DE1212459B - Steifes Tabakrauchfilter aus einem Buendel und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

A24h

Deutsche Kl.: 79c-2

Nummer: 1212 459

Aktenzeichen: E 21012IV a/79 c

Anmeldetag: 28. April 1961

Auslegetag: 10. März 1966

Die Erfindung bezieht.sich auf steife Tabakrauchfilter aus einem Bündel, gegebenenfalls gekräuselter Fäden und einer Papierumhüllung und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.

Es sind bereits Filterelemente aus den verschiedensten Faserstoffen bekannt.

Ein weit verbreitetes Filterelement wird beispielsweise aus einem gekräuselten Textilstrang aus Celluloseacetatfasern hergestellt. Celluloseacetatfasern besitzen jedoch den Nachteil, daß sie von Natur aus, « verglichen mit synthetischen Fasern, schwach sind (1,0 bis 1,2 g pro Denier), weshalb ein Strang aus Celluloseacetatfasern nur verhältnismäßig schwach gekräuselt werden kann. Außerdem darf die Spannung, die auf den Strang auf der Filterstabherstellungsmaschine ausgeübt werden kann, nur verhältnismäßig gering sein. Auch können Celluloseacetatfäden zwecks Herstellung feinerer Fäden während oder nach dem Spinnen nicht mehr wesentlich verstreckt werden, weshalb die Feinheit der Fäden beschränkt ist und normalerweise nicht weniger als 1,5 bis 2,0 Denier pro Faden betragen kann. Da die Filterwirksamkeit jedoch um so größer ist, je feiner die Filterfasern sind, ist für die Filterherstellung ein Material erwünscht, aus dem sich Fasern geringeren Titers herstellen lassen.

Es ist daher bereits bekannt, Filterelemente aus einem hochgekräuselten Strang aus Polyolefinfasem herzustellen. Durch die hohe Festigkeit und Verstreckbarkeit dieser Fasern ist es möglich, Stränge von feinerem Titer mit hohem Kräuselungsgrad und hoher Zugfestigkeit herzustellen.

Obgleich derartige Polyolefinfaserstränge gegenüber Celluloseacetatfasersträngen verschiedene Vorteile besitzen, haben sie auch verschiedene Nachteile. Diese beruhen hauptsächlich auf der Tatsache, daß sich Polyolefinfaserstränge nicht ohne weiteres wie Celluloseacetatfaserstränge mittels eines nichtflüchtigen, flüssigen organischen Weichmachers zu einem harten Filterstab binden lassen. Die Ursache hierfür liegt darin, daß die üblichen organischen Weichmacher Polyolefinfasem, die gegenüber den meisten organischen Lösungsmitteln ganz inert sind, nicht zu lösen vermögen. Um diese Schwierigkeit zu umgehen, ist es bekannt, eine schwerere Papierumhüllung zu verwenden oder die Polyolefinfasem durch Wärmeverschweißen zu binden. Von einer Verwendung in der Praxis hat man aber deshalb abgesehen, weil die Verwendung bzw. das Verfahren zu einer nicht unerheblichen Umstellung in der Filterfabrikation geführt hätten.

So müßte beispielsweise eine Wärmeschweißvor-Steifes Tabakrauchfilter aus einem Bündel und Verfahren zu dessen Herstellung

Anmelder:

Eastman Kodak Company,

Rochester, N.Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. W. Wolff und H. Bartels, Patentanwälte, München 22, Thierschstr. 8

Als Erfinder benannt:

George Patrick Touey,

Robert Chester Mumpower, Kingsport, Tenn.

(V. StA.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 23. Mai 1960 (30 916) - -

richtung auf der Filterstabmaschine angebracht werden. Andererseits wäre, wenn eine schwerere Papierumhüllung für den Filterstab verwendet würde, auch eine besondere Klebevorrichtung zum Verkleben mit einer derartigen schweren Umhüllung erforderlich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Filterelemente aus Polyolefinfasersträngen zu schaffen, die nicht mit den geschilderten Nachteilen behaftet sind, so daß die bei der Herstellung von Celluloseacetatstrangfiltern übliche Technik des Aufbringens eines flüssigen, nichtflüchtigen organischen Weichmachers auch bei der Herstellung von steifen PoIyolefinstrangtabakrauchfiltern angewendet werden kann.

Weiterhin sollen gekräuselte Polyolefintabakrauchfilter geschaffen werden, die ohne Wärmeverschweißung ausreichende Festigkeit und Steifheit besitzen und keine Papierumhüllung aus starkem Papier erfordern. Diese Aufgaben wurden erfindungsgemäß durch Entwicklung eines Tabakrauchfilters gelöst, dessen Fäden aus einer Mischung eines Poly-a-olefins, vorzugsweise von Polyäthylen oder Polypropylen, eines weichmacherlöslichen Polymeren und eines organischen Weichmachers bestehen. Die Herstellung der Tabakrauchfilter kann dadurch erfolgen, daß die Mischung zu Fäden versponnen, aus einer Vielzahl

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von Fäden ein gegebenenfalls gekräuselter Strang gebildet und aus dem Strang ein Filterstab mit stellenweise miteinander verbundenen Fäden gebildet wird. Erfindungsgemäß werden das Poly-a-olefin vor der Verspinnung mit einem weichmacherlöslichen Polymeren vermischt, die gesponnenen Fäden in Strangform mit einem vorzugsweise flüssigen organischen Weichmacher besprüht und der Filterstab gealtert. In vorteilhafter Weise werden als weichmacherlösliches Polymeres

(1) Polyacrylat- oder Polymethacrylatester gesättigter aliphatischer Alkohole mit einer Hydroxylgruppe von 1 bis 18 Kohlenstoffatomen oder

(2) Polystyrol oder

(3) Polyvinylester gesättigter aliphatischer Säuren mit nur einer Carboxylgruppe mit 2 bis 18 Kohlenstoffatomen oder

(4) Polyvinylacetate gesättigter aliphatischer Säuren mit nur einer Carbonylgruppe oder

(5) Polyester gesättigter zweibasischer Säuren und gesättigter aliphatischer, zweiwertiger Alkohole oder

(6) polymerisiertes Nopinen oder

(J) Celluloseester aliphatischer Monocarbonsäuren
verwendet.

Als flüssige organische Weichmacher können erfindungsgemäß

(1) flüssige hochsiedende organische Ester, die durch Veresterung von Mono-, Di- und Tricarbonsäuren mit Alkoholen, Glycerin und Glykolen hergestellt wurden, oder

(2) wasserunlösliche Polypropylenglykole oder PoIybutylenglykole oder

(3) leichte, mittlere und schwere Mineralöle
verwendet werden.

Vorzugsweise werden die Fäden nach dem Schmelzspinnverfahren aus Mischungen von 50 bis 75 Teilen Polypropylen und 50 bis 25 Teilen eines weichmacherlöslichen Polymeren hergestellt, in bekannter Weise zu Strängen von etwa 8000 bis 32000 Fäden zusammengefaßt, mit etwa 6 bis 16 Kräuselungen pro Zentimeter versehen, besprüht und mit einer Papierumhüllung versehen.

Nach einer anderen bevorzugten Ausführungsform werden die Fäden aus einer Mischung von 70 Gewichtsteilen Polyäthylen und 30 Gewichtsteilen PoIynopinen oder 75 Gewichtsteilen Polyäthylen und 25 Gewichtsteilen eines hochpolymeren Polyesters aus im wesentlichen einer aromatischen Dicarbonsäure und einem Diol gebildet, in bekannter Weise zusammengefaßt, gekräuselt, besprüht und mit einer Papierumhüllung versehen.

Durch den nach der Filterstabherstellung aufgebrachten Weichmacher werden die weichmacherempfindliches Polymeres enthaltenden Fäden angelöst. Hierdurch werden überall im Filter klebende Stellen erzeugt, die nach kurzer Lagerung des Filters zusammenkleben und dadurch dem Filterstab die erwünschte Festigkeit verleihen.

Die weichmacherempfindlichen Polymeren müssen bestimmten Erfordernissen genügen. Sie müssen fließbar, im wesentlichen nicht flüchtig sowie innerhalb des Temperaturbereiches von 200«, bis 350⁰C flüssig sein. Dies ist der normalerweise beim Schmelzspinnen von Polyäthylen- und Polypropylenfasern angewendete Temperaturbereich. Sie müssen außerdem mit dem geschmolzenen,' 200 bis 35O⁰C heißen Polyolefin während des Schmelzspinnvorganges verträglich oder darin hochdispergierbar sein. Sie dürfen sich nicht in merklichem Ausmaße während des Schmelzspinnens zersetzen. Dies bedeutet normalerweise, daß sie 5 oder 10 Minuten lang Temperaturen von mindestens 200⁰C aushalten müssen. Sie müssen ferner in einem flüssigen hochsiedenden organischen Weichmacher

ίο löslich sein. Schließlich müssen sie ein Molekulargewicht zwischen 500 und 100000, vorzugsweise zwischen 500 und 50000 besitzen, so daß sie der geschmolzenen Spinnmischung eine sehr hohe Viskosität verleihen. Weichmacherempfindliche organische PoIymere im Sinne der Erfindung sind beispielsweise:

I. von den Polyacrylat- und Polymethacrylestern gesättigter aliphatischer Alkohole: Methyl-, Äthyl-, Propyl·, Isobutyl-, Hexyl-, Octyl- und

. Stearylacrylate oder -methacrylate,

II. Polystyrol,

ΠΙ. von den Polyvinylestern gesättigter aliphatischer Säuren: Essigsäure-, Propionsäure-, Buttersäure-, Isobuttersäure-, Valeriansäure-, 2-Äthylhexano- und Stearinsäureester des Polyvinylalkohole,

IV. von den Polyvinylacetalen gesättigter aliphatischer Aldehyde: Polyvinylacetal, Polyvinylpropional, Polyvinylbutyral,
V. von den Polyestern gesättigter zweibasischer Säuren und gesättigter aliphatischer, zweiwertiger

Alkohole: Ester aus Phthalsäure, Isophthalsäure und Terephthalsäure, Bernsteinsäure, : Glutarsäure, Adipinsäure, Pimelinsäure und Azelainsäure mit Äthylenglykol, Diäthylenglykol, Triäthylenglykol, Propylenglykol, Di-

propylenglykol,Tripropylenglykol,Butylenglykol, Neopentylglykol und Cyclohexandimethanol,
VI. polymerisiertes Nopinen (jS-Pinen) der Formel

VII. von den Celluloseestern aliphatischer Monocarboxylsäuren: Celluloseacetat, Celluloseacetatpropionat, Cellulosepropionat, Cellulosebutyrat, Celluloseacetatbutyrat, Cellulosepropionatbutyrat, Cellulosevalerat, Cellulosecaprat.

Die oben aufgeführten Polymeren brauchen keine reinen Homopolymeren zu sein. Sie können auch Mischpolymere sein.

Der Anteil der Filterstränge an weichmacherempfindlichem Polymeren! schwankt je nach dem Molekulargewicht und der chemischen Zusammensetzung des Polymeren. Oft genügen Anteile von 15 % im Endprodukt.

Die nach dem Verfahren der Erfindung verwendbaren organischen Weichmacher müssen mindestens ein teilweises Lösungsmittel für das Zusatzpolymere bei Raumtemperatur darstellen. Sie sollen bei Raum-

temperatur einen geringen Dampfdruck besitzen, jedoch bei Atmosphärendruck (760 mm) oberhalb von 200^q C sieden. Diese Eigenschaften sind erfindungsgemäß besonders wichtig, da sie viele wirtschaftliche Vorteile gegenüber der Verwendung flüchtiger Bindemittel mit sich bringen. Einmal hinterläßt das Bindemittel in dem fertigen Filter keinen rückständigen Geruch, und zum andern tritt während der Filterherstellung kein Lösungsmittelverlust ein, da das Bindemittel nicht aus dem Filter verdampft.

Als Weichmacher insbesondere geeignet sind außer Polypropylenglykolen, Polybutylenglykolen und Mineralölen, wie bereits erwähnt, flüssige hochsiedende Ester wie z. B. Diallylphthalat, Dibutylphthalat, Dioctylphthalat, Dimethoxyäthylphthalat, Dibutylsebacat, Triäthylcitrat, Tributylcitrat, Äthylenglykol, Di-2-methylhexanoat, Glycerintriacetat, Diisobutyladipat und Dioctylacelat.

Der erforderliche Weichmacheranteil hängt vom verwendeten Weichmacher selbst und dem verwendeten Weichmacherpolymeren ab. Eine zu große Weichmachermenge ist zu vermeiden, da der Weichmacher auf der Papierumhüllung gelegentlich Flecken bildet. Auf jeden Fall sollte der Mindestweichmachergehalt nicht unter 5% und der Höchstgehalt nicht über 20% liegen. Vorzugsweise soll der Weichmachergehalt des Filters zwischen 8 bis 16 % betragen.

Im allgemeinen ist es nicht notwendig, das Polyolefin mit dem modifizierenden Polymeren vor dem Schmelzspinnen durch Aufschmelzen zu vermischen und anschließend zu granulieren. Es genügt in der Regel ein einfaches Vermischen der beiden Stoffe in Teilchen- oder Pulverform vor dem Einbringen in die Schmelzspinnvorrichtung. Das Schmelzspinnen kann in jeder geeigneten Spinnapparatur erfolgen.

Die Kräuselung der Filterfäden kann in den verschiedensten Kräuselungsvorrichtungen erfolgen, wie sie beispielsweise in den USA.-Patentschriften2090669, 2 311 174, 2 505 618, 2 698 970, 2 734 228, 2 734 229, 2 734 251, 2 740 992 und 2 749 233 beschrieben sind. Als besonders vorteilhaft wirken sich, wie bereits erwähnt, möglichst hohe Kräuselungsgrade aus, etwa 6 bis 16 Kräuselungen pro Zentimeter. Jedoch können selbstverständlich auch Fäden mit weniger Kräuselungen verarbeitet werden.

Die zur Herstellung der Filterfäden verwendeten Polyolefine sollen möglichst ein Molekulargewicht Von 10 000 bis 100 000, vorzugsweise zwischen 20 000 und 75 000 besitzen. Ihr Erweichungspunkt kann zwischen 85 und 160° C liegen. Vorzugsweise verwendet werden Polyäthylene und Polypropylene. Die folgenden Beispiele sollen das Herstellungsverfahren der Filterelemente nach der Erfindung näher veranschaulichen.

Beispiel 1

Ein gut gemischtes körniges Gemisch aus 50 Ge-■wichtsteilen Polymethylmethacrylat (Molgewicht 15 000) und 50 Gewichtsteilen Polypropylen (Molgewicht 32 000) wurde kontinuierlich einer Heizkammer zugeführt, in der das Gemisch zu einer homogenen Lösung von 235° C aufgeschmolzen wurde. Nach etwa 2 Minuten wurde die Schmelze durch eine Spinndüse mit 500 Düsen von 0,30 mm gepreßt. Die erhaltenen endlosen Fäden besaßen nach dem Verstrecken einen Titer von 0,8 Denier pro Faden. Sie hatten "eine Festigkeit von 3,5 g pro Denier und «ine Dehnung von 34%· Das verstreckte Garn wurde zu einem Strang von 35000 Fäden gefacht und dann durch eine Textilkräuselungsvorrichtung geführt, welche etwa 12 Kräuselungen pro Zentimeter er-. zeugte. Der gekräuselte Strang wurde dann zu einer Breite von etwa 30 cm ausgebreitet und auf beiden Seiten mit Dimethoxyäthylphthalat besprüht, bis 12% Weichmacher (bezogen auf das Gesamtstrang- und Weichmachergewicht) zugesetzt waren. Der kompakte Strang wurde dann einer Zigarettenfilter-ο Stabherstellungsmaschine zugeführt, die von Zigarettenpapier umhüllte Filterstäbe einer Länge von 90 mm und einem Umfang von 25,5 mm herstellt. Es zeigte sich, daß die zusammengepreßten Fäden in den Stäben anfangs nicht gebunden waren. Die Stäbe waren sehr leicht, und die Fäden lösten sich voneinander, wenn die Papierumhüllung entfernt wurde. Nach einer Lagerzeit von 2 Stunden bei Raumtemperatur wurden die Fäden jedoch ganz hart und konnten leicht zu Filterspitzen von 15 mm Länge

ao zerschnitten werden. Wurde die Papierumhüllung von einer dieser Spitzen entfernt, zeigte es sich, daß die Fäden nicht auseinanderfielen, sondern die Stabform beibehielten. Eine mikroskopisches Untersuchung der Filterspitzen zeigte, daß die parallelen Fäden an beliebigen Stellen über die Gesamtlänge des Filters miteinander verschweißt waren.

Einige der Filter wurden auf »King-size«-Zigaretten (85 mm) aufgesteckt, die um 15 mm gekürzt wurden, und auf einer automatischen Rauchmaschine abgeraucht. Es zeigte sich, daß sie 45% mehr Teer und 44% mehr Nikotin entfernten als die ersetzten 15 mm Tabak. In den Filterspitzen wurde ein durchschnittlicher Druckabfall von 58,4 mm (Wassersäule) bei einer Luftströmungsgeschwindigkeit von 17,5 ml pro Sekunde gemessen. Ein handelsübliches Celluloseacetatfilter besaß demgegenüber einen durchschnittlichen Druckabfall von 63,5 mm und entfernte nur 28% Teer und 27% Nikotin.

Beispiel 2

Eine gut gemischte feinkörnige Mischung von 50 Gewichtsteilen Polystyrol (Molgewicht 10 000) und 50 Gewichtsteilen Polypropylen (Molgewicht 32 000) mit einem Durchmesser von etwa 0,15 mm wurde kontinuierlich einer Schmelzspinnvorrichtung zugeführt, wo sie unter Bildung einer feinen Polystyroldispersion in Polypropylen aufgeschmolzen wurde. Die Temperatur der Schmelze erreichte während der Behandlungszeit (2 Minuten) in der Schmelzkammer 240° C. Die Schmelze wurde dann durch eine Spinndüse mit 500 Düsen von 0,3 mm gepreßt. Die erhaltenen fortlaufenden Fäden wurden zu einem Titer von 1,8 Denier pro Faden verstreckt. Sie besaßen eine Festigkeit von 3,5 g pro Denier und eine Dehnung von 28%· Das verstreckte Garn wurde zu einem Strang von 20000 Fäden gefacht und dann durch eine Textilkräuselvorrichtung geführt, in der etwa 10 Kräuselungen pro Zentimeter erzeugt wurden. Der gekräuselte Strang wurde dann zu einer Breite von etwa 30 cm ausgebreitet und auf beiden Seiten mit Diäthylphthalat besprüht, bis 13 % des flüssigen Weichmachers (bezogen auf das Gesamtstrang-Weichmachergewicht) zugesetzt waren. Der Strang wurde dann in Form eines kompakten Seiles der Zigarettenfüterstabherstellungsmaschine zugeführt. Es wurden papierumhüllte Stäbe von 90 mm Länge und 25,5 mm Umfang hergestellt. Sie waren zunächst weich, wurden aber nach 4 stündigem Aufbewahren bei Raumtempe-

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ratur hart. Die Untersuchung eines Stabes zeigte, besprüht, bis 12% (bezogen auf das Gesamtstrang-

daß die Fäden an ihren äußeren Stellen über die Weichmachergewicht) zugesetzt waren. Aus diesem

gesamte Filterlänge miteinander verschweißt waren. Material wurden, wie bereits beschrieben, Filterstäbe

Bei Adsorptionsversuchen, wie im Beispiel 1 be- mit Zigarettenpapierumhüllung von 90 mm Länge

schrieben, zeigte sich, daß die .15 τη τη langen Filter 5 und 25,6 mm Umfang hergestellt. Sie waren zunächst

34% mehr Teer und 33% mehr Nikotin adsorbieren weich, wurden jedoch nach 8stündiger Lagerung bei

als 15 mm Tabak, die sie ersetzten. Die Filterspitzen Raumtemperatur ganz hart und konnten leicht zu

hatten einen, durchschnittlichen Druckabfall von Filterspitzen von 15 mm Länge zerschnitten werden.

50,8 mm (Wassersäule) bei einer Luftströmungs- Eine mikroskopische Untersuchung zeigte, daß die

geschwindigkeit von 17,5 ml pro Sekunde. io winzigen Weichmacherpartikeln von den im Polypropylen dispergierten Vinylacetatteilchen adsorbiert

Beispiel 3 worden waren. Es lag ein steifes Netzwerk von an

Eine gut vermischte pulverförmige Mischung von beliebigen Punkten zusammengesinterten Fäden vor.

30 Gewichtsteilen /?-Pinen in Form eines technischen 15 mm lange Filterspitzen adsorbierten 15 % mehr

Harzes und 70 Gewichtsteilen. Polyäthylen niedriger ^l5 Teer und 13 % mehr Nikotin als ein Tabakstück von

Dichte (Molgewicht 20 000) mit einem Durchmesser 15 mm Länge. In den Filterspitzen herrschte ein

von 0,15 mm wurde bei 200⁰C aufgeschmolzen und durchschnittlicher Druckabfall von 33 mm (Wasser-

zu Platten von 929 cm² und von 3,175 mm Stärke säule) bei einer Luftströmungsgeschwindigkeit von

vergossen. Die Platten wurden granuliert und das 17,5 ml pro Sekunde.

Granulat kontinuierlich einer Schmelzspinnvorrich- ao Beispiel 5
rung zugeführt, wo durch 2 Minuten langes Erhitzen

auf 230° C eine fließbare Schmelze hergestellt wurde. 30 Gewichtsteile Polyvinvjbutyral (verwendet würde Die Schmelze wurde dann durch eine Spinndüse mit ein unter der Bezeichnung »Shawnegan's Butvar B-76« 500 Düsen mit 0,3 mm gepreßt. Die erhaltenen Fäden bekanntes Handelsprodukt; Molgewicht 400 bis wurden zu einem Titer von 5,0 Denier pro Faden »5 100000) und 70 Gewichtsteilen Polypropylen (MoI-verstreckt. Sie besaßen eine Festigkeit von 3,1 g pro gewicht 30000) wurden bei'190°C verschmolzen und Denier und eine Dehnung von 33 %. Das verstreckte gründlich miteinander vermischt. Dann wurde die Garn wurde zu einem Strang von 18000 Fäden ge- heiße Schmelze kontinuierlich der auf 225⁰C erhitzten facht und mit etwa 12,6 Kräuselungen pro Zentimeter Schmelzkammer einer Spinnvorrichtung zugeführt, versehen. Der gekräuselte Strang wurde dann zu einer 3° aus der sie durch eine Spinndüse mit 500 Düsen ge-Breite von etwa 30 cm ausgebreitet und auf beiden preßt wurden. Die erhaltenen endlosen Fäden besaßen Seiten mit einem leichten Mineralöl besprüht, bis nach dem Verstrecken einen Titer von einem Denier 9% (bezogen auf das Gesamtstrang-Weichmacher- pro Faden. Sie hatten eine Festigkeit von 3,2 g pro gewicht) zugesetzt waren. Der Strang wurde dann in Denier und eine Dehnung von 42%· Das verstreckte Form eines festen Seiles einer Zigarettenfilterstab- 35 Garn wurde zu einem Strang von 32 000 Fäden gehefstellungsmaschine zugeführt. Die hergestellten facht und in einer Kräuselvorrichtung zu etwa Stäbe hatten eine Länge von 90 mm und einen Um- 15 Kräuselungen pro Zentimeter gekräuselt. Der gefang von 25,6 mm. Bei der Herstellung waren sie zu- kräuselte Strang wurde dann zu einer Breite von etwa nächst weich. Nach 5stündigem Aufbewahren bei 30 cm ausgebreitet und auf beiden Seiten mit Di-Raumtemperatur waren sie jedoch fest genug, um in 40 methoxyäthylphthalat besprüht, bis 15% des Weich-Filterspitzen von 15 mm Länge geschnitten zu werden, machers (bezogen auf das Gesamtstrang-Weich-, Es zeigte sich, daß das .Mineralöl (ein Lösungsmittel machergewicht) zugesetzt waren. Dann wurden Filterfür das Polynopinenharz) die Fäden an beliebigen stäbe von 90 mm Länge und 25,5 mm Umfang in der Stellen über die gesamte Filterlänge hindurch gebunden bereits beschriebenen Weise hergestellt. Die Fäden hatte. 45 waren in den Stäben zunächst nicht gebunden, und

Die Filterspitzen adsorbierten 30% mehr Teer und die Stäbe waren zu weich, um sauber geschnitten zu

28 % mehr Nikotin als 15 mm Tabak. In den Filter- werden. Nach einer Lagerzeit von 6 Stunden bei

spitzen herrschte ein durchschnittlicher Druckabfall Raumtemperatur waren sie jedoch ganz fest und

von 43,17 mm (Wassersäule) bei einer Luftströmungs- konnten sauber und leicht zu Filterspitzen von

geschwindigkeit von 17,5 ml pro Sekunde. 50 15 mm Länge geschnitten werden. Eine mikroskopische

Untersuchung zeigte, daß die Fäden an behebigen

Beispiel4 Punkten über die gesamte Filterlänge zusammen-

25 Gewichtsteile Polyvinylacetat (Molgewicht 10 000) gesintert waren.

und 75 Gewichtsteile Polypropylen (Molgewicht Diese Filter adsorbierten 43 % mehr Teer und 42% 28 000) wurden verschmolzen und so lange auf 55 mehr Nikotin als die gleiche Länge Tabak. In den 190⁰C erhitzt, bis das Polyvinylacetat im Polypropylen Filterspitzen herrschte ein durchschnittlicher Druckvöllig dispergiert war. Dann wurde schnell abgekühlt abfall von 58,4 mm (Wassersäule) bei einer Luft- und der feste Stoff zu Körnern von etwa 0,84 bis strömungsgeschwindigkeit von 17,5 ml pro Sekunde. 0,30 mm Durchmesser zerkleinert. Diese Körner . .
wurden durch Schmelzspinnen bei 225° C zu endlosen 60 B e 1 s ρ 1 e 1 6
Fäden verarbeitet. Die Fäden besaßen nach geringem 25 Gewichtsteile eines Polyesters (Molgewicht Verstrecken einen Titer von 8 Denier pro Faden und 20 000), hergestellt aus 15 % Dimethylterephthalat, hatten eine Zugfestigkeit von 3,80 g pro Denier sowie 35% Dimethylsuccinat und 50% Cyclohexandieine Dehnung von 36%· Sie wurden zu einem Strang methanol, und 75% Gewichtsteile Polyäthylen hoher von 8000 Fäden gefacht, der mit etwa 8 Kräuselungen 65 Dichte (Molgewicht 40 000) wurden pulverisiert, pro Zentimeter versehen wurde. vermischt und kontinuierhch der Schmelzkammer

Der gekräuselte Strang wurde auf etwa 30 cm aus- (280° C) einer Schmelzspinnvorrichtung zugeführt. Es gebreitet und auf beiden Seiten mit Glycerintriacetat wurde aus einer 500-Loch-Spinndüse gesponnen. Die

Claims (1)

1. erhaltenen endlosen Fäden hatten nach dem Ver- einem Strang von fünfhundert im wesentlichen

   strecken einen Titer von 6 Denier pro Faden. Sie paralleler Fäden über eine Rolle 12 abgezogen und

   hatten eine Festigkeit von 4,0 g pro Denier und eine durch die Streckkammer 13 geführt werden, wo sie

   Dehnung von 32%· Das verstreckte Garn wurde zu mit üblichen, hier nicht dargestellten Mitteln erhitzt

   einem Strang von 15 000 Fäden gefacht und zu etwa 5 und verstreckt werden. Aus der Streckkammer 13

   5,9 Kräuselungen pro Zentimeter gekräuselt. Der ge- wird der Strang über die Führungsrolle 14 geführt und

   kräuselte Strang wurde zu einer Breite von etwa zu einem Garnkörper 15 aufgewickelt.

   30 cm ausgebreitet und auf beiden Seiten mit einem Wie in F i g. 2 dargestellt, werden 16 Garnkörper 15

   flüssigen Polybutylenglykol besprüht, bis 12% des zu einem Strangle von 7500Fäden gefacht. Dieser

   Weichmachers (bezogen auf das Gesamtstrang-Weich- io Strang 16 wird dann über die Rolle 17 der Kräusel-

   machergewicht) zugesetzt waren. Dann wurden in der vorrichtung 18 zugeführt. Der gekräuselte Strang 19

   beschriebenen Weise in Zigarettenpapier eingehüllte wird schließlich auf dem Kettbaum 20 aufgewickelt.

   Filterstäbe von 90 mm Länge und 25,5 mm Umfang Nach F i g. 3 wird der gekräuselte Strang 19 vom

   hergestellt. Nach 24 Stunden Lagerung waren die Kettbaum 20 abgezogen und durch die Luftausbreit-

   Stäbe steif und konnten leicht zu Füterspitzen von 15 vorrichtung 21 geführt, wo der Strang durch Luftdruck

   15 mm Länge zerschnitten werden. ausgebreitet wird. In diesem ausgebreiteten Zustand

   Diese Filter entfernten 24% mehr Teer und 23% gelangen die Fäden in die Sprühvorrichtung 22, wo

   mehr Nikotin als die gleiche Länge Tabak. In den sie mit dem Weichmacher besprüht werden. Die

   Füterspitzen herrschte ein durchschnittlicher Druck- Fäden werden dann in der Sammelvorrichtung 23

   abfall von 48,2 mm (Wassersäule) bei einer Luft- 20 wieder zusammengezogen und zu einem runden

   strömungsgeschwindigkeit von 17,5 ml pro Sekunde. Stab 24 geformt. Von der Vorratsrolle 27 wird das

   Zigarettenpapier 26 abgerollt und über die Rolle 28

   B e χ s ρ 1 e 1 7 _der Vorrichtung 25 zugeführt, wo es den Stab 24 um-

   35 Gewichtsteüe Cellulosetripropionat mit einer hüllt und mit Klebstoff versehen wird. Der'mit Papier

   inneren Viskosität von 0,8 wurden in Pulverform mit 25 umhüUte Stab läuft weiter zu der Füterbüdungs-

   65 Gewichtsteilen Polypropylen (Molgewicht 30 000) vorrichtung 29, die das Verkleben des Papiers bewirkt,

   vermischt. Die Mischung wurde kontinuierlich der Dann wird der mit Papier umhüüte Stab zur Büdung

   Schmelzkammer (250° C) einer Schmelzspinnvorrich- der Zigarettenfilter 31 im Schneider 30 in die ge-

   tung zugeführt und durch eine 500-Loch-Düse ver- wünschten Längen zerschnitten. Diese Stäbe werden

   spönnen. Die erhaltenen endlosen Fäden besaßen nach 30 einige Stunden, bis der Stab steif ist, gealtert, was durch

   dem Verstrecken einen Titer von 3 Denier pro Faden. Einwirkung der Weichmacher auf die weichmacher-

   Sie hatten eine Festigkeit von 3,1 g pro Denier und lösliche Polymerenkomponente in den Fäden bewirkt

   eine Dehnung von 30%. Das verstreckte Garn wurde wird.

   zu einem Strang von 30 000 Fäden gefacht und zu In F i g. 4 ist der Polyolefinanteü der Füterfäden etwa 10 Kräuselungen pro Zentimeter gekräuselt. Der 35 mit 32 und das dispergierte weichmacherlösliche gekräuselte Strang wurde zu einer Breite von etwa Polymere mit 33 bezeichnet. Die nebeneinander-30 cm ausgebreitet und auf beiden Seiten mit Triäthyl- liegenden Fäden sind bei 34 miteinander verklebt. Dies citrat besprüht, bis 11% zugefügt waren. Die herge- wird durch die Weichmacherwirkung auf die umstellten Füterstäbe hatten eine Länge von 90 mm und liegenden SteUen des weichmacherlöslichen Polymeren einen Umfang von 25,6 mm. Nach 24 Stunden waren 40 33 verursacht.

   die Stäbe steif und konnten in Füterspitzen von 15 mm Die Durchführung des erfindungsgemäßen VerLänge zerschnitten werden. fahrens, soweit das danach hergestellte Erzeugnis

   Die Filter entfernten 33 % mehr Teer und 21 % nicht zur Lieferung in Gebiete außerhalb des Geltungsmehr Nikotin als die gleiche Länge Tabak. In den bereiches des Lebensmittelgesetzes bestimmt ist, ist Füterspitzen herrschte ein durchschnittlicher Druck- 45 zur Zeit auf Grund der »Verordnung über Tabak und abfall von 48,2 mm (Wassersäule) bei einer Luft- Tabakerzeugnisse (Tabakverordnung)« vom 19.12. strömungsgeschwindigkeit von 17,5 ml pro Sekunde. 1959 (Bundesgesetzblatt Teü I, Nr. 52 vom 22. De-

   Die Vorrichtung und das Verfahren des Schmelz-" zember 1959, S. 7307, besonders §§ 1 und 7 in Verspinnens gemäß der Erfindung wird in den Zeichnun- bindung mit Anlage 1, Ziffern 5 und 6) nicht zugegen schematisch gezeigt. 5° lassen.

   F i g. 1 ist eine schematische Ansicht einer Schmelz- Patentansprüche:
   spinnvorrichtung mit einer vorzugsweise 500-Loch-

   Düse einer Fadenstreckkammer und einer Aufwickel- 1. Steifes Tabakrauchfilter aus einem Bündel,

   vorrichtung; gegebenenfalls gekräuselter fortlaufender Fäden

   Fig. 2 ist eine schematische Ansicht, die das 55 und einer Papierumhüllung, dadurch g e -

   Fachen, Kräuseln und Aufwickeln des gekräuselten kennzeichnet, daß die Fäden aus einer

   Stranges zeigt; Mischung eines Poly-a-olefins, vorzugsweise von

   F i g. 3 zeigt schematisch die Verarbeitung des Polyäthylen oder Polypropylen, eines weichmacher-

   Stranges zum fertigen Füterelement; löslichen Polymeren und eines organischen Weich-

   F i g. 4 ist eine stark vergrößerte Ansicht einiger 60 machers bestehen.

   Fäden in einem Tabakfilter, das erfindungsgemäß 2. Verfahren zum Hersteüen von Tabakrauch-

   hergestellt wurde. filtern nach Anspruch 1, wobei die Mischung zu

   In F i g. 1 ist eine Schmelzspinnvorrichtung 9 Fäden versponnen, aus einer Vielzahl von Fäden

   dargestellt, die eine * Mischung 10 eines größeren ein gegebenenfalls gekräuselter Strang gebüdet und

   Teües eines Poly-oc-olefins und eines kleineren Teües 65 aus dem Strang ein Füterstab mit stellenweise

   eines weichmacherlöslichen Polymeren enthält. Nach miteinander verbundenen Fäden gebüdet wird,

   dem Aufschmelzen wird die Schmelze mittels eines dadurch gekennzeichnet, daß das Poly-a-olefin

   Druckelementes 8 zu Fäden 11 versponnen, die etwa zu vor der Verspinnung mit einem weichmacher-

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   löslichen Polymeren vermischt, die gesponnenen Fäden in Strangform mit einem vorzugsweise flüssigen organischen Weichmacher besprüht und der Filterstab gealtert wird.

   3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als weichmacherlösliches Polymeres

   (1) Polyacrylate oder Polymethacrylatester gesättigter aliphatischer Alkohole mit einer Hydroxylgruppe von l· bis 18 Kohlenstoffatomen oder

   (2) Polystyrol oder

   (3) Polyvinylester gesättigter aliphatischer Säuren mit nur einer Carboxylgruppe mit 2 bis 18 Kohlenstoffatomen oder ^1S

   (4) Polyvinylacetate gesättigter aliphatischer Aldehyde mit nur einer Carbonylgruppe oder

   •(5) Polyester gesättigter zweibasischer Säuren und gesättigter aliphatischer, zweiwertiger Alkohole oder

   (6) polymerisiertes Nopinen oder

   (7) Celluloseester aliphatischer Monocarbonsäuren

   verwendet wird.

   4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als flüssiger organischer Weichmacher ■

   (1) flüssige hochsiedende organische Ester, die durch Veresterung von Mono-, Di- und Tricarbonsäuren mit Alkoholen, Glycerin und Glykolen hergestellt wurden, oder

   (2) wasserunlösliche Polypropylenglykole oder Polybutylenglykole oder

   (3) leichte, mittlere und schwere Mineralöle
   verwendet werden.

   5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden nach dem Schmelzspinnverfahren aus Mischungen von 50 bis 75 Teilen Polypropylen und 50 bis 25 Teilen eines weichmacherlöslichen Polymeren hergestellt, in bekannter Weise zu Strängen von etwa 8000 bis 32 000 Fäden zusammengefaßt, mit 6 bis 16 Kräuselungen pro Zentimeter versehen, mit dem Weichmacher besprüht und mit einer Papierumhüllung versehen werden.

   6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden aus einer Mischung von 70 Gewichtsteilen Polyäthylen und 30 Gewichtsteilen Polynopinen oder 75 Gewichtsteilen Polyäthylen und 25 Gewichtsteilen eines hochpolymeren Polyesters aus im wesentlichen einer aromatischen Dicarbonsäure und einem Diol gebildet, in bekannter Weise zusammengefaßt, gekräuselt, mit dem Weichmacher besprüht und mit einer Papierumhüllung versehen werden.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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