DE102005017478A1

DE102005017478A1 - Tabakrauchfilter

Info

Publication number: DE102005017478A1
Application number: DE102005017478A
Authority: DE
Inventors: Ludwig Dr. Riepert; Gunther Dr. Peters; Ragna Ortlepp
Original assignee: Reemtsma Cigarettenfabriken GmbH; HF and PhF Reemtsma GmbH and Co
Current assignee: Reemtsma Cigarettenfabriken GmbH; HF and PhF Reemtsma GmbH and Co
Priority date: 2005-04-15
Filing date: 2005-04-15
Publication date: 2006-10-19
Also published as: US20080295852A1; RU2382583C2; EP1868457A1; RU2007142186A; WO2006108470A1

Abstract

Ein Tabakrauchfilter enthält Fasern, die regenerierte Cellulose (z. B. Lyocell) aufweisen und in die Adsorbens eingebracht ist. In die Fasern des Tabakrauchfilters ist mehr als ein Adsorbens eingebracht und/oder der Tabakrauchfilter enthält zwischen den Fasern Adsorbens. Mit einem derartigen Tabakrauchfilter lässt sich eine hohe Beladung mit Adsorbens erzielen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Tabakrauchfilter sowie ein Rauchprodukt mit einem derartigen Tabakrauchfilter.
Um Inhaltsstoffe aus dem Hauptstromrauch von Rauchprodukten wie Cigaretten oder Cigarillos zu entfernen, werden Tabakrauchfilter benutzt, die zur Erhöhung der Wirksamkeit Adsorbentien wie z.B. Aktivkohle enthalten können.

So offenbart die EP 0 532 329 A2 eine Cigarette mit einem Papierfilter, in den im Papierherstellungsprozess Aktivkohle eingebracht wurde. Aus der EP 1 028 637 A1 ist ein Tissuefilter bekannt, der aktivkohlehaltiges Papier aufweist.

Die EP 1 223 821 A1 beschreibt einen Dreifachfilter mit drei Filtersegmenten. Eines der Segmente ist eine mit einem Aktiv kohlegemisch gefüllte Adsorberkammer, während ein zweites Segment Aktivkohle in einem carbonisierten Gewebe (Carbon Cloth) enthält. Der Herstellungsprozess für dieses Filtermaterial ist aufwendig und teuer, und das Material ist nur sehr schwer in eine für einen Filter brauchbare Form zu bringen.

Die DE 199 17 614 A1 offenbart ein Verfahren zum Herstellen cellulosischer Formkörper, insbesondere Fasern, die ein hohes Adsorptionsvermögen für polare Moleküle besitzen. Dabei wird nach einem sogenannten Trocken-Nass-Extrusionsverfahren Cellulose in einem wasserhaltigen tertiären Aminoxid gelöst und extrudiert. Um die gewünschten Adsorptionseigenschaften zu erhalten, werden der Lösung Ionenaustauscher, z.B. auf Polystyrol- oder Polyacrylatharzbasis, zugesetzt. Ein ähnliches Verfahren ist aus der DE 100 53 359 A1 bekannt. In diesem Fall werden Neutraladsorber wie Aktivkohle, carbonisierte Styrol-Divinyl-Copolymerisate, Molekularsiebe aus der Gruppe der Zeolithe oder Kieselgel verwendet, um eine Adsorption von unpolaren Molekülen zu erreichen. Die Fasern können zu Papieren, Stapelfasern oder Endlosfasern verarbeitet und in Rauchfiltern eingesetzt werden.

Trocken-Nass-Extrusionsverfahren (Lösungsmittel-Spinnverfahren) zur Herstellung cellulosischer Fasern oder Filamente sind schon lange bekannt. So beschreibt die US 4 246 221 die Herstellung von "Lyocell"-Fasern. Ähnliche extrudierte Fasern auf Cellulosebasis sind unter den Namen "Viskose" und "Modal" bekannt. Im Folgenden werden derartige Cellulosematerialien auch als "regenerierte Cellulose" bezeichnet.

Lyocell-Fasern wurden bereits in Cigarettenfiltern verwendet. Die WO 95/35044 A1 offenbart Cigarettenfilter mit Lyocell-Stapelfasern, die WO 95/24520 A1 Cigarettenfilter mit gekrimpten Lyocell-Fasern, die EP 0 731 651 A1 Cigarettenfilter mit Papier, das Lyocell-Fasern aufweist, und die WO 95/35043 A1 Cigarettenfilter mit verwickelten kontinuierlichen Lyocell-Filamenten.

Die erläuterten Tabakrauchfilter sind cellulosehaltig und daher den weit verbreiteten Celluloseacetatfiltern im Hinblick auf Umweltfreundlichkeit und biologische Abbaubarkeit überlegen.

Wenn derartige Filter Adsorber enthalten, ist jedoch die Aufnahmefähigkeit für den Adsorber begrenzt oder der Herstellungsprozess ist aufwendig und teuer.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen cellulosehaltigen Tabakrauchfilter mit hoher Adsorberladung zu schaffen, der eine verbesserte Reduktion der Rauchbestandteile bewirkt, ohne in der Herstellung aufwendig und teuer zu sein.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Tabakrauchfilter mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Der Anspruch 14 betrifft ein Rauchprodukt mit einem derartigen Tabakrauchfilter. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen.

Der erfindungsgemäße Tabakrauchfilter enthält Fasern, die regenerierte Cellulose aufweisen (vorzugsweise Lyocell-Fasern, Viskose-Fasern und/oder Modal-Fasern), in die Adsorbens eingebracht ist. Erfindungsgemäß ist in die Fasern des Tabakrauchfilters mehr als ein Adsorbens eingebracht und/oder der Tabakrauchfilter enthält zwischen den Fasern Adsorbens.

Der erfindungsgemäße Tabakrauchfilter ermöglicht eine hohe Beladung mit Adsorbens, denn einerseits enthalten die Fasern mit regenerierter Cellulose ein Adsorbens oder mehrere Adsorbentien und andererseits kann auch zwischen den Fasern des Tabakrauchfilters Adsorbens vorgesehen sein. Da das in die Fasern eingebrachte Adsorbens an den Fasern gebunden ist, wird es bei der Handhabung des Tabakrauchfilters nicht als unerwünschter Staub freigesetzt. Sofern die Menge an Adsorbens zwischen den Fasern einen von der Praxis bestimmten Grenzwert nicht überschreitet, hält der Tabakrauchfilter auch das Adsorbens zwischen den Fasern, ohne dass Verschmutzungen auftreten. Würde man dagegen versuchen, die gesamte Menge an Adsorbens, die der erfindungsgemäße Tabakrauchfilter aufnehmen kann, zwischen den Fasern einzubringen, würde Adsorbens bei der Handhabung des Tabakrauchfilters herausrieseln.

Neben einer hohen Adsorberladung ermöglicht die Erfindung auch eine optimale Mischung bzw. Kombination von selektiven Adsorbentien, da die Adsorbentien auf verschiedene Weise in den Tabakrauchfilter eingebracht werden können (in den Fasern, zwischen den Fasern). Damit kann eine verbesserte Reduktion der Rauchbestandteile erreicht werden. Überraschenderweise hat es sich gezeigt, dass die Adsorptionskapazität (Wirksamkeit) der Adsorbentien durch den Herstellungsprozess der Fasern mit regenerierter Cellulose, also durch die Einbettung in die Fasern, nicht nachhaltig beeinflusst wird.

Die Fasern mit regenerierter Cellulose werden vorzugsweise aus Buchenholz-, Hanf- und/oder Flachsfasern gewonnen.

Im Vergleich zu dem in herkömmlichen Filtern meist verwendeten Celluloseacetat ist regenerierte Cellulose (z.B. Lyocell) im Herstellungsprozess umweltfreundlich. Auch die biologische Abbaubarkeit der regenerierten Cellulose ist deutlich besser als die von Celluloseacetat.

Der erfindungsgemäße Tabakrauchfilter ist in der Herstellung weniger aufwendig und preisgünstiger als hoch mit Adsorbentien beladene herkömmliche Filter, z.B. der aus der EP 1 223 821 A1 bekannte Dreifachfilter.

Die Erfindung eröffnet zahlreiche Möglichkeiten, den Tabakrauchfilter mit verschiedenen Adsorbentien zu versehen. So können in dieselbe Art von Faser mit regenerierter Cellulose zwei oder mehr verschiedene Arten von Adsorbentien eingebracht sein. Es ist auch möglich, verschiedene Arten von Adsorbentien in unterschiedlichen Fasern mit regenerierter Cellulose vorzusehen, also z.B. Lyocell-Fasern, die mit einer Art von Adsorbens hergestellt sind und Lyocell-Fasern, die mit einer anderen Art von Adsorbens hergestellt sind. Mischformen sind ebenfalls denkbar. Darüber hinaus kann der Tabakrauchfilter zwischen den Fasern Adsorbens enthalten, wie bereits erläutert, wobei auch eine Mischung von Adsorbentien möglich ist.

Die Fasern mit regenerierter Cellulose können in dem Tabakrauchfilter in unterschiedlichen Formen vorliegen, z.B. als Stapelfasern oder Endlosfasern, aber auch bereits verfestigt in Form von Vliesen, Geweben oder Papieren. Mischformen sind ebenfalls möglich.

Als Adsorbentien kommen zahlreiche Substanzen oder Substanzklassen in Betracht, z.B. Aktivkohlen, Aluminiumoxide, Aluminiumhydroxide, Mischungen aus Aluminiumoxid und Siliziumdioxid, Alumosilikate in Oxid- und/oder Hydroxidform, Magnesiumsilikate, Hydrotalcit, Ionenaustauscher, Ionenaustauscherharze, Molekularsiebe, Silikagele, natürliche Mineralien, synthetische Mineralien, Tonerden, Zeolithe, Bentonite, Kieselgur, Meerschaum, Superadsorbentien sowie Mischungen derartiger Substanzen. Unter Superadsorbentien (SAP) versteht man Polyacrylate, carbonisierte Polyacrylate sowie Adsorbentien auf Stärkebasis. Besonders bevorzugt sind unter anderem Alumosilikate in Oxid- und/oder Hydroxidform.

In vorteilhaften Ausführungsformen der Erfindung ist in Fasern mit regenerierter Cellulose mindestens ein rauchbeeinflussen der Zusatzstoff eingebracht. Als Zusatzstoffe kommen z.B. Flavourstoffe, Vitamine, Katalysatoren oder Radikalfänger in Betracht. Die Verwendung von regenerierter Cellulose eröffnet auf einfache Weise die Möglichkeit, die Fasern bei der Herstellung mit dem oder den gewünschten Zusatzstoffen auszurüsten.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform enthält der Tabakrauchfilter mindestens zwei Vliese mit Fasern mit regenerierter Cellulose, wobei die Vliese in den Fasern mit regenerierter Cellulose mindestens zwei unterschiedliche Adsorbentien aufweisen. Dabei sind die Vliese vorzugsweise untereinander verbunden, z.B. durch Prägen, Vernadeln oder Wasserstrahlverdichtung ("Hydroentangling"). Zusätzlich kann zwischen den Fasern in mindestens einem der Vliese und/oder zwischen Vlieslagen mindestens ein Adsorbens enthalten sein.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform weist der Tabakrauchfilter ein Papier mit Fasern mit regenerierter Cellulose im Papierrohstoff auf, wobei in die Fasern Adsorbens eingebracht ist. Das Papier kann ferner mit zusätzlichem Adsorbens in der Pulpe hergestellt sein.

Bei einer Variante weist der Tabakrauchfilter Papier auf, das als Papierrohstoff mit mindestens einem Adsorbens beladenes Lyocell enthält, vorzugsweise bis zu 75 Gew.-% Lyocell, bezogen auf das fertige Papier. Dabei enthält die Lyocellfaser vorzugsweise bis zu 50 Gew.-% an Adsorbens.

Der Anteil an Adsorbens, bezogen auf die Gesamtmasse des Tabakrauchfilters, liegt vorzugsweise im Bereich von 20 Gew.-% bis 90 Gew.-% oder im Bereich von 50 Gew.-% bis 90 Gew.-% und besonders bevorzugt im Bereich von 50 Gew.-% bis 70 Gew.-%, womit eine hohe Beladung des Tabakrauchfilters mit Adsorbens erreicht wird.

Wenn der Tabakrauchfilter nur ein Segment enthält, hat dieses Segment die zuvor erläuterten Merkmale. Erfindungsgemäße Tabakrauchfilter mit mehreren Segmenten sind ebenfalls denkbar. In diesem Fall hat mindestens eines der Segmente die erläuterten Merkmale; zusätzlich können Segmente herkömmlicher Art vorhanden sein. Vorzugsweise besitzen die Segmente eine gemeinsame Umhüllung.

Vorzugsweise hat der Tabakrauchfilter eine Umhüllung. Es ist aber auch denkbar, erfindungsgemäße Tabakrauchfilter in nichtumhüllter Form herzustellen (z.B. unter Hinzufügung von Leim oder aufschmelzendem Faseranteil (Bikomponentfasern)) und z.B. erst während des Zusammenfügens mit Cigarettensträngen mit einem Papier zu umgeben.

Als Rauchprodukte, die mit dem erfindungsgemäßen Tabakrauchfilter ausgestattet werden, kommen insbesondere Cigaretten und Cigarillos in Betracht. Eine weitere Möglichkeit ist die Anwendung mit Papierhülsen, die an einem Ende mit einem erfindungsgemäßen Tabakrauchfilter versehen sind und in die vom anderen Ende her Schnitttabak eingeführt werden kann.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen weiter erläutert.
Lyocell-Fasern können nach dem in der DE 199 17 614 A1 und der DE 100 53 359 A1 beschriebenen Verfahren hergestellt und dabei mit Adsorbens beladen werden.
Beispiel 1
Einer Stapelfasermischung, zu gleichen Teilen bestehend aus (a) Lyocell-Stapelfasern mit einer Faserlänge von ca. 6 mm, beladen mit 50 Gew.-% "Siralox 40" (einem von Sasol Ltd. vertriebenen Alumosilikat), sowie (b) Lyocell-Stapelfasern mit einer Faserlänge von ca. 6 mm, beladen mit 50 Gew.-% Zeolith vom Typ HY, wurde nach dem in der EP 1 354 522 A2 beschriebenen Verfahren zusätzlich Aktivkohlegranulat in einer Menge von 10 mg pro mm Filterlänge zugegeben. Nach Mischung im Luftstrom wurde daraus ein Filterkörper von 7,8 mm Durchmesser geformt. Anschließend wurde der Filterkörper mit Papier umhüllt und auf Filterstablänge von 90 mm geschnitten. Die Korngröße des Aktivkohlegranulates betrug 30 bis 70 US mesh, was einem Korndurchmesser von etwa 0,2 mm bis 0,6 mm entspricht. Die Gesamtladung von Adsorbens im Filter betrug 17,5 mg pro mm Filterlänge.
Beispiel 2
Aus geladenen Lyocell-Stapelfasern wurden zwei Vliese hergestellt. Ein Vlies enthielt eine Adsorberbeladung von 50 Gew.-% "Siralox 40" (Sasol Ltd.) in den zu seiner Herstellung verwendeten Lyocell-Fasern. Das andere Vlies enthielt eine Beladung mit 50 Gew.-% HY-Zeolith in seinen Fasern. Nach Zugabe von Aktivkohlegranulat auf eine der beiden Vlieslagen wurden die beiden Vliese durch Vernadelung miteinander verbunden.
Das Verbundmaterial aus den vernadelten Vliesen wurde auf einer Papierfiltermaschine der Firma Burghart plissiert (engl. "embossed", das heißt in Längsrichtung gefaltet) und zu einem Filterkörper geformt, der anschließend mit Papier umhüllt und auf Stücke von Filterstablänge geschnitten wurde. Die Gesamtladung an Adsorbens im Filter betrug 17,5 mg pro mm Filterlänge.
Beispiel 3
Lyocell-Stapelfasern wurden mit 50 Gew.-% "Siralox 40" (Sasol Ltd.) beladen und als Papierrohstoff eingesetzt. Hierbei wurden 75% der Papiermasse durch beladene Lyocell-Fasern dargestellt. Bei der weiteren Papierherstellung wurden der Pulpe noch 50 Gew.-% Aktivkohlepulver zugegeben. Das auf diese Weise hergestellte Papier hatte einen Gesamtgehalt an Adsorbens von mindestens 60 Gew.-%.
Dieses Papier wurde auf einer Papierfiltermaschine der Firma Burghart plissiert (engl. "embossed", das heißt in Längsrichtung gefaltet) und zu einem Filterkörper geformt, der anschließend mit Papier umhüllt und auf Stücke von Filterstablänge geschnitten wurde.
Derartige Papiere (Tissue) mit Lyocell-Stapelfasern (Anteil bis zu 75% beladene Lyocell-Stapelfaser, bezogen auf die Gesamtmasse des Papiers), die mit bis zu 50 Gew.-% Adsorbens (auch z.B. mit Aktivkohle) beladen sind, erreichen einen besonders hohen Gesamtgehalt an Adsorbens (nämlich bis zu 70 Gew.-% an Adsorbens, z.B. Aktivkohle, bezogen auf die Gesamtmasse des Papiers), wenn – wie im Beispiel – auch der Pulpe Adsorbens zugegeben wird (z.B. bis zu 50 Gew.-% Aktivkohlepulver). Als Vorteile ergeben sich ein erhöhter Adsorbensgehalt und eine erhöhte Kondensatretention durch fibrillierte Lyocellfasern.
Beispiel 4
Lyocell-Stapelfasern wurden mit 50 Gew.-% Adsorbens ("Siralox 40" von Sasol Ltd. oder als Alternative Aktivkohle) beladen und als Papierrohstoff eingesetzt. Hierbei wurden 75% der Papiermasse durch beladene Lyocell-Fasern dargestellt. Das auf diese Weise hergestellte Papier hatte einen Gesamtgehalt an Adsorbens von 37,5 Gew.-%. Die weitere Verarbeitung des Papiers zu einem Filterkörper erfolgte wie im Beispiel 3.

Claims

Tabakrauchfilter, mit Fasern, die regenerierte Cellulose aufweisen und in die Adsorbens eingebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass in die Fasern des Tabakrauchfilters mehr als ein Adsorbens eingebracht ist und/oder dass der Tabakrauchfilter zwischen den Fasern Adsorbens enthält.
Tabakrauchfilter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Fasern mit regenerierter Cellulose, in die mindestens zwei verschiedene Adsorbentien eingebracht sind.
Tabakrauchfilter nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch mindestens zwei verschiedene Adsorbentien, die in unterschiedliche Fasern mit regenerierter Cellulose eingebracht sind.
Tabakrauchfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern mit regenerierter Cellulose mindestens eine der aus der folgenden Liste ausgewählten Faserarten aufweisen: Lyocell-Fasern, Viskose-Fasern, Modal-Fasern.
Tabakrauchfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern mit regenerierter Cellulose in dem Tabakrauchfilter in mindestens einer der aus der folgenden Liste ausgewählten Formen vorliegen: Stapelfasern, Endlosfasern, Vliese, Papiere, Gewebe.
Tabakrauchfilter nach einem der 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Adsorbentien mindestens eine der aus der folgenden Liste ausgewählten Substanzen aufweisen: Aktivkohlen, Aluminiumoxide, Aluminiumhydroxide, Mischungen aus Aluminiumoxid und Siliziumdioxid, Alumosilikate in Oxid- und/oder Hydroxidform, Magnesiumsilikate, Hydrotalcit, Ionenaustauscher, Ionenaustauscherharze, Molekularsiebe, Silikagele, natürliche Mineralien, synthetische Mineralien, Tonerden, Zeolithe, Bentonite, Kieselgur, Meerschaum, Superadsorbentien.
Tabakrauchfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch Fasern mit regenerierter Cellulose, in die mindestens ein rauchbeeinflussender Zusatzstoff eingebracht ist, wobei die Zusatzstoffe vorzugsweise mindestens eine der aus der folgenden Liste ausgewählten Substanzen aufweisen: Flavourstoffe, Vitamine, Katalysatoren, Radikalfänger.
Tabakrauchfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch mindestens zwei Vliese mit Fasern mit regenerierter Cellulose, wobei die Vliese in den Fasern mit regenerierter Cellulose mindestens zwei unterschiedliche Adsorbentien aufweisen und wobei vorzugsweise die Vliese untereinander verbunden sind.
Tabakrauchfilter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Fasern in mindestens einem der Vliese und/oder zwischen Vlieslagen mindestens ein Adsorbens enthalten ist.
Tabakrauchfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch ein Papier mit Fasern mit regenerierter Cellulose im Papierrohstoff, in die Adsorbens eingebracht ist, wobei das Papier vorzugsweise mit zusätzlichem Adsorbens in der Pulpe hergestellt ist.
Tabakrauchfilter, der Papier aufweist, das als Papierrohstoff mit mindestens einem Adsorbens beladenes Lyocell enthält, vorzugsweise bis zu 75 Gew.-% Lyocell, bezogen auf das fertige Papier.
Tabakrauchfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Adsorbens, bezogen auf die Gesamtmasse des Tabakrauchfilters, im Bereich von 20 Gew.-% bis 90 Gew.-% liegt, vorzugsweise im Bereich von 50 Gew.-% bis 90 Gew.-%, besonders bevorzugt im Bereich von 50 Gew.-% bis 70 Gew.-%.
Tabakrauchfilter, gekennzeichnet durch mehrere Segmente, wobei mindestens eines der Segmente die Merkmale nach einem der Ansprüche 1 bis 12 hat und wobei die Segmente vorzugsweise eine gemeinsame Umhüllung haben.
Rauchprodukt, gekennzeichnet durch einen Tabakrauchfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 13.
Rauchprodukt nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Rauchprodukt aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: Cigaretten, Cigarillos, Filterpapierhülsen.