волокон; карбонизации композитных предшественников волокон в инертной атмосфере или в вакууме; и разложении форморегулирующих шаблонов с образованием фасонных углеродных волокон с регулируемыми формами поперечного сечения, как будет рассмотрено подробно ниже в отношении Фиг.11.
Шаблон волокон 2 6 может иметь поперечное сечение с формой, включающей (но не ограничиваясь этим) формы, показанные на Фиг. 5-10, которые могут быть описаны как трехлепестковая форма,
четырехлепестковая форма, V-образная форма, стилизованная IE-образная форма или гнездовая стилизованная I-образная форма, Сообразная форма и неправильная форма, соответственно. Шаблоны могут быть формованными и полученными с помощью экструзии, прядения или другим способом формования, как описано, например, в US 5057 3 68 на имя Largman и др. Шаблон 2 6 может быть выполнен из любого полимерного материала и может оставлять только незначительное количество остатка, например, нулевой выход угля, при термическом разложении. Предпочтительным материалом шаблона 26 является полипропилен ( (ПП) . Форма поперечного сечения шаблона 2 6 обеспечивает продольные каналы 2 6, которые могут быть непрерывными, и которые открыты к поверхности шаблона 26.
Предшественник углерода 30 может содержать твердые частицы, гели, пены, жидкости или их смеси, которые дают углеродные или углеродистые материалы при нагревании при температуре карбонизации в инертной атмосфере или в вакууме. Подходящие материалы указанных классов включают (но не ограничиваясь этим) фенольную смолу, нефтяные пеки, полиакрилонитрил, целлюлозу, производные целлюлозы, поливинилацетат (ПВА) и их смеси. Молекулярные сита, цеолиты и силикаты или другие дополнительные неорганические материалы могут быть включены в смесь для модификации порораспределения конечных углеродистых продуктов. Предложенными фенольными смолами могут быть неотвержденные или частично отвержденные смолы новолачного типа с присутствием отверждающих агентов или резольного (самоотверждающегося) типа, или их смеси. В смеси дисперсная частично отвержденная смола, как описано в US 4917835 на имя Lear и др., может использоваться, как описано, или только для связывания компонентов.
Предшественник 30 смешивается с шаблонами волокон согласно хорошо известной технологии, как описано в US 6584 97 9 и US 5772768 на имя Хие и др.
Как показано на Фиг.5-10, шаблоны 26-26Е имеют пустоты или каналы 28. Предшественник 30 загружается в каналы 28 смешением фасонных шаблонов 26-26Е с предшественником 30 в контейнере (не показано). Например, на Фиг.З показана загрузка
четырехлепесткового шаблона 26А предшественником 30. Шаблон сначала помещают, погружают, бросают или протаскивают через контейнер, содержащий предшественник (не показано). Некоторые уровни перемешивания или вращения контейнера могут быть необходимы для достижения гомогенной пропитки каналов, как показано в родственной заявке US 10/294346, приведенной здесь в качестве ссылки. Массовое отношение предшественника углерода к полипропиленовому шаблону, также называемое показателем загрузки, находится, предпочтительно, (но без ограничения) в интервале 0,25-2. Когда в качестве предшественников углерода используются гели, суспензии или вязкие жидкости, некоторое количество жидкого растворителя, такого как этанол, может использоваться для регулирования вязкости для обеспечения гомогенной пропитки.
Как дополнительно показано на Фиг.З, снаружи канала 28 может быть расположен избыток предшественника 30, который может быть удален с наружной стороны шаблона 2 6А любым хорошо известным способом, включая (но не ограничиваясь этим) споласкивание, промывку в растворителе, протирку, дренирование или обдувку. Например, избыток предшественника 30, который остается снаружи каналов 2 8 или на шаблоне 2 6, может быть удален протиранием филаментов бумажным полотенцем, прокладкой, тканью или другим подходящим средством, содержащим растворитель, такой как этанол. После указанной операции предшественник 30 остается в канале 28, как показано на Фиг.4.
Условия отверждения могут быть выбраны так, что шаблон 26 сохраняет структурную и/или химическую целостность, тогда как предшественник углерода 30 отверждается внутри шаблона 2 6 с образованием нетекучей смолы. Условия могут быть выбраны на основе компонентов в предшественнике углерода, особенно, неотвержденных компонентов, используемых в качестве связующего. Как показано, например, в таблице 1, ПП-шаблоны и предшественник углерода на основе фенольной смолы могут быть использованы для осуществления настоящего изобретения. Предшественник может быть отвержден при нагревании в атмосфере при температуре от приблизительно 120°С до 160°С в течение приблизительно 15-60
мин. Некоторое количество кислоты может быть добавлено к фенольным предшественникам для ускорения отверждения.
На стадии карбонизации отвержденные композитные предшественники волокон могут быть нагреты в инертной среде и/или в вакууме с разложением шаблона и с обеспечением получения из предшественника углерода фасонных углеродных волокон 32, как показано на Фиг.11. Например, карбонизация может быть осуществлена при нагревании предшественника углерода до температуры в интервале приблизительно 600-950°С в течение приблизительно от 30 мин до 4 ч, хотя температура и время могут варьироваться для достижения желаемых результатов в любой конкретной ситуации. На Фиг.11 показаны формованные углеродные волокна 32, которые остаются после разложения шаблона, показанного на Фиг.З и 4. Формованные углеродные волокна 32 получают свои формы от форм шаблонов 2 6 и поэтому могут также называться "фасонными углеродными волокнами". Части 34 могут оставаться в зоне между расширениями 2 6А, которые очистка не удаляет.
В таблице 1 приводятся 7 примеров, выполненных с использованием различных шаблонов и условий переработки с получением различных каналов. В примерах карбонизация может быть осуществлена при нагревании материалов в токе азота или аргона при температуре приблизительно 850°С в течение приблизительно 12 ч, где используются предшественник углерода на основе фенольной смолы и ПП-шаблон. Выходы углерода находятся обычно в интервале 10-4 0% мае. в зависимости от ПП-содержания композитных предшественников.
Таблица 1
Углеродные изделия, полученные в соответствии с настоящим изобретением
Пример способа
Фасонное волокно
Матрица
Показатель загрузки
Отверждение при 150°С
Карбонизация при 850°С
Углеродное волокно
ВД/мкм
мин.
Выход, %
Форма
НД/мкм
С-23денье/филамент
33-36
0,48
Круглая
43-57
Неправильное-16 денье/филамент
15-75
0, 60
Неправильная
10-50
Трехлепестковое-24 денье/филамент
26-40
0,76
Пентагональная
24-50
С-2 4день е/филамент
34-37
0,38
Круглая
40-60
С-24денье/филамент
34-37
0, 81
Круглая
40-60
V-24денье/филамент
40-51
1,6
Треугольная
35-40
V-2 4день е/филамент
40-51
1,6
Треугольная
33-40
Для примеров полипропиленовый шаблон смешивают с предшественником углерода на основе фенольной смолы. Для примеров 7 и 8 EtOH используют в рецептуре фенольного предшественника для снижения вязкости. Используют шаблоны 16-24 денье/филамент (dpf), которые содержат каналы с внутренним диаметром или внутренним размером (ВД) приблизительно 10-60 мкм. Шаблоны имеют показатель загрузки в интервале от 0,38 до 1,6. Отверждение имеет место при температуре приблизительно 150°С приблизительно за 15-40 мин. Для сокращения указанного времени отверждения к фенольному предшественнику может быть добавлено некоторое количество кислоты. Карбонизация осуществляется при температуре приблизительно 850°С приблизительно в течение 1-2 ч. Выходы углерода находятся обычно в интервале 10-24% мае. в зависимости от ПП-содержания композитных предшественников. Углеродные волокна получают свою форму и наружный диаметр или наружный размер (НД) от формы и ВД шаблона, соответственно. Интервал, приведенный для НД и ВД, отражает гибкость шаблона и характеристики различных полостей 28. Например, некоторые из полостей имеют различные размеры в различных направлениях.
Следует отметить относительно таблицы 1, что НД части углеродных волокон превышает ВД. Этот результат получается благодаря тому, что материал шаблона является гибким, и, таким образом, предшественник может усилить ВД, который был измерен перед загрузкой, снаружи. Кроме того, некоторое количество предшественника может находиться между расширяющимися частями шаблона, которые не используются в расчете ВД. Например, на Фиг.11 показаны зоны 34, которые не содержатся в ВД четырехлепестковой поверхности, но которые вносят вклад в достигнутый НД.
Фасонные углеродные волокна могут быть активированы с образованием поглощающих материалов с высокой площадью поверхности для фильтрационных применений. Многие способы активации известны в литературе, такие как нагревание С02 или водяным паром. Активация может быть достигнута при поддержании температуры в интервале приблизительно 800-950°С в течение
приблизительно 30 мин. Например, фасонное углеродное волокно из примера 5 в таблице 1 может быть активировано С02 при температуре приблизительно 950°С в течение приблизительно 30 мин. При 2 5% выгорания могут быть получены площадь поверхности по методу БЭТ 1557 м2/г и объем микропор ( <20 А) 0,6415 см3/г. Эти значения являются сравнимыми со значениями гранул активированного угля на основе кокосового ореха, которые часто используются как поглотители в сигаретных фильтрах.
Модифицированные модели сигарет 1R4F, содержащие 66 мг и 150 мг активированных фасонных углеродных волокон, получают с конфигурациями, показанными на Фиг.1 и 2, соответственно. Для 66 мг модели заглушка 12 имеет длину 12 мм, углеродное изделие 22 имеет длину 8 мм, и вторая заглушка 16 имеет длину 7 мм. Для 150 мг модели заглушка 12 имеет длину 10 мм и углеродное изделие 22 имеет длину 17 мм. Сигареты выкуриваются в FTC-условиях, когда химический состав дыма анализируется м:етодами ИКСФП (ИК-спектроскопии с Фурье-преобразованием) и ГХ-МС (гель-хроматографии-масс-спектроскопии). Как показано в таблицах 2-3 и на Фиг.12 и 13, фильтры, полученные в соответствии с настоящим изобретением, являются эффективными в снижении широкого ряда компонентов газовой фазы дыма при использовании для фильтрации сигаретного дыма.
В таблице 2 стандартная сигарета 1R4F сравнивается с сигаретой, содержащей углеродное изделие согласно настоящему изобретению, в условиях переработки, описанных в примере 5 из таблицы 1. Сигарета 1R4F представляет собой Kentucky-эталонную сигарету с фильтром, обеспеченным the Tobacco and Health Research Institute, University of Kentucky для исследовательских целей. В первом ряду таблицы 2 представлены характеристики контрольного образца 1R4F, которые являются относительно типичными характеристиками контрольной сигареты. Во втором и третьем рядах таблицы 2 представлены характеристики модифицированных сигарет TF-66-1 и TF-66-2, соответственно, которые были получены в соответствии с настоящим изобретением, причем характеристики представлены как процентное отличие в характеристиках от контрольного образца 1R4F. Модифицированные
образцы TF-66-1 и TF-66-2 являются сигаретами со структурой, показанной на Фиг.1, в которой заглушка 12 составляет 12 мм, заглушка 16 составляет 7 мм, и углеродное изделие 24 составляет 5 мм в длину по оси. Углеродное изделие имеет массу 66 мг. Однако, указанные значения являются только примерными, и могут быть выбраны любые длины и/или массы.
В таблице 2 представлены ОДМ-значения для образца 1R4F. Для данных образца 1R4F дается стандартное отклонение. Значения, представленные для модифицированных образцов TF-66-1 и TF-66-2, даются как изменение от lR4F-CTaHflapTa. Изменение, которое превышает более, чем в три раза стандартное отклонение 1R4F контрольного образца, считается значительным. Как показано в таблице 2, содержание ацетальдегида (АА), метанола (МеОН) и изопрена (ISOP) в общем дисперсном материале (ДМ) все снижаются в результате использования настоящего изобретения. Содержание цианида (HCN) слегка увеличивается, но незначительно.
Таблица 2
Модифицированные образцы сигарет по сравнению с контрольным
образцом сигареты
Образец
АА (ОДМ)
HCN
(ОДМ)
МеОН (ОДМ)
ISOP
(ОДМ)
ОДМ (мг)
Сопротивле
ние всасыванию
Масса углеродного фильтра (мг)
1R4F
контрольный (ТРМхЮ"3) стандартное отклонение
51,5 9,2 6,2 23,7 8% 4% 98% 8%
13,3 3%
140 5%
0,0
TF-66-1
-43% 4% -35% -54%
7,2
162
TF-66-2
-72% 9% -40% -62%
7,0
159
На Фиг.12 и 13 дополнительно показано, как образцы, модифицированные согласно настоящему изобретению, снижают выработку в затяжке акролеина и 1,3-бутадиена. На Фиг.12 показана выработка в затяжке акролеина модифицированных 1R4F сигарет по сравнению с образцами TF-66 и TF-150. На Фиг.13
показана выработка в затяжке 1,3-бутадиена модифицированных 1R4F сигарет по сравнению с образцами TF-66 и TF-150.
Например, на Фиг.12 показано количество акролеина в выдыхаемом дыме для различных затяжек 1R4F Kentucky-эталонных сигарет и модифицированных образцов. Акролеин в сигаретном дыме определяется по отношению к одной затяжке. Сигареты выкуриваются с объемом затяжки 35 см3 двухсекундной продолжительности через каждые 60 с. Выработки акролеина в затяжке регистрируются для 8 определений 1R4F, так же как и модифицированных образцов. Как показано на Фиг.12, первая затяжка составляет от 15% до 20% общей выработки 1R4F, но обычно около 0 для модифицированных образцов. Процесс затягивания повторяется более 7 раз в соответствии с хорошо известными и повторяемыми методами с получением графика, показанного на Фиг.12. Подобный метод используется для определения выработки 1,3-бутадиена.
Как показано на Фиг. 12 и 13, содержание составляющих газов увеличивается с каждой затяжкой в результате насыщения фильтра. Однако, выработка акролеина и 1,3-бутадиена является ниже для образца, созданного с использованием настоящего изобретения. Действительно, выработка акролеина и 1,3-бутадиена в образцах является почти нулевой для первых нескольких затяжек.
В таблице 3 дополнительно показаны преимущества настоящего изобретения. В первой колонке представлены характеристики и компоненты, общие для сигарет и сигаретного дыма. Во второй колонке, названной "1R4F стандартное отклонение", представлено стандартное отклонение некоторых компонентов газовой фазы, присутствующих в контрольной lR4F-cnrapeTe. В колонках, названных TF-66 и TF-150, представлены изменения в уровнях содержания компонента в газе как результат использования, фильтров, выполненных в соответствии с настоящим изобретением, и, в частности, примером 5 из таблицы 1.
Таблица 3
Изменение в компонентах газовой фазы
Адсорбент - прогоны
1R4F стандартное отклонение
TF-66
TF-150
Углеродное волокно /мг № эталона
9627-798
152 9645-17
Компоненты газовой фазы
Изменение
Изменение
Диоксид углерода
Незначительное изменение
Незначительное изменение
Пропилен
Незначительное изменение
-60%
Цианид водорода
13%
-34%
-83%
Этан
Незначительное изменение
Незначительное изменение
Пропадиен
13%
-36%
-71%
1,3-Бутадиен
-77%
-97%
Изопрен
-97%
-98%
Циклопентадиен
-96%
-98%
1, 3-Циклогексадиен
17%
-100%
-100%
Meтилциклопентадиен
-100%
-99%
Формальдегид
14%
-95%
-87%
Ацетальдегид
-84%
-97%
Акролеин
14%
-78%
-95%
Ацетон
12%
-100%
-100%
Диацетил
-100%
-100%
Метилэтилкетон
-100%
-100%
Изовалериановый альдегид
-98%
-97%
Бензол
-100%
-99%
Толуол
-100%
-99%
Бутиронитрил
-100%
-100%
2-Метилфуран
-100%
-99%
2,5 -диметилфуран
-100%
-99%
Сульфид водорода
-67%
-8 9%
Карбонилсульфид
Незначительное изменение
-38%
Метилмеркаптан
-71%
-85%
1-метилпиррол
-100%
-98%
Кетен
11%
-100%
-93%
Ацетилен
13%
-39%
-43%
Приведенное выше описание изобретения иллюстрирует и
описывает настоящее изобретение. Кроме того, описание показывает и описывает только предпочтительные варианты данного изобретения, но должно быть понятно, что настоящее изобретение способно использовать другие различные комбинации, модификации и условия и способно к изменениям или модификациям в объеме концепции изобретения, как выражено здесь, в соответствии с приведенным выше описанием и/или квалификацией или знанием в области получения фильтров и, в частности, получения сигаретных фильтров.
Варианты, описанные выше, кроме того, предназначены для пояснения известных наилучших вариантов осуществления данного изобретения и обеспечения возможности другим специалистам в данной области техники использовать данное изобретение в таких или других вариантах и с другими модификациями, требуемыми конкретными применениями или использованиями изобретения. Соответственно, описание не предназначено ограничивать изобретение в рассмотренном здесь виде. Также подразумевается, что прилагаемая формула изобретения должна истолковываться как включающая альтернативные варианты.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ образования углеродного волокна, включающий: смешение предшественника углерода с шаблоном волокна
так, что предшественник углерода образуется в полости, образованной формой шаблона;
отверждение смеси с образованием композита предшественника со стабильной формой;
- карбонизацию композита предшественника; и
разложение шаблона волокна с получением углеродного волокна, образованного полостью шаблона волокна.
2. Способ по п.1, при котором шаблон волокна содержит полипропилен.
3. Способ по п.1, при котором карбонизация осуществляется в инертной среде, в вакууме или в их комбинации.
4. Способ по п.1, при котором стадия карбонизации и стадия разложения проходит одновременно.
5. Способ по п.1, при котором образованное углеродное волокно имеет форму, приданную шаблоном.
6. Способ по п.1, при котором предшественником углерода является фенольная смола.
7. Способ по п.1, в котором углеродное волокно активируется нагреванием в присутствии С02 или водяного пара.
8. Способ по п.7, в котором активация проходит при температуре в интервале от приблизительно 800°С до приблизительно 950°С в течение приблизительно 30 мин.
9. Способ по п.1, при котором наружная часть шаблона очищается так, что предшественник преимущественно остается только в полости, образованной в поперечном сечении шаблона.
10. Способ по п.1, при котором для регулирования вязкости предшественника в процессе смешения используется растворитель.
11. Фильтр, содержащий углеродное волокно, полученное в соответствии со способом по п.1.
12. Сигарета, содержащая фильтр по п.11.
13. Углеродное волокно, полученное способом по п.1.
14. Курительное изделие, содержащее: заглушку,
углеродный фильтр, содержащий углеродные волокна, и табачный стержень.
15. Способ формования углеродного волокна, включающий:
- смешение шаблона волокна, содержащего полипропилен, с предшественником углерода, содержащим фенольную смолу, так что предшественник углерода формуется в полости, образованной формой шаблона;
очистку периметра шаблона; отверждение смеси при температуре приблизительно 120-160°С в течение приблизительно 15-60 мин с образованием композита предшественника со стабильной формой;
- карбонизацию композита предшественника при температуре в интервале от приблизительно 600°С до приблизительно 950°С; и
разложение шаблона волокна с получением углеродного волокна, образованного полостью шаблона волокна.
16. Способ по п.15, дополнительно содержащий активацию углеродного волокна нагреванием волокна в присутствии С02 или водяного пара при температуре в интервале от приблизительно 800°С до приблизительно 950°С в течение приблизительно 30 мин.
1/2
148258ЕА
Фиг. 1
г^Фиг.г
i? ^ i?,
?2 2й 20
Фиг. 3 фиг. 4
Фиг. 5 Фиг. 6 Фиг. 7
Фиг. 10
Фиг. 8 Фиг. 9
26 SP/3
26С
26Л
2/2
.-*- TF-150
-r=_
Затяжки
Фиг. 12
TF-66
С 5 G Затяжки
Фиг. 13