DE1202202B

DE1202202B - Zigarettenfilterelement und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE1202202B
Application number: DEC26969A
Authority: DE
Inventors: Brian Smith; Frederick Peter Davey
Original assignee: Cigarette Components Ltd
Current assignee: Cigarette Components Ltd
Priority date: 1961-05-11
Filing date: 1962-05-11
Publication date: 1965-09-30
Also published as: GB941082A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

A24b

Deutsche Kl.: 79 c-2

Nummer: 1202 202

Aktenzeichen: C 26969IV a/79 c

Anmeldetag: 11. Mai 1962

Auslegetag: 30. September 1965

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur relativ billigen Herstellung von Zigarettenfilterelementen mit geringem Gewicht je Volumeneinheit.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine thermoplastische Masse mit einem in der Wärme zersetzbaren Schäumer durch eine Anzahl von Düsen ausgepreßt, um eine Anzahl von Fäden mit kleinen Blasen infolge der Treibwirkung des Schäumers zu erhalten, wobei die noch weichen Fäden die Ausdehnung der Blasen unter Bildung unregelmäßiger Verdickungen des Fadenquerschnitts in Abständen über die ganze Länge gestatten. Diese Fäden werden dann auf Filterelemente verarbeitet, wobei die Verdickungen der Fäden in gewissen Abständen über die Länge aneinanderhaften.

Im allgemeinen werden die Fäden in einer Stufe unter Bildung eines zylindrischen Filterstabes zusammengefaßt, jedoch ist es auch möglich, die Fäden zu einem Band zu verbinden, welches anschließend auf die gewünschten Filterstäbe verformt wird. so

Nachdem die Fäden entweder in Form der Filterstäbe oder des Bandes aneinanderhafteten, wird Filterstab bzw. -band abgekühlt, z. B. mit Wasser, um ein Wirksamwerden der Fadenbindungen hervorzurufen. Wenn nötig, kann die Härtung des Materials in Form eines Filterstabs oder -bandes durch Wasserkühlung beschleunigt werden.

Den Filterstab, den man auf diese Weise erhält, kann man anschließend in bekannter Weise mit Papier umhüllen und in die Filterelemente für die Zigaretten schneiden.

Die Filterwirkung derartiger Filterelemente beruht auf den unregelmäßen Flächen der Fäden, die Stoßstellen für den Rauchdurchgang darstellen, auf denen sich feinverteilte Substanzen, und zwar sowohl feste wie flüssige, abscheiden.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Filterelemente ist ihre außerordentlich hohe Wirksamkeit, bezogen auf die Gewichtseinheit, verglichen mit Filterelementen, die auf bekannte Weise hergestellt wurden. Das bedeutet, daß für einen bestimmten Filtereffekt in der Zigarette eine geringere Gewichtsmenge Filtermittel erforderlich wird. Abgesehen von wirtschaftlichen Überlegungen ist dies ein wertvolles Merkmal in Ländern, wo Vorschriften über das Gesamtgewicht der Zigaretten einschließlich Filter bestehen.

Es wurde gefunden, daß Polyolefine, wie Polyäthylen, für die erfindungsgemäßen Zwecke besonders geeignet sind und mit diesen Kunststoffen außerordentlich zufriedenstellende Ergebnisse erhalten werden können. Es ist auch möglich, daß Polyäthylen-Zigarettenfilterelement und Verfahren zu dessen Herstellung

Anmelder:

Cigarette Components Limited, London

Vertreter:

Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls und
Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Frhr. v. Pechmann,
Patentanwälte, München 9, Schweigerstr. 2

Als Erfinder benannt:

Brian Smith, Pinner, Middlesex;

Frederick Peter Davey, Harrow, Middlesex

(Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 11. Mai 1961 (17 276)

fadenstücke mit in der Wärme zersetzbaren Schäumern im Handel leicht erhältlich sind, die man direkt als Ausgangssubstanz für die Herstellung der erfindungsgemäßen Filterelemente verwenden kann.

Es wurde gefunden, daß der benötigte Druck für das Pressen synthetischer Stoffe mit Schäumern wesentlich geringer ist als von thermoplastischen Substanzen ohne Schäumer. Demzufolge braucht die Spinnplatte entsprechend geringere Dicke zu haben, wodurch die Kosten für das Bohren der Spinndüsen wesentlich herabgesetzt werden. Schließlich ist die Kraft zum Ziehen der Fäden wesentlich geringer.

Das Ausmaß der unregelmäßigen Fadenverdickungen hängt in der Hauptsache von der Ziehgeschwindigkeit, der Temperatur der Fäden an der Düse und der Abnahmegeschwindigkeit sowie der in den Fäden enthaltenen Schäumermenge ab. Es ist augenscheinlich, daß die unregelmäßigen Verdickungen — wenn die Fäden ungebührlich gestreckt werden — geringere Ausmaße annehmen.

Die Haftung zwischen den Verdickungen benachbarter Fäden kann man verbessern, indem die Fäden aus knapp aneinander angeordneten Öffnungen gezogen werden.

Folgende Beispiele erläutern das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der Filterelemente.

509 689/134

Beispiel 1

Polyäthylenstücke mit einem Schäumer, wie sie zur Herstellung von geschäumtem Polyäthylen im Handel erhältlich sind, wurden in einer Schneckenpresse bei 5 200⁰C mit einer Spinnplatte von 150 Düsen, deren Durchmesser 0,38 mm betrug, bei einem Druck hinter der Platte zwischen 21 und 29 kg/cm² gezogen. Das Material bildete Fäden mit einer großen Anzahl kleiner Blasen, deren maximale Dimension im Verhältnis zum Fadendurchmesser klein war. Diese Blasen konnten sich entspannen, währenddem die Fäden noch heiß waren, so daß jeder Faden eine große Anzahl von unregelmäßigen Verdickungen aufwies. Diese Verdickungen werden durch unregelmäßige Blasen unregelmäßiger Form gebildet. Diegeschäumten Fäden — noch heiß und weich — wurden auf ein Förderband aus biegsamem Material geleitet, welches dann durch eine rohrförmige Führung gelangt, wo die Fäden zu einem zusammenhängenden Stab verbunden wurden. Dieser wurde dann auf einer üblichen Vorrichtung mit Papier umhüllt und in die entsprechenden Filterelemente geschnitten.

Ein so hergestellter Filterstab wies folgende Eigenschaften auf: Fadendichte 0,6 g/cm³, Fadenstärke 725 den, Filterstab 66 χ 7,5 mm, Druckabnahme in der Stablänge 2,5 cm WS (bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 17,5 cm³/sec).

Beispiel 2

Polyäthylen geringer Dichte mit einem Schäumer wurde aus einer Ziehplatte mit 250 Düsen — Durchmesser 0,125 mm — gezogen, wodurch man eine theoretische Fadenstärke von 70 den erhielt. Das Material quoll nach der Spinnmaschine und wurde dann zur Herabsetzung des Durchmessers gestreckt. Wegen der geringen Festigkeit der blasenhaltigen Fäden wurde dieses Strecken möglichst gering gehalten, um die gewünschte Fadenstärke zu erreichen. Im Hinblick darauf ist die Spinndüse auch wesentlich feiner als sie üblicherweise für das Fadenpressen verwendet wird, wo der Düsendurchmesser 0,25 mm und darüber betragen kann, d. h. nur etwa 50 Düsen in einer Platten enthalten sind. Die Blasen bilden sich in den Fäden und diese wurden in noch halbweichem Zustand zu Filterstäben vereinigt, in denen die Fäden an den äußeren Punkten unter Bildung einer zusammenhängenden Struktur hafteten.

Ein Filterstab, hergestellt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, besaß im Vergleich zu den entsprechenden Stäben aus nicht geschäumtem Polyäthylen folgende Eigenschaften:

55

	Übliches	Geschäumtes
	Polyäthylen	Polyäthylen
	geringer	geringer
	Dichte	Dichte
Fadendichte (g/cm³)	0,92	0,62
Fadenstärke (den)	11,2	7,3
Anzahl der Fäden im Stab	8200	8250
Stabdicke ohne Papier (den)	92000	60000
Stabgröße (mm)	90 X 25	90 X 25
Stabgewicht (g)	1,065	0,720
Stabdichte (g/cm³)	0,248	0,161
Druckverlust (mm WS) ..	610	620

60

65

Während die bevorzugte Ausgangssubstanz Polyäthylenschnitzel mit Schäumer sind, kann man auch andere synthetische Substanzen mit Schäumer verwenden. Da sie mit relativ geringem Druck ziehfähig sein und da die Blasen ohne die Notwendigkeit, große Schäumermengen einzubringen, sich bilden sollen, ist es zweckmäßig, daß diese Substanzen in geschmolzenem Zustand nicht hochviskos sind. Im allgemeinen sind kristalline Substanzen vorzuziehen, da Fäden aus diesen fest sind, jedoch sind feste Fäden nicht wesentlich. Tatsächlich werden Fäden aus Substanzen — wie Polyäthylen, — die weicher sind als sie normalerweise für Textilien sein sollen, mit Vorteil angewandt. Beispiele von synthetischen Substanzen, die man statt Polyäthylen verwenden kann, sind Polyvinylchlorid und Polystyrol.

Wo ein thermoplastisches Material wünschenswert ist, welches man mit einem Schäumer im Handel nicht erhalten kann, ist es möglich, diesen einzubringen, indem die Korngröße des thermoplastischen Materials so weit wie möglich herabgesetzt und dann der pulverförmige Schäumer eingemischt wird. In einem solchen Fall kann man NN'-Di-nitroso-NN'-dimethyl-terephthalamid als Schäumer verwenden.

Die erfindungsgemäß hergestellten Gegenstände sind, soweit sie auf Grund der Verordnung über Tabak und Tabakerzeugnisse (Tabakverordnung vom 19. Dezember 1959 Bundesgesetzblatt, Teil I, Nr. 52 vom 22. Dezember 1959, S. 730) insbesondere Anlage 1, Ziffer 5, nicht gewerbsmäßig in Verkehr gebracht werden dürfen, lediglich für den Export bestimmt.

Claims

Patentansprüche:

1. Zigarettenfilterelement aus einem Stab von Fäden thermoplastischen Materials im wesentlichen axial in dem Stab orientiert, wobei Teile der Fäden ungleichmäßig verdickt sind und die Fäden an diesen Verdickungen aneinanderhaften.

2. Filterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Material Polyäthylen ist.

3. Verfahren zur Herstellung der Filterelemente nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Masse aus thermoplastischem Material mit einem in der Wärme zersetzbaren Schäumer durch eine Spinnplatte unter Bildung einer großen Anzahl von Fäden, die kleine Blasen durch die Wirkung des Schäumers enthalten, zieht und man die Fäden, nachdem in noch weichem Zustand die Blasen durch Ausdehnung zu unregelmäßigen Querschnittsverdickungen in Abständen über die ganze Länge führten, zu Filterstäben vereinigt, wobei die Verdickungen benachbarter Fäden aneinanderhaften.

4 Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die verdickten Fäden zuerst in ein zusammenhängendes Band formt und dieses dann zu einem Filterstab verarbeitet

5 Verfahren nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als thermoplastisches Material ein Polyolefin verwendet

6. Verfahren nach Anspruch 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Material mit NN'-Di-nitroso-NN'-dimethyl-terephthalamid als Schäumer gemischt ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die Masse aus einer Spinnplatte mit Düsen eines Durchmessers von 0,125 mm zieht.