AT398884B - Tabakrauchfilter und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

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Description

AT 398 884 B
Die Erfindung bezieht sich auf ein Tabakrauchfilter gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Die verschiedenen früheren Verfahren zur Herstellung von derartigen Filtern litten unter einem oder mehreren Problemen der Fertigung, Problemen einer Kontrolle über die Produktqualität und Gleichförmigkeit sowie Problemen einer Maschinenabnützung.
Durch die GB-PS 1 121 474 und GB-PS 1 100 541 wurden herkömmliche Filterstrukturen bekannt, bei denen die gesamte Filtermatrix selbst die Partikel über ihren Querschnitt verteilt trägt. So sind bei dem aus der GB-PS 1 121 474 bekannten Filter die Kunststoff- und Kohlepartikel gleichmäßig auf einen Werg verteilt gehalten, der angehäuft wird, um ein Filter zu bilden, bei dem die Partikel gleichmäßig verteilt sind.
Bei dem Filter nach der GB-PS 1 100 541 sind die Zusätze in Streifen auf ein Substrat gedruckt, die sich über dessen gesamte Breite erstrecken. Dieses Substrat wird zu einer Stange verformt, die abwechselnd partikelfreie Bereiche und Bereiche aufweist, in denen die Partikel gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Dabei wird jedoch der Filter durch diesen Streifen selbst gebildet.
Um die oben erwähnten Probleme zu vermeiden, wird erfindungsgemäß bei einem Tabakrauchfilter der eingangs erwähnten Art vorgeschlagen, daß zumindest der größte Teil des Feststoffzusatzes auf einem oder mehreren Faden bzw. Fäden oder Streifen konzentriert ist, der bzw. die im restlichen Körper des Filtermaterials enthalten ist bzw. sind, wobei der Zusatz an dem Faden bzw. den Fäden oder Streifen anhaftet.
Vorzugsweise wird der gesamte Feststoffzusatz auf dem Faden, bzw den Fäden oder dem Streifen getragen, obwohl es möglich ist, daß der Filter etwas Feststoffzusatz enthält, der nicht auf dem Faden oder den Fäden und bzw. oder Streifen angeordnet ist.
Der Feststoffzusatz wird auf dem oder den Fäden und/oder Streifen mit einem Schmelzkleber, einem hochschmelzenden Polyäthylenglykol oder einem Kleber vom Emulsionstyp, z.B. PVA, passend angebracht.
Bei jedem verwendeten Feststoffzusatz kann es sich um eine einzelne Substanz oder um ein Gemisch handeln.
Die den Zusatz tragenden Fäden und/oder Streifen verlaufen üblicherweise über die gesamte Länge der Filterstange.
Vorzugsweise wird der oder die den Zusatz tragenden Fäden oder Streifen gleichförmig über ihre gesamte Länge mit einem anhaftenden Feststoffzusatz beschichtet. Es kann jedoch auch eine ungleichförmige Beschichtung vorhanden sein, wobei es für jeden derartigen Faden oder Streifen möglich ist, daß er einen oder mehrere Teile seiner Länge besitzt, die einen anhaftenden Feststoffzusatz tragen, während ein anderer oder mehrere Teile seiner Länge vorhanden sind, die keinen Feststoffzusatz oder einen unterschiedlichen Zusatz oder Zusätze tragen. Beide Arten (Beschichtung der vollen Länge und eines Teils der Länge) können vorhanden sein. Obwohl ein Streifen oder Faden unterschiedliche Teile seiner Länge mit unterschiedlichen Feststoffbeschichtungen besitzen kann (die sich z.B. im Gewicht der Beschichtung, in der Gleichheit oder der Zusammensetzung sowie der Teilchengröße oder anderen Eigenschaften unterscheiden können), wird für einen gegebenen Faden oder Streifen bevorzugt, daß er nur eine gleichförmige Feststoffbeschichtung (entweder über die Gesamtlänge oder über eine Teillänge) besitzt. Der oder die Feststoffbeschichtungen auf einem Streifen oder Faden können sich von der oder den Beschichtungen auf einem anderen Streifen oder Faden unterscheiden.
Wenn zwei oder mehr Fäden und/oder Streifen vorhanden sind, die einen Feststoffzusatz tragen, können sie über den Filterquerschnitt verteilt oder miteinander gruppiert werden, um einen oder mehrere den Zusatz enthaltende Kerne innerhalb des Körpers des restlichen Filtermediums zu bilden. Ein derartiger Kern kann vorteilhaft einen Weg durch den Filter mit einem niedrigeren Druckabfall als im übrigen Filter liefern, wodurch die Rauchströmung erhöht wird, die mit dem Zusatz in Berührung steht. Ein derartiger Kern kann in einer Hülse eingeschlossen sein, z.B. aus einer Kunststoff-Folie oder einer herkömmlichen Umhüllung, wobei eine derartige Hülse aus einem luftdurchlässigen oder luftundurchlässigen Material bestehen und perforiert sein kann. Bei einem Kern mit einer Hülse handelt es sich üblicherweise um einen bevorzugten Gegenstand.
Der Filterkörper, der den oder die Fäden und/oder Streifen, die den Feststoffzusatz tragen, enthält, kann aus einem Material bestehen, das herkömmlich für die Herstellung von Tabakrauch-(z.B. Zigaretten)-Filtern verwendet wird. Er kann somit aus Chemiefasern oder einem Faserwerg bestehen (in beiden Fällen geeignet aus Zelluloseazetat), oder einfach aus Kreppapier hergestellt werden.
Wenn auf den oder die Fäden kein Zusatz aufgebracht wird, sind diese üblicherweise gröber als Fasern (z.B. Chemiefasern oder Faserwerg), die den restlichen Filterkörper bilden. Stattdessen kann der Filterkörper auch aus einem anderen herkömmlichen Material bestehen, z.B. aus Kreppapier.
Bei einem Fertigungsverfahren gemäß der Erfindung wird Filtermaterial (vorzugsweise Faserwerg) angehäuft und in eine rohrartige Form geformt (z.B. mit Hilfe einer Einrichtung, die einen Mitteldorn besitzt), wobei ein oder mehrere Fäden und/oder Streifen, auf die ein Feststoffzusatz aufgebracht wurde, in den 2
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Mittelkanal eingeführt werden (z.B. durch eine Mittelbohrung durch den Dom), um einen Kern auszubilden, wenn oder nachdem das Rohr geformt wird, wobei dies zu einer endlos erzeugten Stange führt, die in endliche Längen geschnitten wird. Der den Zusatz enthaltende Kern kann einen Weg mit einem niedrigeren Druckabfall durch den Filter gegenüber dem umliegenden ringförmigen Bereich liefern. Dazu können 5 Kernfäden verwendet werden, die gröber und/oder weniger dicht gepackt als Fasern sind, die das umliegende Rohr bilden. Ein bevorzugter Kern aus Fäden oder Streifen, die den Zusatz tragen, kann innerhalb einer Hülse durch den Dorn vorgeschoben werden.
Bei einem anderen Verfahren gemäß der Erfindung wird Filtermaterial (z.B. Chemiefasern, Faserwerg, Kreppapier oder ein anderes herkömmliches Filtermaterial) in Stangenform angehäuft, wobei ein oder 70 mehrere Fäden und/oder Streifen, an denen ein Feststoffzusatz anhaftet, mit dem Filtermaterial mitgeführt werden, wenn oder bevor die Ausbildung der Stange erfolgt, z.B. mit Hilfe einer herkömmlichen Einrichtung.
Bei diesem Verfahren gemäß der Erfindung kann die Zufuhr des Filtermaterials und der den Zusatz tragenden Fäden und/oder Streifen, das Anhäufen und Ausbilden in eine Stangen- oder Rohrform sowie das Schneiden des resultierenden länglichen Produkts in endliche Längen fortlaufend und endlos unter Verwen-15 düng herkömmlicher Filterfertigungsmaschinen durchgeführt werden. Das Filtermaterial kann verklebt werden, wenn es angehäuft und geformt wird, um ein Produkt zu ergeben, dessen Abmessungen ohne Umwicklung stabil bleiben. Eine Umwicklung kann fortlaufend zugeführt und um den Filter geschlungen werden, wenn dieser ausgebildet wird, falls es notwendig oder erwünscht ist.
Der oder die Fäden und/oder Streifen können mit einem Klebstoff (z.B. durch ein Ziehen durch ein Bad 20 oder durch eine andere Zufuhr eines aktiven Klebstoffs) und dann mit dem Zusatz beschichtet werden (z.B. durch ein Ziehen durch einen Behälter, ein Fließbett, eine umlaufende Strömung oder durch eine andere Zufuhr des Feststoffzusatzes, während der Klebstoff aktiv ist), wobei dies ein Teil des oben beschriebenen Endiosverfahrens ist.
Stattdessen kann man den oder die mit Klebstoff beschichteten Fäden und/oder Streifen getrennt 25 erzeugen oder von einem Zulieferanten erhalten, wobei die Aktivierung (z.B. das Erweichen durch eine Erwärmung) des Klebstoffs und das Aufbringen des Zusatzes bei der Filterherstellung hintereinander und fortlaufend erfolgen können. Das gleichmäßige Aufbringen des Klebstoffs (z.B. aus dem Bad einer PVA-Flüssigkeit) kann durch ein Abstreifen, z.B. durch eine Öffnung oder über oder zwischen einer oder mehreren Schneiden, erfolgen. Es wird üblicherweise der maximal mögliche Feststoffzusatz auf den mit 30 dem Klebstoff beschichteten Faden oder Streifen gefüllt, wobei dies von Faktoren abhängt, z.B. der Teilchengröße, dem Faden- oder Streifenumfang usw. Wenn ein umwickelter Kern von Fäden, die den Feststoffzusatz tragen, verwendet wird, können die beschichteten Fäden in einem herkömmlichen Reihenverfahren endlos hergestellt, wie dies beschrieben wurde, fortlaufend angehäuft und umwickelt werden, wobei der resultierende, mit einer Hülse versehene Kern direkt der beschriebenen Filterherstellung zuge-35 führt wird. Es wird weniger bevorzugt, daß ein oder mehrere mit einem Zusatz beschichtete Fäden oder Streifen getrennt vorgefertigt und dann dem Filterherstellungsverfahren zugeführt werden (wahlweise über das Verfahren zum Herstellen des umwickelten Kerns).
Geeignete Schmelzkleber, die bei dieser Erfindung verwendet werden können, sind verschiedene Polyesterkleber. 40 Mit einem Zusatz beschichtete Fäden werden für den Zweck dieser Erfindung gegenüber Streifen bevorzugt. Von 1 bis 10 Fäden, z.B. 1 bis 4 Fäden, können beispielsweise im Filterkörper enthalten sein. Die Füllung eines jeden Fadens mit dem Zusatz kann sich gemäß den Produktanforderungen weit ändern (z.B. von 0,25 bis 2,0 mg/mm), wie dies auch bei der Gesamtfüllung des Mundstücks der Fall sein kann (z.B. von 25 bis 100mg bei einer Mundstückiänge von 20mm). Die Füllung des Mundstücks kann auch 45 durch die Auswahl der Anzahl von Fäden und/oder ihrer Füllung gesteuert werden.
Andere Parameter können sich ebenfalls gemäß den Produktanforderungen weit ändern, wobei diese beispielsweise das Faserwerg-Denier, wenn der Filterkörper aus einem Faserwerg besteht, das Faden-Denier, wenn der Faden dazu verwendet wird, um den Feststoffzusatz zu tragen, die Teilchengröße des Feststoffs usw. aufweisen. Ein geeignetes Faserwerg-Denier ist beispielsweise 5/32000, 5/90000 und so 2,5/45000. Ein geeigneter, den Zusatz tragender Faden besitzt beispielsweise etwa 1000 Denier, eine geeignete Teilchengröße für Aktivkohlezusatz ist 0,5 mm bis 1,4 mm und eine andere 0,2 mm bis 0,5 mm.
Der Faden oder Streifen, der gemäß der Erfindung verwendet wird, kann aus jedem unschädlichen Material bestehen. Der Faden oder Streifen kann ein textiles Material sein, z.B. ein oder mehrere Einzelfasern, ein Garn oder Faserband oder Zwirn oder ein gewebtes oder gewirktes Band. Ein geeigneter 55 Faden ist ein Nähfaden, dessen Gleichförmigkeit bemerkenswert ist. Die Gleichheit des Fadens ist nicht kritisch, wobei er aus Natur- und/oder Kunstfasern bestehen kann. Chemieseide, Nylon und Polyester sind Materialien, die zufriedenstellend für den Faden verwendet werden können, doch stellt Baumwolle, besonders merzerisierte Baumwolle, wie sie für einen qualitativ hochwertigen Nähfaden verwendet wird, ein 3
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Der Feststoffzusatz besteht aus oder enthält üblicherweise einen adsorbierenden Stoff oder eine Mischung von adsorbierenden Stoffen, wobei zumindest ein Teil des Feststoffzusatzes einen Geschmacksstoff tragen kann. 5 Mit der Erfindung können Aktivkohle oder andere Feststoffzusätze in Tabakrauchfilter unter Verwendung einer herkömmlichen Einrichtung eingesetzt werden, ohne daß Fertigungs- oder Maschinenprobleme auftreten, wobei besonders eine gleichförmige Füllung des Zusatzes sowie eine einfache und genaue Änderung dieser Füllung erreicht werden, falls dies erforderlich ist. Mit Filtern gemäß dieser Erfindung kann ein Feststoffzusatz, der an einem oder mehreren Fäden und/oder Streifen anhaftet, ungehindert oder im io wesentlichen ungehindert seine Filterwirkung auf die Tabakrauchströmung ausüben. Damit erhalten Filter gemäß der Erfindung eine gute Teer-, Nikotin- und Dampfphasenretention sowie einen gute Teer/Nikotin-Retentionsgrad.
Filterstangen gemäß der Erfindung können endlos erzeugt und in endliche Längen geschnitten werden. Jede einzelne derartige endliche Länge kann für sich selbst als Filter für eine Zigarette verwendet werden, 15 doch wird sie vorzugsweise in Längsrichtung mit zumindest einem anderen Filterelement als Teil eines zusammengesetzten (z.B. Doppel- oder Dreifach)-Zigarettenfilters ausgerichtet. Vorzugsweise wird ein einzelnes Filterelement gemäß der Erfindung im Zusammenhang mit einem in Längsrichtung ausgerichteten Endelement von herkömmlichen Aussehen verwendet, z.B. einem einheitlichen Pfropfen aus Zelluloseaze-tat-Faserwerg. 20 Die Erfindung wird nun durch die folgenden Beispiele erläutert.
Bei Beispiel 1 bis 6 wurde SC2-Kohlenstoff (von Chemviron) mit 0,5 mm bis 1,4 mm Teilchengröße verwendet, der auf drei textile Fäden mit Hilfe eines Polyester-Schmelzklebstoffs aufgebracht wurde. Jeder Faden hatte etwa 1000 Denier. Die Filterstangelänge betrug in jedem Fall 20mm und ihr Umfang etwa 25mm. 25 Beispiel 1 und 2 wurden unter Verwendung eines Zelluloseazetat-Wergs mit 2,5/45000 Denier durchgeführt, das rohrförmig über einen Dorn angehäuft wurde, durch den die drei Fäden, die die Aktivkohle trugen, geführt wurden, um einen Kern auszubilden.
Im Beispiel 3 wurde das gleiche Zelluloseazetat-Werg wie im Beispiels 1 und 2 stangenförmig ohne einen Mitteldorn angehäuft, wobei jedoch gleichzeitig die drei Fäden mitgeführt wurden, die die Aktivkohle 30 trugen.
Beispiel 4 und 6 wurden ähnlich wie Beispiel 3 ausgeführt, wobei jedoch das Zelluloseazetat-Werg durch Kreppapier ersetzt wurde, wobei die Packung des Papiers so erfolgte, daß sie in jedem Fall einen unterschiedlichen Druckabfall in der Stange ergab.
Die folgende Tabelle zeigt den Druckabfall und die Gesamtkohlenstoff-Füllung eines jeden Filters 35 zusammen mit seiner prozentuellen Retention für verschiedene Dampfphasenkomponenten, wobei die Prüfung im Zusammenhang mit einer Normzigarette auf einer Normrauchmaschine unter Normbedingungen erfolgte.
Tabelle 40 45 50
Beispiel Nr Mundstück länge(mm) Kohlenstofffüllung (mg) Acetaldehyd % Retention Isopren Toluol Acrolein Azeton 1 52 92 8,5 16,9 46,6 16,9 62,9 2 48 81,5 9,3 29,4 43,7 16,3 63,7 3 102 96 11,4 38,0 48,6 25,4 69,2 4 22 76 14,4 34,9 47,1 28,3 50,8 5 72 84 29,3 47,2 53,2 45,6 74,4 6 110 85 35,4 49,7 60,7 45,6 79,3
Die Druckabfälle in der Tabelle wurden "vollkommen eingeschlossen" d.h., daß nur die Endflächen freilagen, unter Normluftströmungsbedingungen gemessen, wobei sie in mm Wassersäule ausgedrückt 55 sind. 4

Claims (11)

  1. AT 398 884 B Beispiel 7 Bei diesem Beispiel wurde Sutcliffe Speakman 208C Aktivkohle mit 0,5 mm bis 1,4 mm Teilchengröße verwendet. Fünf textile Fäden, jeder mit etwa 1000 Denier, wurden mit dem Kohlenstoff beschichtet, wobei 5 Klebstoff auf die Fäden aufgebracht wurde. Das Gewicht der Hauptbeschichtung pro Faden betrug etwa 1,5mg/mm Die fünf Fäden wurden zuerst mit einem PVA-Klebstoff beschichtet, indem sie durch ein Bad mit flüssigem Klebstoff liefen und abgestreift wurden, um ein geregelte, gleichmäßige Beschichtung des Klebstoffs zu erhalten. Daraufhin wurden die Fäden gleichzeitig in Längsrichtung durch einen Behälter mit der Kohlenstoff gezogen, während der Klebstoff noch aktiv war, um eine Kohlenstoffbeschichtung aufzuneh-io men. Im gleichen Endlosverfahren wurden die resultierenden fünf mit Kohlenstoff beschichteten Fäden angehäuft und mit einer perforierten Umhüllung von Ecusta Heat Seal mit Hilfe auf einer herkömmlichen Einrichtung umwickelt, wobei der resultierende umwickelte Kern durch einen Mitteldorn einer Einrichtung lief, wobei 3,3/32000 Denier Faserzelluloseazetat-Werg rohrförmig rund um den umwickelten Kern vom Dorn angehäuft wurde, um fortlaufend eine zusammengesetzte Filterstange auszubilden. Diese Stange 75 wurde während ihrer Fertigung in endliche Längen geschnitten. Der vollkommen eingeschlossene Druckabfall dieses zusammengesetzten Filters betrug etwa 2mm Wassersäule pro mm Länge. Aus Längen (12mm) dieses zusammengesetzten Filters (eingeschlossener Druckabfall etwa 23mm Wassersäule) wurden Mehrfachfilter hergestellt, wobei die 12mm-Längen Ende an Ende zwischen 6mm-Längen eines NWA-Filters (nichtumwickeltes, verklebtes Zelluloseazetat-Faserwerg) lagen und dieser Aufbau mit einer herkömmlichen 20 Umwicklung umwickelt wurde. Der Mehrfachfilter war 24mm lang x 24,4mm Umfang, wobei er einen eingeschlossenen Druckabfall von 85mm Wassersäule besaß und folgende Dampfphasenretentionen erzielt wurden: Acetaldehyd 27,6% Acrolein 49,4% Azeton 49,3% Isopren 31,7% Toluol 54,1% 30 Patentansprüche 1. Tabakrauchfilter mit einer Stange eines Takakrauchfilter-Materials, das einen Feststoffzusatz enthält, 35 dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der größte Teil des Feststoffzusatzes auf einem oder mehreren Faden bzw. Fäden oder Streifen konzentriert ist, der bzw. die im restlichen Körper des Filtermaterials enthalten ist bzw. sind, wobei der Zusatz an dem Faden bzw. den Fäden anhaftet.
  2. 2. Filter gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der gesamte Feststoffzusatz auf dem 40 Faden bzw. den Fäden oder Streifen befindet.
  3. 3. Filter gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. jeder Faden oder Streifen im wesentlichen gleichförmig mit dem Feststoffzusatz beschichtet ist.
  4. 4. Filter gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Vielzahl von Fäden besitzt, die den Zusatz tragen und miteinander angehäuft werden, um einen Kern zu bilden.
  5. 5. Filter gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß der Kern von einer Hülse begrenzt ist. so
  6. 6. Filter gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Faden eine unterschiedliche Beschichtung gegenüber dem anderen Faden besitzt.
  7. 7. Verfahren zur Herstellung einer Tabakrauchfilters gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet daß das Verfahren das Anhäufen von Tabakrauchfiltermaterial in Stangen- oder 55 Rohrform enthält, wobei ein oder mehrere Faden bzw. Fäden eingesetzt wird bzw. werden, auf dem bzw. die ein Feststoffzusatz aufgebracht wurde. 5 AT 398 884 B
  8. 8. Kontinuierliches Endlos-Verfahren zur Herstellung eines Tabakrauchfilters nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren das Anhäufen von Filtermaterial in Stangenform enthält, wobei ein oder mehrere Fäden und/oder Streifen mit anhaftenden Feststoffen vor oder während der Stangenformung mit eingezogen werden, wonach das erhaltene längliche Produkt in Stücke in 5 bestimmte Länge geschnitten wird.
  9. 9. Verfahren gemäß Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl der Fäden und/oder Streifen, die den Zusatz tragen, zuerst angehäuft wird, um einen Kern zu bilden, der dann mitgeführt und mit restlichen Filtermaterial angehäuft wird, wobei der Kern wahlweise mit seiner eigenen io Umwicklung versehen wird, bevor er mit dem restlichen Filtermaterial vereinigt wird.
  10. 10. Verfahren gemäß Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schritte des Beschichtens des oder der Fäden und/oder Streifen mit dem Feststoffzusatz sowie des Anhäufens des oder der Fäden und/oder Streifen, die den Zusatz tragen, mit dem anderen Rauchfiltermaterial in Stangen- oder 15 Rohrform in einem Endlosvorgang ausgeführt werden.
  11. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren das Ziehen des oder der Fäden und/oder Streifen durch einen Vorrat eines flüssigen Klebstoffes (Z.B.PVA) und dann durch einen Vorrat des Feststoffzusatzes aufweist, während der Klebstoff noch aktiv ist. 25 30 35 40 45 50 6 55
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