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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von tonhaltigen Tabakrauchfiltern bzw.
- filterteilen.
Als Tabakrauchfilter sind insbesondere bei Zigaretten Celluloseacetatfilter üblich, deren
Wirkung überwiegend auf einer mechanischen Filtration des Rauches beruhen. Die mit diesen Fil- tern erzielbare Retention beträgt für Rauchkondensate und Nikotin etwa 25 bis 30%.
Eine noch höhere Retention kann dadurch erzielt werden, dass der Querschnitt der Cellulose- acetatfäden herabgesetzt wird, also insgesamt eine grössere Anzahl feinerer Fäden für den Filter verwendet wird. Auch können in das Filtermaterial noch zusätzliche Adsorptionsmittel, wie z. B.
Aktivkohle, eingebettet werden. Allerdings ist hiebei von Nachteil, dass auch die Geschmacksstoffe weitgehend adsorbiert werden, und hiedurch der vom Raucher geschätzte sortenspezifische Ge- schmack verloren geht. Ferner haben diese bekannten Filter erhöhter Retention auch einen er- höhten Zugwiderstand, d. h., es ist ein erhöhter Unterdruck erforderlich, um Luft bzw. Rauch durch den Filter hindurchzuziehen. Auch dies wird vom Raucher als unangenehm empfunden.
Die Erfindung hat sich nun zur Aufgabe gestellt, ein Verfahren zur Herstellung von ton- haltigen Tabakrauchfiltern bzw. -filterteilen anzugeben, welches die Herstellung von Filter- bzw.
- filterteilen erlaubt, welche eine verbesserte Retention der Rauchkondensate und des Nikotins auf- weisen, wobei aber keine nennenswerte Geschmackseinbusse und keine vom Raucher als unangenehm empfundene wesentliche Erhöhung des Zugwiderstandes erfolgt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass zunächst eine Masse, bestehend aus den folgenden Bestandteilen bereitet wird : a) 50 bis 90 Gew.-% einer Trägersubstanz bestehend aus Ala Os, einem Ton oder einer beim
Erhitzen Als Os bildenden Aluminiumverbindung, wobei diese Komponenten einzeln oder im
Gemisch miteinander eingesetzt werden können, b) entweder b1) 2 bis 7 Grew.-% eines im Bereich der Sinterungstemperatur der Trägersubstanz ver- brennbaren Stoffes, insbesondere eines ligninhaltigen Stoffes, wie entharztem Holz, entharzten Sonnenblumenstielen oder entharztem Stroh, in einer Partikelgrösse von
0, 01 bis 0, 1 mm und gegebenenfalls
3 bis 10 Gew.-% eines im Bereich der Sinterungstemperatur der Trägersubstanz ver- brennbaren Stoffes,
insbesondere eines ligninhaltigen Stoffes, wie entharztem Holz, entharzten Sonnenblumenstielen oder entharztem Stroh, in einer Partikelgrösse von
0, 1 bis 2, 0 mm oder b2) bis zu 10 Gew.-% eines im Bereich der Sinterungstemperatur der Trägersubstanz ver- dampfbaren Stoffes, wie Natriumcarbonat, Natriumhydrogencarbonat, Kaliumcarbonat,
Kaliumhydrogencarbonat, Ammoniumcarbonat bzw. Ammoniumhydrogencarbonat und c) Wasser, vorzugsweise destilliertes Wasser, in einem Anteil, der nach dem Zusammenmischen der einzelnen Komponenten der Masse auf 100 Gew.-% noch verbleibt ; dass sodann aus dieser Masse den Filtern bzw.
Filterteilen entsprechende Formstücke geformt, diese Formstücke bei einer Temperatur von 60 bis 1400C für eine Zeitdauer von 10 bis 35 min getrocknet und sodann auf eine bis zu 50 C, vorzugsweise 10 bis 30 C, unterhalb der Sinterungstemperatur der eingesetzten Trägersubstanz liegenden Temperatur für eine Zeitdauer von 10 bis 35 min erhitzt und hierauf die Formstücke allmählich abkühlen gelassen werden.
Hiedurch wird ein poröser, fester Filterkörper erhalten, dessen für die Retention massgebender Porosität durch den Gesamtanteil des verbrennbaren bzw. verdampfbaren Stoffes, bzw. im Falle der Verwendung zweier verbrennbarer Stoffe unterschiedlicher Partikelgrösse auch durch deren gegenseitiges Mengenverhältnis, bestimmt ist. Der Retentionsgrad beträgt etwa 50 bis 60% bei einem Zugwiderstand von etwa 120 bis 200 mm Wassersäule im Vergleich zu 120 mm Wassersäule üblicher Celluloseacetatfilter. Chromatographische Untersuchungen haben ergeben, dass die erfindungsgemäss hergestellten Filter- bzw. Filterstücke insbesondere die schädlichen Aldehyde, Ketone und Nitrate stark, hingegen das geschmacksbestimmende Limonen und die aromatischen Kohlenwasserstoffe geringer, wenn überhaupt adsorbieren.
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Die Tonerde kann in chemischer (99%) oder technischer (etwa 94 bis 96%) Reinheit oder mit einer der Handelsware entsprechenden Reinheit (etwa 90%) verwendet werden. Auch kann AltOa in kristalliner Form, d. h. zu Pulver vermahlene AI : Os-Kristalle für die Trägersubstanz verwendet werden. Als Tone, wie z. B. Kaolin oder Montmorillonit, oder Aluminiumverbindungen, welche beim Erhitzen Ala 03 bilden, können Aluminiumhydroxyd, Aluminiumsulfat, Aluminiumsulfit bzw. Aluminiumsilikat eingesetzt werden.
Zur Erzielung der für den Filter bzw. Filterteil gewünschten Porosität werden der Trägersubstanz 2 bis 7 Gew.-% eines im Bereich der Sinterungstemperatur der Trägersubstanz verbrennbaren Stoffes beigemengt, wobei die Partikelgrösse dieses Stoffes zwischen 0, 1 bis 0,01 mm liegt.
Bevorzugt liegt die Partikelgrösse zwischen 0, 04 und 0, 02 mm, insbesondere um etwa 0, 03 mm, so dass der Stoff eine etwa puderartige Konsistenz hat.
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können aber auch andere ligninhaltige Stoffe, wie entharzte Sonnenblumenstiele oder entharztes Stroh verwendet werden. Auch ligninhaltige Rückstände, insbesondere der Ausgangsstoffe, bei der Papierherstellung kommen in Frage.
Zur Einstellung der für eine optimale Retention bei einem als noch angenehm empfundenen Zugwiderstand (etwa bis 200 mm Wassersäule) erforderlichen Porosität ist es besonders zweckmässig, neben diesem zu einem Puder vermahlenen Stoff noch einen solchen mit einer Partikelgrösse von 0, 1 bis 2 mm in einem Ausmass von 3 bis 10 Gew.-% zu verwenden.
Als besonders vorteilhaft hat sich eine Partikelgrösse von 0,5 bis 1,5 mm, insbesondere eine solche von etwa 1 mm, erwiesen. Wieder handelt es sich hiebei um einen verbrennbaren Stoff, u. zw. bevorzugt um entharztes Hartholz. An Stelle eines verbrennbaren Stoffes bzw. in Kombination mit diesem kann auch ein verdampfbarer Stoff verwendet werden, u. zw. in einer Menge bis zu 10 Gew.-%. Solche in Frage kommenden verdampfbaren Stoffe sind Natrium-, Kalium- bzw. Am- moniumcarbonat und/oder Natrium-, Kalium- bzw. Ammoniumhydrogencarbonat. Hiebei handelt es sich um die an sich bekannten Treibmittel, welche in einer Beigabe bis zu 10% ebenfalls zur Einstellung der gewünschten Porosität herangezogen werden können.
Bei der Verwendung solcher verdampfbarer Stoffe ist es jedoch nicht immer gewährleistet, dass diese Stoffe auch geschmacksneutral sind. Sind sie dies nämlich nicht, so erhält der Filter durch die Verdampfungsrückstände einen stoffspezifischen Geschmack, welcher den tabakspezifischen Geschmack der gerauchten Sorte in unerwünschter Weise verändern kann. Diese Gefahr ist bei dem gemahlenen Holz bzw. Stroh jedenfalls nicht gegeben.
Trägersubstanz und verbrennbare bzw. verdampfbare Stoffe werden in trockenem Zustand miteinander vermischt, wonach Wasser, vorzugsweise destilliertes Wasser, in einer Menge entsprechend den restlichen Gew.-% beigegeben wird. Hieraus werden aus dieser Masse Formstücke geformt, welche unter Berücksichtigung der im Rahmen der nachfolgenden Behandlungsstufen auftretenden Schrumpfung den herzustellenden Filter bzw. -stücken entsprechen. Um die Filter bzw. Filterstücke randdicht in die Papierhülle eines Zigaretten- oder Zigarrenfilters oder in den Rauchkanal einer Pfeife einsetzen zu können, können die Formstücke von vornherein unter Berücksichtigung der bei den Erhitzungsvorgängen auftretenden Schrumpfung auf das gewünschte Endmass hin dimensioniert werden.
Zweckmässig ist es aber mit einem Übermass zu arbeiten und die fertigen Filter bzw.
Filterstücke dann noch zu bearbeiten bzw. abzuschleifen. Diese feuchten Formstücke werden nun
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mit ligninhaltigen Stoffen einen Wert von 160 C nicht erreichen oder gar übersteigen, weil bei dieser Temperatur bereits eine Zerstörung des Lignin ("ansengen") einsetzt. Die Trocknungsdauer beträgt zweckmässig 20 bis 25 min, vorzugsweise 20 min.
Die solcherart getrockneten Formstücke werden sodann auf eine bis zu 50 C, vorzugsweise 10 bis 30 C, unterhalb der Sinterungstemperatur der verwendeten Trägersubstanz liegende Temperatur für eine Zeitdauer von 10 bis 35 min erhitzt und hienach allmählich abkühlen gelassen. Bevorzugt liegt die Branntemperatur 18 bis 24 C unterhalb der Sinterungstemperatur der Träger-
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substanz, wobei die Erhitzungsdauer zweckmässig 20 bis 25 min beträgt. Die Sinterungstemperatur ist bei den verschiedenen vorstehend genannten Trägersubstanzen, jeweils eine andere ; sie beträgt z. B. bei chemisch reiner Tonerde etwa 1260 C.
Die im Hinblick auf die Rauchkondensate erzielbare Retention ist-wie bereits erwähnt wurde-im wesentlichen durch das Mengenverhältnis von Trägersubstanz zu verbrennbaren bzw. verdampfbaren Stoffen bestimmt, wobei allerdings der Zugwiderstand nicht über 200 mm Wassersäule ausliegen sollte.
Nachstehend sind einige Ausführungsbeispiele des erfindungsgemässen Verfahrens in tabellarischer Zusammensetzung wiedergegeben. Hiebei stellen die Varianten I bis III bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemässen Verfahrens dar.
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<tb>
<tb>
1 <SEP> II <SEP> III <SEP> IV <SEP> V <SEP> VI <SEP> VII <SEP> VIII <SEP> IX <SEP>
<tb> Trägersubstanz <SEP> Kaolin <SEP> techn. <SEP> reine <SEP> Aluminium- <SEP> Aluminium- <SEP> Kaolin <SEP> oder <SEP> Aluminium- <SEP> Aluminium- <SEP> Aluminium- <SEP> Aluminium- <SEP>
<tb> Tonerde <SEP> sulfat <SEP> hydroxyd <SEP> Hontmoril- <SEP> silicat <SEP> sulfit <SEP> sulfit <SEP> hydroxyd
<tb> lonit
<tb> Gew.-% <SEP> 75 <SEP> 81 <SEP> 68 <SEP> 74, <SEP> 0 <SEP> 55, <SEP> 0 <SEP> 87, <SEP> 0 <SEP> 70, <SEP> 0 <SEP> 62, <SEP> 5 <SEP> 70, <SEP> 0 <SEP>
<tb> Stoff <SEP> Buchenholz <SEP> Buchenholz <SEP> Buchenholz <SEP> Eichenholz <SEP> Akazienholz <SEP> Eichenholz <SEP> Buchenholz <SEP> Buchenholz <SEP> Akazienholz
<tb> Gew.
<SEP> -% <SEP> 5,0 <SEP> 4,0 <SEP> 6,0 <SEP> 8,0 <SEP> 3,0 <SEP> 4,0 <SEP> 10,0 <SEP> 9,0 <SEP> 7,0
<tb> Korngrösse <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP> und <SEP> 1, <SEP> 5 <SEP> am, <SEP> 0, <SEP> 5 <SEP> und <SEP> 1, <SEP> 5 <SEP> mm, <SEP> 0, <SEP> 5 <SEP> und <SEP> 1, <SEP> 5 <SEP> mm, <SEP> 0,8-1,2 <SEP> mm <SEP> etwa <SEP> 1,5
<tb> zwischen <SEP> insbesondere <SEP> insbesondere <SEP> insbesondere
<tb> etwa <SEP> 1 <SEP> min <SEP> etwa <SEP> 1 <SEP> mm <SEP> etwa <SEP> 1 <SEP> mm
<tb> Stoff <SEP> Buchenholz <SEP> Buchenholz <SEP> Buchenholz <SEP> Akazienholz <SEP> Buchenholz <SEP> Eichenholz <SEP> Buchenholz <SEP> Buchenholz <SEP> Akazienholz
<tb> Gew.
<SEP> -% <SEP> 3,0 <SEP> 4,0 <SEP> 3,5 <SEP> 3,0 <SEP> 7,0 <SEP> 2,0 <SEP> 6,0 <SEP> 3,5 <SEP> 7,0
<tb> Korngrösse <SEP> 0, <SEP> 04 <SEP> und <SEP> 0,02 <SEP> mm, <SEP> 0,04 <SEP> und <SEP> 0,02 <SEP> mm, <SEP> 0,04 <SEP> und <SEP> 0,02 <SEP> mm, <SEP> 0,035 <SEP> und <SEP> 0,01 <SEP> mm <SEP> etwa
<tb> zwischen <SEP> insbesondere <SEP> insbesondere <SEP> insbesondere <SEP> 0, <SEP> 02 <SEP> mm
<tb> etwa <SEP> 0, <SEP> 03 <SEP> Im <SEP> etwa <SEP> 0, <SEP> 03 <SEP> mm <SEP> etwa <SEP> 0, <SEP> 03 <SEP> mm <SEP>
<tb> Salz <SEP> Kupfer <SEP> (II)-sulfat+ <SEP> Kupfer <SEP> (II)- <SEP>
<tb> nitrat++
<tb> Gel.
<SEP> -% <SEP> 5 <SEP> 75
<tb> Körnung <SEP> 0,1-0,5 <SEP> mm, <SEP> 0,25-0,35 <SEP> mm
<tb> insbesondere <SEP> 0,3 <SEP> mm
<tb>
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Fortsetzung
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<tb>
<tb> i <SEP> II <SEP> III <SEP> IV <SEP> V <SEP> VI <SEP> VII <SEP> VIII <SEP> IX
<tb> Trägersubstanz <SEP> Kaolin <SEP> techn. <SEP> reine <SEP> Aluminium-Aluminium-Kaolin <SEP> oder <SEP> Aluminium- <SEP> Aluminium- <SEP> Aluminium- <SEP> Aluminium- <SEP>
<tb> Tonerde <SEP> sulfat <SEP> hydroxyd <SEP> Hontmoril- <SEP> silikat <SEP> sulfit <SEP> sulfit <SEP> hydroxyd
<tb> lonit
<tb> Gew. <SEP> -% <SEP> 75 <SEP> 81 <SEP> 68 <SEP> 74,0 <SEP> 55,0 <SEP> 87,0 <SEP> 70,0 <SEP> 62,5 <SEP> 70,0
<tb> Gew.-%
<tb> dest.
<SEP> Hz <SEP> 0 <SEP> 17 <SEP> 11 <SEP> 22, <SEP> 5 <SEP> 10, <SEP> 0 <SEP> 35 <SEP> 7 <SEP> 14, <SEP> 0 <SEP> 17, <SEP> 5 <SEP> 16, <SEP> 0 <SEP>
<tb> Trocknungtemperatur <SEP> 100 C <SEP> 100 C <SEP> 100 C <SEP> 135 C <SEP> 140 C <SEP> 85 C <SEP> 80 C <SEP> 90 C <SEP> 120 C
<tb> Trocknungsdauer <SEP> 20 <SEP> min <SEP> 20 <SEP> min <SEP> 20 <SEP> min <SEP> 10 <SEP> min <SEP> 35 <SEP> min <SEP> 10 <SEP> min <SEP> 30 <SEP> min <SEP> 25 <SEP> min <SEP> 15 <SEP> min <SEP>
<tb> Sinterungstemperatur
<tb> inus <SEP> Brenn- <SEP>
<tb> temperatur <SEP> 20 C <SEP> 20 C <SEP> 20 C <SEP> 10 C <SEP> 30 C <SEP> 40 C <SEP> 15 C <SEP> 18 C <SEP> 24 C
<tb> Brenndauer <SEP> 20 <SEP> min <SEP> 20 <SEP> min <SEP> 20 <SEP> min <SEP> 10 <SEP> min <SEP> 30 <SEP> min <SEP> 35 <SEP> min <SEP> 15 <SEP> min <SEP> 25 <SEP> min <SEP> 15 <SEP> min <SEP>
<tb>
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