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Verfahren zur Herstellung eines Filterstöpsels für Tabakwaren
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Weise hergestellten Faservlieses zeigen also, dass bezüglich des Faserverlaufes eine deutliche Bevorzugung der Laufrichtung des Vlieses bei seiner Herstellung vorhanden ist.
Auf Grund dieser Erkenntnisse wurde vermutet, dass es möglich sein müsste, die mechanischen Eigenschaften von Faservliesen für Zigarettenfilter zu verbessern, wenn ein Faservlies verwendet wird, bei dem die Bevorzugung der Laufrichtung in der richtungsmässigen Verteilung der Einzelfasern innerhalb des Vlieses beseitigt ist. Durch ein an sich bekanntes, weiter unten an Hand einer hiezu geeigneten Einrichtung noch näher erläutertes Verfahren, ist es tatsächlich möglich, ein Faservlies herzustellen, bei welchem, gemittelt über ein genügend grosses Flächenstück, die Anzahl der angenähert quer zur Bahnlängsrichtung verlaufenden Fasern mindestens 50'%) der angenähert in Bahnlängsrichtung verlaufenden Fasern beträgt.
Die Fig. 2 zeigt eine vergrösserte Photographie eines Flächenstückes eines derartigen verbesserten Faservlieses. Das Gewicht dieses Faservlieses ist identisch mit dem Gewicht des in Fig. 1 wiedergegebenen normalen Faservlieses und auch der Vergrösserungsmassstab der Photographie des Faservlieses ist in Fig. 1 und in Fig. 2 der gleiche. Die Auszählung der in den Winkelbereich L bzw. Q fallenden Fasern ist bei dem "Wirrvlies" gemäss Fig. 2 in gleicher Weise durchgeführt worden, wie oben an Hand von Fig. 1 beschrieben. Die Ergebnisse der Auszählung zeigen aber wesentliche Unterschiede gegenüber denjenigen der Auswertung von Fig. 1, denn das Verhältnis L/Q ist hier 1, 07 und von den insgesamt festgestellten Fasern gehören im Mittel etwa 48% dem Winkelbereich Q an und nur 52% dem Winkelbereich L.
Bei diesem gemäss dem vorliegenden Verfahren hergestellten sogenannten Wirrvlies ist es also gelungen, die Anzahl der quer zueinander verlaufenden Fasern wesentlich zu vergrössern.
Es hat sich durch Versuche mit derartigen Wirrvliesen gezeigt, dass die mechanischen Eigenschaften sowohl im trockenen als auch im nassen Zustand gegenüber dem Verhalten vergleichbarer normaler Faservliese wesentlich günstiger sind. Insbesondere ist, bei gleicher Saugwirkung eines derartigen Faservlieses, die Nasszerreissfestigkeit des neuartigen Wirrvlieses wesentlich grösser als diejenige eines normalen Vlieses aus den gleichen Fasern und mit gleichem Flächengewicht. Diese Verbesserung der mechanischen Eigenschaften von saugfähigen Faservliesen durch Vergrösserung der Anzahl der quer zueinander verlaufenden Fasern macht derartige Wirrvliese besonders geeignet zur Herstellung eines Faserstrangs für Rauchwarenfilter, insbesondere von Zigarettenfilterstöpseln.
Es hat sich dabei gezeigt, dass zur Erzielung einer deutlichen Verbesserung der mechanischen Eigenschaften solcher Materialbahnen bei vergleichbarer Saugfähigkeit derselben, die Anzahl der mehr als etwa 200 schräg zur Bahnlängsrichtung verlaufenden Fasern mindestens 501o der angenähert in Bahnlängsrichtung verlaufenden Fasern betragen muss.
Wenn dieser Prozentsatz grösser ist-bei dem Wirrvlies gemäss Fig. 2 ist die Anzahl der angenähert quer zur Bahnlängsrichtung verlaufenden Fasern etwa 94% der angenähert in Bahnlängsrichtung verlaufenden Fasern - ergibt sich auch eine entsprechende Verbesserung der mechanischen Eigenschaften. Bei einem Prozentsatz kleiner als 50% ist die erzielbare Verbesserung zu gering, um den Aufwand zu rechtfertigen.
Eine Vorrichtung für die Vergrösserung der Anzahl der quer zueinander verlaufenden Fasern in einem Faservlies, indem Fasern einander in sich kreuzenden Richtungen überlagert werden, ist nachstehend an Hand der Fig. 3 und 4 näher erläutert.
Die zur Verarbeitung vorgesehenen Fasern werden auf den bekannten, in der Spinnerei verwendeten Maschinen vorbereitet, auf diesen geöffnet und zur Herstellung eines gleichmässigen, dünnen Faservlieses auf einer Karde oder Krempelmaschine bearbeitet.
Diese letztgenannte Maschine ist für das vorliegende Verfahren mit einer zusätzlichen Vorrichtung versehen, welche bewirkt, dass an Stelle eines Vlieses mit vorzugsweise in der Längsrichtung verlaufenden Fasern eine Erhöhung der Anzahl quer zueinander verlaufender Fasern erzielbar ist. An der in Fig. 3 und 4 dargestellten Vorrichtung ist 1 eine Zusatzwalze an der Krempelmaschine 2,3, welche mit einer feinen Kratzengarnitur l'bezogen ist. Mit 2 ist die Abnehmerwalze (Doffer) und mit 3 der Tambour der Krempelmaschine bezeichnet. Die Zusatzwalze 1 arbeitet mit der Abnehmerwalze 2 zusammen und ist zu die-
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Abnehmerwalze 2 angetrieben, d. h. die Zusatzwalze rollt nicht an der Abnehmerwalze 2 ab, sondern ihre Mantelflächen bewegen sich gegenläufig zueinander, wie dies durch die Pfeile in Fig. 3 angedeutet ist.
Gleichzeitig mit der Umlaufbewegung a wird die Zusatzwalze 1 axial hin-und herbewegt, beispielsweise um zirka 15 mm ; es wurde als vorteilhaft festgestellt, dass sich die Zusatzwalze pro Umdrehung dreimal hin-und herbewegt. Durch diese zusätzliche Hin- und Herbewegung der Walze 1 wird die Anzahl
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sich kreuzender Fasern vergrössert, indem ein Teil der Fasern erfasst, aus ihrer Laufrichtung gezerrt und den nicht erfassten Fasern überlagert wird. Durch diese Querverzerrung von Fasern wird eine wesentlich stärkere sperrende Verkettung der Fasern erreicht als beim normalen Faservlies und auf diese Weise ein selbsttragendes Fasergebilde von einer gewissen Steifheit erzeugt.
In an die Krempelmaschine anschliessen- den bekannten Vorrichtungen wird das von der Abnehmerwalze 2 durch einen Abstreifer 5 abgehobene
Vlies in an sich bekannter Weise quer zu seiner Laufrichtung zu einem Faserstrang von rundem oder ovalem
Querschnitt zusammengerafft.
Das auf die beschriebeneWeise hergestellteWirrvlies besteht zweckmässigerweiseaus naturlichen hy- drophilen Fasern, wie Baumwolle usw., oder vorzugsweise aus regenerierten Fasern, wie Viscose-Zell- wolle. Die für die Herstellung des Wirrvlieses bestimmten Fasern, die nicht aviviert, entschwefelt und nicht mattiert sein brauchen, verschiedene Stapellängen und Deniers aufweisen können, werden beispiels- weise in loser Flockenform mittels Soda und verschiedener für die Reinigung geeigneter Hilfsmittel während 1 h bei 90-950C gebrüht. Diese Behandlung hat zum Ziele, die Verunreinigungen, die an der Zellwollfaser haften, aufzuschliessen, zu lösen und zu dispergieren. Dadurch erhält man die für Filterzwecke gewünschte Reinheit der Faser und eine erhöhte Saugfähigkeit.
Nachher werden die gebrühten Zellwollflocken oder Baumwollflocken abgesäuert und mit Wasser gut gespült.
Um ein reines und dauerhaftes Weiss sowie die erwünschte Steifheit der Woll- oder Baumwollfaser zu erreichen, werden die Faserflocken während zirka 30 min bei maximal 240C in Chlor und nach einer kurzen Spülung während zirka 3 h bei 850C in einem Peroxydbad gebleicht. Die gebleichten Flocken werden anschliessend wieder abgesäuert, gespült, intensiv gewaschen und getrocknet.
Durch diese Vorbehandlung der Fasern durch Brühen und Bleichen wird auf natürlichem Wege und ohne Zuhilfenahme irgendwelcher Verfestigungs- oder Stärkemittel, die auf der Faser zurückbleiben können, eine feste Struktur und rauhe Oberfläche der Fasern erhalten. Dies bewirkt, dass einerseits die aus diesem Material hergestellte Materialbahn eine grosse Festigkeit aufweist, ohne dass die Porosität beeinträchtigt wird und anderseits die gereinigte Faseroberfläche dem Faserstrang eine sehr hohe Saugfähigkeit (Absorptionsvermögen) verleiht. Bei Verwendung von Viscose-Zellwolle als Fasermaterial besteht die Faser auch nach der obigen Behandlung immer noch zu 10CYJ/o aus reiner Zellulose, d. h. es sind darauf keine Stoffe feststellbar, die sich bei Verwendung zu hygienischen Zwecken irgendwie nachteilig auswirken könnten.
Diese Koch- und Bleichverfahren sowie die hiezu notwendigen Maschinen und Apparaturen sind bekannt und werden unter anderem auch für das Bleichen von Verbandwatte benutzt.
Eine andersartige Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens besteht in der Anwendung eines an sich bekannten sogenannten Querverlegers, durch welchen auf eine Trägerbahn mindestens ein sehr lockeres Faservlies mittels einer hin-und hergehenden Querbewegung in bekannter Weise aufgelegt wird. Wenn hiebei die Längsbewegung der Trägerbahn und die Querbewegung des Vliesverlegers in ihrer Geschwindigkeit richtig aufeinander abgestimmt werden, können die querverlegten Vliesabschnitte sich schräg zueinander weitgehend überlappen. Auch hiedurch entsteht, besonders wenn sehr lockere dünne Vliese auf diese Weise verlegt werden, ein Faservlies, bei welchem die Anzahl der quer zueinander verlaufenden Fasern vergrössert ist, da auch hier Fasern in sich kreuzenden Richtungen gegenseitig überlagert werden.
Da derartige Querverleger für Faservliese allgemein bekannt sind, erübrigt sich eine nähere Beschreibung derselben.
Die Wirkung der beschriebenen Erhöhung der Anzahl quer zur Laufrichtung des Faservlieses verlaufender Einzelfasern lässt sich sehr einfach dadurch nachweisen, dass das erzeugte Faservlies durch eine Düse mit rundem Querschnitt gezogen und auf diese Weise zu einer sogenanntenLuntebzw. einem Faserstrang umgeformt wird. Beim Verlassen der Düse ergibt sich ein runder Faserstrang, dessen Durchmesser je nach der Elastizität des Strangs quer zu seiner Längsachse grösser oder kleiner ist. Wird ein auf der Einrichtung nach Fig. 3 und 4 hergestelltes Faservlies durch eine Düse von e mm lichter Weite gezogen und die Wal- ze l zunächst nicht in axialer Richtung verschoben, so ergibt sich ein dünnerer Strang, dagegen entsteht ein dickerer Strang, wenn die Walze 1 die oben beschriebene Axialbewegung ausführt.
Der dickere Strang weist einen mittleren Durchmesser von etwa 40 mm auf, der dünnere Strang nur etwa 20 mm. Die Dichte md das Gewicht pro Flächeneinheit des Faservlieses sind unabhängig davon, ob die Walze 1 eine Axialbewegung ausführt oder nicht. Durch die Erhöhung der Anzahl sich kreuzender Fasern wird eine Volumen- Vergrösserung des Strangs erzielt, die beispielsweise etwa 1 : 4 beträgt, lediglich hervorgerufen durch die
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; prechend grösser als diejenige des dünneren, aus dem bisher bekannten Faservlies hergestellten Strangs.
Wird ein Wirrvlies der oben beschriebenen Art zu einem Filterstrang und zu Filterstöpseln verarbeitet,
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so zeigen dieselben, ohne zusätzliche Massnahmen zur Herstellung eines künstlichen Stützskeletts, sowohl im ungebrauchten Zustand als auch beim Gebrauch eine ausgezeichnete Festigkeit trotz geringen Zugwiderstandes.
PATENT ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung eines Filterstöpsels für Tabakwaren, der aus einem quer zur Filterstöpselachse zusammengerafften Faservlies gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Faservlies in an sich bekannter Weise aus vorgereinigten, gekochten, gebleichten und auf einer Maschine vorgeöffneten Fasern hergestellt wird, dass hiebei auf mindestens einen Teil der Einzelfasern quer zur Laufrichtung des Faservlieses eine zusätzliche Ablenkkraft ausgeübt und die Anzahl der mehr als 200 schräg zu dessen Laufrichtung gerichteten Einzelfasern derart vergrössert wird, dass im Filterstöpsel mindestens 5fJl/o aller Einzelfasern derart schräg zur Filterachse verlaufen.