Zigarettenfilter Es ist bereits bekannt, Zigaretten mit einem Filter mundstück zu versehen. Letzteres hat die Augabe, aus dem Zigarettenrauch gesundheitsschädliche Verbren nungsprodukte des Tabaks, insbesondere Teer- und Ni kotintröpfchen, zu absorbieren.
In der Zigarettenindustrie sind die verschiedensten Zigarettenfilterelemente aus Faserstoffen bekannt. Ne ben der Filterwirkung müssen diese Materialien im Fil ter eine bestimmte Steifigkeit aufweisen, um bei vor gegebenem Durchmesser des Zigarettenfilters .eine gute Handhabung zu gewährleisten.
Zur Herstellung dieser bekannten Mundstücke mit Filterwirkung werden heute fast ausschliesslich gekräu selte Zellulose-Acetat-Fasern verwendet, die zu einem parallelisierten Strang zusammengedreht wurden, der zur Verfestigung mit einem organischen Weichmacher besprüht wurde. Dieser Zellulose-Acetat-Strang wird dann einer trichterähnlichen Vorrichtung zugeführt.
Nach -dem Verlassendes Trichterrohres wird der Strang mit Zigarettenpapier umwickelt und .dann in die ge wünschten Längen geschnitten.
Des weiteren werden heute auch noch in einem ge ringen Prozentsatz Papierfilter verarbeitet. Es handelt sich dabei um ein Spezialpapier, das gekreppt wird, um auf diese Weise eine möglichst grosse Oberfläche zu er reichen, die für den Absorptionsgrad des Filters be stimmend ist. Der Nachteil dieser Papierfilter liegt vor allem in der hohen Feuchtigkeitsabsorption der Papier zellulose, die eine ungünstige Quellung der Filter und damit verbunden einen Absorptionsabfall bewirkt.
Ausser den bereits geschilderten Nachteilen der heute verwendeten Filter ist auch ein Gehalt an Fremd substanzen wie Weichmacher bei sämtlichen Filtern zu vermeiden.
Derartige Mundstücke aus reiner Papierzellulose weisen ausserdem nur eine geringe Steifheit auf. Ausser- dem sind sie feuchtigkeitsempfindlich. Beim Drücken des Filtermundstückes .mit den feuchten Lippen wird die zunächst sperrige Faserstruktur zerstört. Der Rau cher muss dann stärker ziehen , weil der Widerstand, den das Filter dem Durchgang von Rauch entgegen setzt, grösser geworden ist.
Die Notwendigkeit, an der Zigarette stärker ziehen zu müssen, veranlasst viele Raucher, Zigaretten ohne Mundstück zu bevorzugen.
Es wurde ferner bereits vorgeschlagen, Zigaretten filter aus Polyolefinfäden, .die wiederum zu einem Strang zusammengedreht werden, herzustellen. Derartige Filter sind zwar steifer und weniger feuchtigkeitsempfindlich als solche aus Zellulose-Acetat-Fasern, jedoch ist es schwierig, die Polyolefinfasern bzw. -fäden in einem solchen, Strang zusammenzuhalten.
Bei Zellulose-Acetat- Fasern ist dies einfach. Dort braucht man nur einen Weichmacher zuzusetzen. Dadurch werden :die Zellu- lose-Acetat-Fas,ern bzw. -Fäden an ihrer Oberfläche etwas klebrig .und somit verpappt der zusammenge drehte Strang zu einem stabilen Stab.
Polyolefin-Fasern hingegen verhalten sich gegenüber den üblichen Weichmachern innert. Um dennoch die im Strang zusammengedrehten Fasern miteinander so zu verkleben, dass ein stabiler Stab entsteht, kann man den zusammengedrehten Strang erwärmen. Dabei erweichen natürlich die Fasern wieder oberflächlich und verkle ben zu einem stabilen und verhältnismässig steifen Stab.
Leider ist aber die Luft- bzw. Rauchdurchlässigkeit eines derart verschweissten Filterstranges zu gering.
In einem anderen Verfahren wird dem parallelen Strang von Polyolefinfasern bis zu 30 % eines zweiten Thermoplasten zugesetzt, :der weichmacherempfindlich ist und somit die Verfestigung .des Stranges zu einem Filterelement bewirkt. Die Nachteile dieser Filter be stehen besonders in der Parallelanordnung der Fasern, sodass die abzuscheidenden Rauchpartikel in der Fa serlängsrichtung durch den Filter hindurchwandern kön nen.
Obwohl man bei diesem Verfahren den Polyolefin- faserstrang nicht verschweisst, sondern - ähnlich wie bei .den Zellulose-Acetat-Fasiersträngen - verklebt, ist der Luftwiderstand eines :derartigen Filters sehr hoch.
Noch störender wirkt sich bei allen bekannten Ziga- rettenfiltern folgendes aus: In einem Strang liegen naturgemäss alle Fäden in einer Richtung, Schneidet man nun von einem solchen Strang - der nachträglich noch mit Zigarettenpapier umwickelt wird - ein etwa 1 cm langes Stück ab und pfropft dieses auf eine Zigarette auf, dann liegen die Fasern des Filters parallel zur Strömungsrichtung des Zigarettenrauches beim Ziehen.
Dies ist ungünstig, weil sich die festen und flüssigen Partikel im Zigarettenrauch längs den Kanälen zwischen diesen in Richtung des ab ziehenden Rauches liegenden Fäden hindurchschlängeln können. Daher wird der Abscheidegrad sehr niedrig sein. Wenn es gelänge, die Fäden im Filter z. B. quer zur Abzugsrichtung des Rauches anzuordnen, so wäre der Abscheidungsgrad bei praktisch gleicher Durchlässigkeit wesentlich höher.
Es ist jedoch bisher nicht möglich, im grosstechni- schen Massstab derartige Filter herzustellen. In Labor versuchen wurde ferner festgestellt, dass eine Anord nung, bei der alle Fasern im Filter etwa quer zur Ab zugsrichtung des Rauches liegen, auch noch nicht den maximalen Abscheidegrad bei minimalem Luftwider stand ermöglicht.
Das erfindungsgemässe Zigarettenfilter, welches aus endlosen thermoplastischen Fäden besteht, weist obige Nachteile nicht auf. Es ist :dadurch gekennzeichnet, dass die endlosen thermoplastischen Fäden in. Form eines Wirrfaservlieses vorliegen. Gemäss einer besonders gün stigen Ausführungsform sind die thermoplastischen Fä den dieses Wirrfaservlieses an ihren Berührungsstellen punktförmig miteinander verbunden.
Gemäss einer weiteren Ausführungsform weisen die Fäden einen nichtrunden Querschnitt auf.
Das aus endlosen thermoplastischen Fäden be stehende Wirrfaservlies kann dann erst einer trichter förmigen Vorrichtung zugeführt. Dort entsteht dann ein stabiler, steifer Filterstab, der mit Zigarettenpapier umwickelt wird.
Die Herstellung eines Faservlieses, in dem ther moplastische Fäden in Wirrlage angeordnet sind, ist bekannt. Es sei hier nur wahlweise auf die französischen Patentschriften 1402 829,<B>1</B>364 916 oder die DDR- Patentschrift 44 610 verwiesen.
Um dem aus diesen Wirrvliesen gebildeten Filter stab eine grössere Steifheit zu verleihen, empfiehlt es sich, die Vliese zusätzlich noch zu riffeln. Mit anderen Worten: Man lässt das Vlies durch ein 80 bis 150 C heisses Stahlwalzenpaar laufen, bei dein mindestens eine Walze eine Prägung aufweist, wie sie etwa aus Fig. 2 und 3 der englischen Patentschrift 898 432 ersichtlich ist. Es ist jedoch auch jedes andere Muster geeignet.
Zu beachten ist nur, dass die Walze auf einer Länge von 1 cm etwa fünf punktförmige Erhebungen aufweist. Beim Durchgang durch den Walzenspalt werden die Fasern im Vlies zusätzlich noch an den erhabenen Punk ten untereinander verschweisst.
Man kann eine derartige punkförmige Verschweis- sung auch dann erzielen, wenn man die ausgesponnenen Fäden in dem Augenblick zu einem Vlies ablegt, in dem sie noch nicht erkaltet sind. Beider Ablage in heissem Zustand sind die Fäden an ihrer Oberfläche noch weich und verschweissen teilweise so miteinander.
Selbstverständlich kann man auch beide Methoden der punktförmigen Vliesverfestigung miteinander kom binieren, also erst die Fäden in heissem Zustand ab legen und dann riffeln. Bevorzugt werden weiclunacherfreie Polyolefine, ins- besondere Polyäthylen, Polypropylen und Polyamid.
Beim Arbeiten mit weichmacherfreien Thermoplasten wird einmal vermieden, dass die Fäden nach dem Zu sammendrehen zu einem Strang zu sehr miteinander verbacken, wodurch die Luftdurchlässigkeit stark herab gesetzt wird. Anderseits besteht bei weichmacherfreien Filtern nicht die Gefahr, dass beim Rauchen auch Weichmacher - der ja immer wesentlich flüchtiger ist, als das thermoplastische Fadenmaterial - mit inhaliert wird.
Der Durchmesser der Fäden in den Wirrvliesen (und letzten Endes in den Filtern) kann beliebig variiert werden. Meistens wählt man Durchmesser zwischen 5 und 50 ,u.
Besonders günstig erwies sich auch die Verwendung von Fäden mit einem .nichtrunden Querschnitt. Ein derartiger Querschnitt ergibt naturgemäss einen Faden, dessen Oberfläche grösser ist als die Oberfläche eines Fadens mit einem üblichen runden Querschnitt.
Die Herstellung der Fäden mit nichtrundem Quer schnitt ist einfach. Man hat nur beim Ausspinnen der thermoplastischen Schmelzen gemäss den Verfahren, wie sie z. B. in den französischen Patentschriften 1402 829, <B>1</B>364 916 oder der DDR-Patentschrift 44 610 geschil- dert werden, Düsen mit entsprechendem sternförmigen Querschnitt zu verwenden. Die Ablage derartiger Fäden zu einem Vlies und dessen Weiterverarbeitung zu einem Zigarettenfilter erfolgt wie üblich.
Man kann natürlich auch aus den Düsen verschie dene Schmelzen ausspinnen. Auf diese Weise entsteht ein Wirrfaser-Mischvlies. Der Abscheidegrad derartiger Mischvliese ist oftmals höher als die erwartete Summen- wirkung.
Der Abscheidegrad des erfindungsgemässen Filters kann noch erhöht werden, wenn man die Fäden mit anderen Adsorptionsmitteln wie z. B. Kohle bepudert.
Das erfindungsgemässe Zigarettenfilter adsorbiert bei Verwendung von Polyolefinfäden bis zu 100 % mehr Teer und Nikotin als eine Zigarette mit bekanntem Fil ter gleicher Länge, gleichen Durchmessers und gleicher Dicke. Gleichzeitig ist der Luftwiderstand bei dem er- findungsgemässen Filter geringer als bei allen bekannten Zigarettenfiltern. Es kann gegebenenfalls auch noch ge- kreppt werden.