DE1242133B - Stabfoermiges Tabakrauchfilterelement - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

A24c

Deutsche Kl.: 79 b-21/01

Nummer: 1 242 133

Aktenzeichen: R32841III/79b

Anmeldetag: 1. Juni 1962

Auslegetag: 8. Juni 1967

Für Tabakrauchfilterelemente aus einer größeren Anzahl Einzelfäden, die in Strang- oder Stabform zusammengefaßt sind, werden bereits seit längerer Zeit Kunststoffäden verwendet. Da die Adsorptionsfähigkeit der Filterelemente weitgehend von der freien Oberfläche der Einzelfäden abhängt, hat man den Querschnitt der Kunststoffäden auch schon derart ausgeschaltet, daß diese eine möglichst große Oberfläche aufweisen. So wird beispielsweise vorgeschlagen (deutsche Patentschrift 1136 256), die to Fäden mit Ausnehmungen zu versehen, die ihnen einen C-förmigen Querschnitt verleihen. Andere für die Anwendung in Rauchfiltern bestimmte saugfähige Kunststoffasern weisen unregelmäßig verteilte Hohlräume und infolgedessen eine große aktive Oberfläche auf (schweizerische Patentschrift 345 578) und lassen sich gegebenenfalls dadurch herstellen, daß man den Kunststoff, etwa Viskose, vor dem Verspinnen mit einem Gas vermischt, das für die Entstehung der Hohlräume sorgt (schweizerische Patentschrift 325 071).

Neben der bereits erwähnten und häufig als Rohstoff für die Filterfäden benutzten Viskose bzw. anderen Zelluloseprodukten wurden auch schon Fäden für Tabakrauchfilter aus Polyolefinen hergestellt, die auf Grund ihrer guten Kräuselfähigkeit gewisse Vorzüge vor den früher verwendeten Zelluloseesterfäden haben (s. deutsche Patentschrift 1 084 626). Die Kräuselung, die auf übliche Weise unter vorherigem Verstrecken der Fäden erreicht wird, soll dem Filterelement dadurch eine gewisse Festigkeit oder Starrheit verleihen, daß ein gegenseitiges Gleiten der Einzelfäden verhindert wird. Gegebenenfalls können die gekräuselten Fäden sogar an ihren Berührungsstellen verschweißt bzw. verschmolzen werden. Wenn das Verhältnis von Oberfläche zum Querschnitt bei der Einzelfaser durch die Kräuselung auch nicht verändert wird, so kann die gesamte aktive Oberfläche des Filterelementes durch diese Behandlung vergrößert werden, da glatte Fasern normalerweise auf größere Längen aneinander anliegen als gekräuselte.

Bei diesem Stand der Technik ergab sich nun die Aufgabe, ein Filterelement aus den inzwischen bewährten Propylenfasern zu schaffen, das hinsichtlich der aktiven Oberfläche dem aus gekräuselten Fasern aufgebauten Filter mindestens gleichkommt bzw. es möglichst noch übertrifft, wobei jedoch die mit dem Verstrecken und Kräuseln der Fasern verbundenen Arbeitsgänge vermieden, d. h. der Herstellungsvorgang und die dazu nötige Vorrichtung wesentlich vereinfacht werden. In dem zu schaffenden Filter Stabförmiges Tabakrauchfilterelement

Anmelder:

Reeves Brothers, Inc.,

New York, N. Y. (V. St. A.)

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:
Charles Houston Teague,
Spartanburg, S. C;
Victor Leopold Erlich,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 2. Juni 1961 (114 382)

sollten sich die Fasern nur an wenigen Stellen berühren, und ein gegenseitiges Gleiten sollte im Interesse der Festigkeit verhindert werden.

Es wurde nun gefunden, daß das angestrebte Resultat dadurch erreicht werden kann, daß man die Oberfläche der Einzelfasern im Verhältnis zu ihrem Querschnitt vergrößert und glatte, runde oder ovale Querschnitte vermeidet.

Die Erfindung zeigt einen Weg, wie dies erreicht werden kann, ohne daß die Festigkeit und andere physikalische Eigenschaften der Filter darunter leiden, wobei jedoch die Adsorptionswirkung auf einen vergleichsweise hohen Wert gebracht wird.

Gegenstand der Erfindung ist ein stabförmiges Tabakrauchfilterelement, bestehend aus einer vergleichsweise großen Zahl von Fasern,. die Ausnehmungen aufweisen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die in bekannter Weise aus Polypropylen bestehenden Fasern unverstreckt und ungekräuselt sind und einen stern- oder kreuzförmigen Querschnitt aufweisen.

Während bei Fasern mit rundem oder leicht ovalem Querschnitt das Verhältnis des Umfanges zur Quadratwurzel der Querschnittsfläche etwa 3,52 beträgt, steigt dieses Verhältnis durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wesentlich an. Es beträgt vorzugsweise mindestens 6 und kann bis 10 und mehr betragen; die Oberflächenwirkung der

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Einzelfaser ist im Vergleich zu glatten, runden Fasern im Durchschnitt etwa verdoppelt.

Bei der Herstellung der Filterstäbe können die Faserbündel zweckmäßig schraubenförmig verwunden werden, wodurch sowohl die Festigkeit des Filters, wie seine Adsorptionswirkung erhöht wird. Schon bei geraden Fäserbündeln wirkt sich die durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung bewirkte gegenseitige Verzahnung günstig auf die Knickfestigkeit (Starrheit) aus. Dies ist noch stärker der Fall, wenn das Bündel schraubenförmig mit einer Ganghöhe von etwa rund 12 bis 100 mm verwunden ist. Die Verwendung von Klebemitteln zur gegenseitigen Bindung der Fasern erübrigt sich dann normalerweise, und auch ein Verschweißen unter Erwärmung ist überflüssig, wenn auch beide Methoden zusätzlich angewendet werden können.

Gegebenenfalls können die Filterelemente an ihrer Oberfläche verfestigt werden, was etwa durch Aufbringen eines Wachsüberzugs geschehen kann.

Besonders geeignet als — an sich bekannter — Rohstoff für die Fasern ist ein stereospezifisches Polypropylen vom Schmelzbereich 170 bis 180° C mit einem Molekulargewicht von bis zu etwa 300 000. Die Fasern bzw. Fäden werden im Schmelzspinnverfahren aus entsprechend dem zu erzielenden Querschnitt ■ geformten Düsen ausgepreßt, wobei ein Spinnkopf eine vergleichsweise große Anzahl (etwa 5000) Bohrungen aufweist. Die Fadendicke liegt zweckmäßigerweise zwischen etwa 2 und 30 den, und der Umfang des Filterstabes beträgt etwa 25 mm.

In der Zeichnung zeigen die

F i g. 1 und 2 je eine für die Erfindung beispielhafte Einzelfaser im Querschnitt,

F i g. 3 eine seitliche Draufsicht auf einen fortlaufenden Faserstrang, in dem die Einzelfasern schraubenförmig verwunden angeordnet sind,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Filterelement mit dem anschließenden tabakhaltigen Teil einer Zigarette.

Hierbei bedeutet:

18 das Filterelement,

20 einen dünnen Wachsüberzug über dem fertigen Filterstrang,

21 die Tabakfüllung,

22 die über die ganze Zigarette einschließlich Filtereinsatz reichende Papierhülle,

23 eine zusätzliche Auflage (»Mundstück«) auf dem Filterteil, die gegebenenfalls etwas auf den tabakhaltigen Teil übergreift; sie besteht z.B. aus Kork.

Beispiel

Auf einer Spinnvorrichtung wird aus einem isotaktischen Polypropylen vom Molekulargewicht etwa 300 000 ein Faserstrang oder -bündel aus 5000 kontinuierlichen, nicht verstreckten Einzelfäden mit einem der Fig. 1 entsprechenden Querschnitt erzeugt, das, wie in F i g. 3 unter 10 dargestellt, schraubenförmig verwunden ist, wobei jedoch darauf geachtet wird, daß beim Verwinden kein wesentliches Verstrecken (Ausrichten) erfolgt. Der Einzelfaden hat dabei einen Denier von 13, so daß das Bündel als Ganzes einen Denier von 65 000 aufweist, wobei

ίο infolge der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Fadenquerschnitts das Verhältnis Umfang zu Quadratwurzel der Querschnittsfläche beim Einzelfaden gleich 11:1 ist.

Der Faserstrang wird dann mit einem leichten Wachs-(Paraffin-)überzug versehen und der so gebildete Filterstab auf übliche Weise in entsprechend lange Einzelabschnitte unterteilt, die in Zigaretten eingearbeitet werden.

Eine Erprobung der Filterwirkung ergab eine Nikotinabsorption von 77,5 % bzw. eine Absorption von 78,2% der gesamten im Rauch enthaltenen Feststoffe.

Verwendet man zur Filterherstellung Fäden gleichen Querschnitts, die jedoch vor der Bündelung verstreckt werden, so geht die Nikotinabsorption auf 59,5 %, die Feststoffabsorption auf 58,5% zurück. Die Verwendung von unverstreckten Fäden ist demnach wesentlich vorteilhafter.

Ähnliche Resultate wurden erzielt mit Filtern aus 11000 Polypropyleneinzelfäden von 5 den, die einen Querschnitt gemäß F i g. 2 (siebenzackiger Stern) aufwiesen. Das Verhältnis Umfang zu Wurzel aus Querschnittsfläche betrug hier 9:1.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Stabförmiges Tabakrauchfilterelement, bestehend aus einer vergleichsweise großen Zahl von Fasern, die Ausnehmungen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die in bekannter Weise aus Polypropylen bestehenden Fasern unverstreckt und ungekräuselt sind und einen stern- oder kreuzförmigen Querschnitt aufweisen.

2. Filterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserbündel schraubenförmig verwunden sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 360558;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1084 626;
schweizerische Patentschriften Nr. 325 071,
345 578;
USA.-Patentschrift Nr. 2 966 157.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 1136 256.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen