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Filterstöpsel für Zigaretten
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fürweise aus dünnem Papier, die ein Faserbündel 12 von ovalem oder kreisrundem Querschnitt umschliesst.
Wie aus der Stirnseite des Filterstöpsels ersichtlich ist, kann ein Teil der Fasern 13 vorwiegend in axialer
Richtung des Stöpsels verlaufen. Das ganze Faserbündel 12 ist durchsetzt von einer Vielzahl, in Fig. l nur schematisch angedeuteter Haftpunkte 14 zwischen sich kreuzenden oder einander seitlich berührenden Fa- sern. Diese Haftpunkte 14 können beim Auseinandernehmen eines derartigen Filterstöpsels 10, sowohl vor als auch nach dem Gebrauch desselben, einwandfrei aufgefunden werden.
Es ist dabei im Prinzip gleich- gültig, durch welche Mittel das Aneinanderhaften der Fasern an den Haftpunkten bewirkt wird, sei es durch ein Verkleben der aneinander haftenden Fasern mit einem organfreundlichen Binde- oder Lösungsmittel. wie solche sich bei hydrophilen Fasern anwenden lassen, oder vorzugsweise durch eine Verschweissung der Fasern unter mechanischer Verformung derselben.
Das durch eine Vielzahl willkürlich verteilter Haftpunkte 14 verfestigte Faserbündel 12 bildet ein Fa- serknäuel mit einer Vielzahl von Hohlräumen, welches eine merkliche Elastizität aufweist und durch das
Zusammenraffen quer zur Achsrichtung des Filterstöpsels eine elastische Verspannung radial zur Filterach- se ergibt, so dass der Inhalt im ungebrauchten Filterstöpsel in radialer Richtung aufquillt, wenn die Umhüllung 11 längs einer Mantellinie aufgeschnitten wird. Die jeweils zwischen Haftpunkten fixierten Faserab- schnitte sind gegeneinander verspannt, können aber beim Gebrauch stark quellen und weich werden, ohne dass ihre Elastizität vollständig nachlässt und die Stabilität des vom räumlichen Haftstellennetz zusammen- gehaltenen Faserbündels unzureichend würde.
Somit ist die Festigkeit des Filterstöpsels, im Gegensatz zu den bisher bekannten Filterstöpseln, weitgehend unabhängig von den Festigkeitsänderungen der Fasern beim
Gebrauch. Aus diesem Grunde besteht nunmehr auch die Möglichkeit, stark saugfähige Fasermaterial zu verwenden und trotz geringen Zugwiderstandes hohe Filterwirksamkeit zu erreichen. Dabei trittwegen des
Radialdruckes auch beim Gebrauch kein Schrumpfen des Filterstöpsels auf, so dass das bisher übliche An- kleben desselben an der Umhüllung 11 überflüssig ist. Ein Herausfallen des Filterstöpsels durch Schwund des- selben ist nicht zu befürchten, auch wenn beim Rauchen der Filterstöpsel zwischen den Fingern gedreht und geknetet wird.
Das räumliche Haftstellennetz innerhalb des Faserknäuels hat weiterhin die vorteilhafte Wirkung, den
Rauch zwangsweise durch eine Vielzahl regellos angeordneter Hohlräume zu leiten und ihn mit dem ad- sorbierenden und/ode absorbierenden Fasermaterial in engen Kontakt zubringen. Insbesondere kann diese sehr erwünschte Wirkung durch Beeinflussung der räumlichen Anordnung der Haftstellen durch die Dichte des Faserknäuels und durch geeignete Wahl der Art solcher Fasern und deren Dicke vergrössert oder ver- kleinert werden, wenn die Herstellung der Filterstöpsel gemäss dem weiter unten noch näher beschriebe- nen Verfahren erfolgt.
Zur Herstellung des vorliegenden Filterstöpsels wird beispielsweise eine Kunstfaser bzw. ein Kunst- faden aus Viscose verwendet, die bzw. der aus einer Lösung von Cellulose-Xanthogenat in verdünnter Na- tronlauge hergestellt und durch Düsen in Gestalt zähflüssiger Fäden in ein warmes Spinnbad aus starksalz- haltiger verdünnter Schwefelsäure eingepresst wird. Das Bad bewirkt eine Ausfällung der Spinnlösung zu
Viscosefäden, die dann nach entsprechendem Auswaschen und Trocknen in die gewünschte Stapellänge
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cose-Fasern mit 3, 5 bis 14 Denier verwendet. Solche Viscose-Fasern bzw. Fäden besitzen beispielsweise ein spezifisches Gewicht von 1,5 g/cm3 und eine spezifische Festigkeit von 22 bis 41 kg/mm2.
Dagegen ist bei Cellulose-Azetat-Kunstfäden ein spezifisches Gewicht von etwa 1,3 g/cm3 und eine spezifische Festigkeit von 13 bis 21 kg/mm2 üblich. Zur Beeinflussung der Abscheidungswirkung der Filterstöpselder beschriebenen Bauart kann auch ein Gemisch aus Fasern verschiedener Denier-Grade verwendet werden.
Die Feuchtigkeitsaufnahme derartiger Viscose-Fasern bzw. -Fäden ist bei 655o relativer Luftfeuchtigkeit etwa 13, 5go und bei 1000/0 relativer Luftfeuchtigkeit etwa 44 bis 481o gegenüber den entsprechenden Werten von etwa 6, oxo bzw. 151o bei Cellulose-Azetat-Fäden. Somit besitzen die Viscose-Kunstta- sern bzw. Kunstfäden eine wesentlich bessere Aufnahmefähigkeit für Feuchtigkeit als Cellulose-AzetatFasern, Nylon od. dgl.
Die Ursache hiefür kann in der Tatsache erblickt werden, dass sich bei den zuletzt genannten Fasern im wesentlichen die Feuchtigkeit nur an der Oberfläche niederschlagen kann, während bei den hydrophilen Viscose-Fasern die an der Oberfläche sich abscheidende Flüssigkeit in das Innere der Faser aufgesaugt wird. Das Aufsaugen von Flüssigkeit durch Viscose-Fasern ist deutlich am Aufquellen derselben und an deren Querschnittsvergrösserung erkennbar. Bei Untersuchungen von Filterstöpseln aus solchen hydrophilen und quellfähigen Kunstfasern bzw. Kunstfäden, vorzugsweise aus verschiedenen Viscose-Fasern, hat sich gezeigt, dass zur Erzielung einer befriedigenden Abscheidung der flüssigen Teerund Nikotinbestandteile, die Kunstfasern bzw.
Kunstfäden beim Aufquellen eine mindestenshundertprozentige Querschnittsvergrösserung aufweisen sollen. Die aus solchen Kunstfasern bzw. Kunstfäden herge-
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das endlose, in Pfeilrichtung umlaufende Band 23 aufgelegt. Dieses Band 23 läuft über die Walze 24, die als Gegenwalze für eine rotierende Prägewalze 25 dient. Die Oberfläche der Prägewalze 25 weist einMu- ster hervorstehender Unebenheiten auf, etwa, wie in Fig. 4 angedeutet, paralle Ringrippen.
Die Walze 25 presst mit einstellbarem Druck den unter ihr vorbeilaufenden Faserschleier 22 auf die Trägerbahn 23 und die Gegenwalze 24. so dass die Prägerippen auf dem Umfang der Prägewalze 25 ein sichtbares Prägemuster aus parallelen Längsrillen auf dem aus der Walze 25 austretenden Faserschleier 26 hinterlas- sen.
Falls erwünscht, kann die Prägewalze 25 zusätzlich erwärmt werden, beispielsweise mittels eines elektrischen Heizkörpers 27, der über die Schleifringe 28 und die Leitungen 29 mit Heizstrom versorgt wird. Eine solche Erhitzung der Prägewalze 25 ist insbesondere bei Verwendung thermoplastischer Kunst- fäden von Wichtigkeit. Der nunmehr selbsttragende Faserschleier 26 wird nach dem Verlassen der Präge- walze 25 zu einer Rolle 30 mittels bekannter Wickel-Einrichtungen aufgewickelt.
Die Fig. 3 zeigt ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Walzenpaares zur Aufprägung ei- nes Musters aus parallelen Längsrillen auf den Faserschleier 22 (Fig. 2). bestehend aus einer Prägewalze
31 aus Stahl und einer Gegenwalze 32 aus hartem verdichtetem Papier. Die Gegenwalze 32 ist hier eine
Papierrolle mit ursprünglich zylindrischer glatter Mantelfläche, in welche mittels der Prägewalze 31 die
Ringrillen eingepresst wurden, so dass die Unebenheiten auf beiden Walzenoberflächen genau ineinander- passen. Beide Walzen haben beispielsweise einen Durchmesser von etwa 300 mm und eine Umlaufge- schwindigkeit an der Oberfläche von 15 bis 25 cm/sec. Der Anpressdruck ist z. B. 8000 kg bei einer Wal- zenlänge von 100 cm.
Die Prägewalze 31 wird bei der Verarbeitung eines Faserschleiers aus Viscose-Fa- sern von 5, 5 Denier auf 110 C erwärmt. Ein Gewicht des mit Längsrillen versehenen Faserschleiers von
15 bis 50 Gramm pro m2 hat sich für die Filterstöpselherstellung als vorteilhaft erwiesen.
Es besteht auch die Möglichkeit, der Faserbahn 22 aus den beschriebenen hydrophilen und quellfähi- gen Kunstfasern eine gewisse Menge anderer Fasern beizumengen, sowohl solche natürlicher als auch künstlicher Herkunft. Werden beispielsweise Naturfasern, wie Cellulosefasern, Baumwollfasern usw., bei- gemengt, so lässt sich die beschriebene Verfestigung durch Erzeugung eines Haftpunktnetzes mittels Auf- pressen eines Prägemusters ebenfalls erzielen, da erfahrungsgemäss auch eine Kreuzungsstelle einer Natur- faser und einer Kunstfaser nach erfolgtem Zusammenpressen aneinander haftet.
An Stelle von Naturfasern kann der Faserbahn aus hydrophilen und quellfähigen Kunstfasern beispielsweise auch eine gewisse Menge von Kunstfasern geringerer Quellfähigkeit beigemengt werden, was dann vorteilhaft sein kann, wenn die Absorptionswirkung der hydrophilen Kunstfasern zu hoch ist ; auch in diesem Fall kann die Verfestigung durch ein aufgepresstes Prägemuster erfolgen. Der aus hydrophilen und weniger hydrophilen Kunstfasern bestehende Faserstrang kann auch insofern vorteilhaft sein, als die weniger aufquellenden Kunstfasern auch'beim Gebrauch des Filterstöpsels ihre Steifigkeit behalten und dadurch wie ein Stützgerüst für die weich werdenden hydrophilen Kunstfasern wirken.
Wie bereits erwähnt, müssen nicht sämtliche Fasern im ausgebreiteten Faserschleier regellos und willkürlich liegen. Es besteht auch die Möglichkeit, in bekannter Weise nach dem Austritt der Fasern aus der Florbildungseinrichtung 21 eine teilweise Ausrichtung der Fasern in Laufrichtung vorzunehmen.
Es müssen natürlich genügend viele regellos gerichtete Fasern vorhanden sein, um eine ausreichende Anzahl von Haftstellen erzeugen und so viele fixierte Faserabschnitte schaffen zu können, dass nach dem Zusammenraffen des verfestigten Faserschleiers im daraus hergestellten Filterstöpsel ein ausreichender Radialdruck gewährleistet werden kann. Die parallel gerichteten Fasern können z. B. solche mit 5 - 8 Denier, und die willkürlich gerichteten Fasern solche von 3,5 bis 5,5 Denier sein.
In dem weiteren Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 wird der aus der Florbildungseinrichtung 60 austre- tende, eben ausgebreitete Faserschleier 61 durch die Prägewalzen 62 und 63 zu der verfestigtenFasclbahn 64 umgewandelt und dann zur Rolle 65 aufgewickelt, die auf den Laufrollen 66 ruht und seitens der Druckrolle 67 zusammengepresst wird. Durch rotierende Schneidmesser 68, die in zeitlichen Intervallen gegen die Rolle 65 gedrückt werden, wird die Unterteilung derselben in Abschnitte gewünschte. Breite be wirkt.
Schliesslich sei noch erwähnt, dass auch mehrere, wenigstens zum Teil aus hydrophilen Kunstfasern bestehende Faserschleier aufeinandergeschichtet und dann gemeinsam geprägt werden können. Solche einzelne Faserschleier können auch einzeln für sich mit einem Haftpunktmusterversehenwerden. Dannsoll - te aber keine weitere Pressung erfolgen, um ein Zerreissen der fixierten Faserabschnitte zu vermeiden. Es kann auch beispielsweise aui einen ersten Faserschleier aus vorwiegend parallel zur Bewegungsrichtung verlaufenden Fasern ein zweiter aus regellos gerichteten Fasern bestehender Faserschleier aufgelegt und
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