DE1268036B - Filters for tobacco smoke or other gases - Google Patents
Filters for tobacco smoke or other gasesInfo
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Description
DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMTPATENT OFFICE
AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
Int. Cl.: Int. Cl .:
A 24 cA 24 c
Deutsche Kl.: 79 b-21/01 German class: 79 b -21/01
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Auslegetag:Number:
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Display day:
P 12 68 036.3-23
10. April 1963
9. Mai 1968P 12 68 036.3-23
April 10, 1963
May 9, 1968
Die Erfindung bezieht sich auf Filter für die Behandlung von Tabakrauch oder anderen Gasen zwecks Senkung ihres Gehaltes an Schwebstoffen und Dämpfen organischer Stoffe, insbesondere auf Filter für Zigaretten.The invention relates to filters for the treatment of tobacco smoke or other gases for the purpose of reducing their content of suspended matter and vapors of organic substances, especially on filters for cigarettes.
Eine weitverbreitete Form von Zigarettenfiltern besteht aus trockengesponnenen Celluloseacetatfäden und wird hergestellt, indem eine große Zahl dieser Fäden als Strang zusammengefaßt wird, der dann gekräuselt, geöffnet, plastifiziert, auf ungefähr den endgültigen gewünschten Durchmesser zusammengedrückt, in Papier eingehüllt, ausgehärtet und dann in kurze Stücke geschnitten wird. Die verwendeten Fäden haben unterschiedliche Titer und Querschnitte je nach den Wünschen des Herstellers der mit den Filtern zu versehenden Zigaretten. Im allgemeinen werden Fäden, mit denen ein hohes Verhältnis von Oberfläche zu Gewicht erzielt wird, als die vorteilhaftesten angesehen.A popular form of cigarette filter is made from dry-spun cellulose acetate filaments and is made by gathering a large number of these threads into a strand which is then crimped, opened, plasticized, compressed to approximately the final desired diameter, wrapped in paper, cured and then cut into short pieces. The threads used have different titers and cross-sections depending on the wishes of the manufacturer with the filters cigarettes to be supplied. In general, threads with which a high ratio of surface area are used to gain weight is considered to be the most beneficial.
Es sind auch aus Faserbündeln gebildete Zigarettenfilter bekannt, bei denen die einzelnen Fasern Hohlräume und eine rohe unregelmäßige Oberfläche aufweisen. Solche Fasern können beispielsweise durch Verspinnen von belüfteter regenerierter Cellulose hergestellt werden. Hier ist jedoch stets die unregelmäßige Oberfläche mit einem hohen Prozentsatz von eingeschlossenen Hohlräumen im Faserinnern verbunden, wodurch die Einzelfaser und damit das Faserbündel eine für die praktische Verarbeitung unerwünschte Verringerung der mechanischen Festigkeit erhält. Aufgabe der Erfindung ist es, diese Eigenheiten der bekannten Filtermaterialien zu vermeiden.There are also known cigarette filters formed from fiber bundles in which the individual fibers have cavities and have a raw irregular surface. Such fibers can for example by Spinning of aerated regenerated cellulose. Here, however, is always the irregular one Surface connected with a high percentage of enclosed voids inside the fiber, whereby the single fiber and thus the fiber bundle is undesirable for practical processing Reduction in mechanical strength is maintained. The object of the invention is to these peculiarities of the Avoid known filter materials.
Da die Art der Oberfläche der Fäden einen großen Einfluß auf die Wirksamkeit von aus ihnen hergestellten Filtern haben kann, werden durch die Erfindung Fäden von bestimmter Oberflächenausbildung und im wesentlichen rundem Querschnitt vorgeschlagen, die für die Filterherstellung vorteilhafter sind als Fäden von höherem Verhältnis von Oberfläche zu Gewicht, z.B. Fäden, die lappigen Querschnitt, jedoch die Oberfläche von normalen trockengesponnenen Fäden aufweisen.Because the nature of the surface of the threads has a big influence on the effectiveness of them Manufactured filters can have threads of a specific surface configuration by the invention and proposed a substantially round cross-section, which is more advantageous for filter manufacture are considered threads with a higher surface-to-weight ratio, e.g. threads with a lobed cross-section, however, have the surface of normal dry-spun filaments.
Bei einem Filter für Tabakrauch oder andere Gase aus Celluloseesterfäden, eine von der Zylinderform abweichende Oberfläche aufweisen, ist gemäß der Erfindung die Oberfläche der Fäden buckelig.In the case of a filter for tobacco smoke or other gases made of cellulose ester threads, one of the cylinder shape have a different surface, the surface of the threads is bumpy according to the invention.
Diese buckelige Oberfläche, die unter dem Mikroskop einer Orangenschale oder feingenarbtem Leder ähnelt, ist bei der Gasfiltration in verschiedener Hinsicht nützlich, wenn die Fäden in einer Hülle gewickelt werden müssen wie bei den zur Zeit gebrauchten Zigarettenfiltern, erhöht die buckelige Filter für Tabakrauch oder andere GaseThis humped surface that looks like an orange peel or fine-grained leather under the microscope is useful in gas filtration in several ways when the filaments are wrapped in a sheath need to be as with the currently used cigarette filters, increases the humpbacked Filters for tobacco smoke or other gases
Anmelder:
5 Applicant:
5
Celanese Corporation of America,Celanese Corporation of America,
New York, N. Y. (V. St. A.)
Vertreter:New York, NY (V. St. A.)
Representative:
ίο Dr.-Ing. A. v. Kreisler, Dr.-Ing. K. Schönwald,
Dr.-Ing. Th. Meyer und Dr. J. F. Fues,
Patentanwälte, 5000 Köln 1, Deichmannhausίο Dr.-Ing. A. v. Kreisler, Dr.-Ing. K. Schönwald,
Dr.-Ing. Th. Meyer and Dr. JF Fues,
Patent Attorneys, 5000 Cologne 1, Deichmannhaus
Als Erfinder benannt:
John Einar Offerdahl,
John Joseph Osmar, Charlotte, N. C;
Thomas Waller George, Summit, N. J. (V. St. A.)Named as inventor:
John Einar Offerdahl,
John Joseph Osmar, Charlotte, N. C;
Thomas Waller George, Summit, NJ (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:Claimed priority:
V. St. v. Amerika vom 11. April 1962 (188 300)V. St. v. America April 11, 1962 (188 300)
Oberfläche die Reibung der Fäden untereinander, so daß das Filter dem Zusammendrücken in stärkerem Maße widersteht als Filter, die aus der gleichen Zahl von Fäden die gleichen Titers, aber ohne die narbige Oberfläche hergestellt sind. Als Folge kann ein gewünschter Festigkeitsgrad mit weniger Fäden oder mit weniger Bindemittel erzielt werden.Surface the friction of the threads with each other, so that the filter compresses in stronger Dimensions resists as a filter made up of the same number of threads of the same titers, but without the pitted ones Surface are made. As a result, a desired degree of strength can be achieved with fewer threads or can be achieved with less binder.
Darüber hinaus ist die buckelige Oberfläche für ein größeres Verhältnis von Oberfläche zu Volumen verantwortlich, als es glatte Fäden der gleichen allgemeinen Querschnittsform aufweisen. Dies wurde nachgewiesen durch Vergleich der Geschwindigkeit, mit der Farbe auf Fäden von glatter Oberfläche und auf Fäden mit buckeliger Oberfläche aufzieht. Da die Filtration häufig von der Größe der für die Adsorption verfügbaren Oberfläche abhängt, hat diese vergrößerte Oberfläche eine Erhöhung der Stoffmenge zur Folge, die pro Durchgang aus dem zu filtrierenden Gas entfernt wird.In addition, the humped surface is great for a greater surface area to volume ratio responsible because it has smooth threads of the same general cross-sectional shape. That was demonstrated by comparing the speed with which the color on threads of smooth surface and pulls up on threads with a bumpy surface. Because the filtration often depends on the size of the adsorption Depending on the available surface area, this increased surface area has an increase in the amount of substance as a result, which is removed from the gas to be filtered per pass.
Die verbesserte Filtration wird im allgemeinen mit Celluloseacetatfäden von buckeliger Oberfläche erreicht. Bestehen die Fäden jedoch aus Cellulosetriacetat, d. h. Celluoseacetat mit einem Acetylwert von wenigstens etwa 59"Vo, vorzugsweise von wenigstens etwa 61 Gewichtsprozent, gerechnet als gebundene Essigsäure, haben die Filter erhöhte Selektivität für schwach saure Substanzen, wie Phenole. Filter,The improved filtration is generally achieved with cellulose acetate filaments with a humped surface. However, if the threads consist of cellulose triacetate, i. H. Cellulose acetate with an acetyl value of at least about 59 "Vo, preferably of at least about 61 percent by weight, calculated as bound Acetic acid, the filters have increased selectivity for weakly acidic substances such as phenols. Filter,
809 548/119809 548/119
3 43 4
die aus Cellulosetriacetatfäden mit buckeliger Ober- jedoch im allgemeinen zwischen 1,6 und 8, vorzugs-those made of cellulose triacetate with a humped upper but generally between 1.6 and 8, preferably
fläche hergestellt werden, sind somit besonders wirk- weise zwischen 2,4 und 4,7.area are therefore particularly effective between 2.4 and 4.7.
sam bei der Behandlung von Gasen, die wesentliche Als Weichmacher eignen sich übliche, beispiels-Mengen
von schwach sauren Substanzen enthalten, weise Triäthylcitrat, Dimethoxyäthylphthalat, Methylinsbesondere
von Tabakverbrennungsprodukten, die 5 phthalyläthylglycolat, Monoacetin, Diacetin und voreine
bedeutende Menge an schwach sauren Substan- zugsweise Triacetin. Die aufgebrachte Weichmacherzen
enthalten, aber auch von anderen Gasen, z. B. menge beträgt im allgemeinen 2 bis 30 Gewichtspro-Schornsteingasen
aus Öfen, die mit Brennstoffen, die zent, vorzugsweise 4 bis 15 Gewichtsprozent, bezogen
reich an Phenolverbindungen sind, gefeuert werden, auf das Fadenmaterial,
und schließlich bei Teilverbrennungsprodukten von io
mehrkernigen aromatischen Verbindungen. Beispielsam in the treatment of gases that contain essential plasticizers are the usual, for example, amounts of weakly acidic substances, such as triethyl citrate, dimethoxyethyl phthalate, methyl, especially of tobacco combustion products, the phthalylethyl glycolate, monoacetin, diacetin and especially a significant amount of weakly acidic substances Triacetin. The applied plasticizers contain, but also of other gases, such. B. amount is generally 2 to 30 per weight chimney gases from stoves that are fired with fuels that are cent, preferably 4 to 15 percent by weight, based on rich in phenolic compounds, on the thread material, and finally with partial combustion products of io
polynuclear aromatic compounds. example
Fäden mit der gewünschten buckeligen OberflächeThreads with the desired humped surface
können durch Naßspinnen von Cellulosetriacetat- Eine 21%ige Lösung von Cellulosetriacetat mit lösungen in ein Koaguliermittel, das eine hohe Quell- einem Acetylwert von 61%, gerechnet als gebundene wirkung auf die Fäden ausübt, hergestellt werden. Bei 15 Essigsäure, in einem Gemisch von Methylchlorid und einem besonders geeigneten Verfahren, das Gegen- Methanol (90:10) wird durch Runddüsen von stand eines älteren Vorschlages ist, wird eine Lösung 100 μ Durchmesser bei 25° C in ein Methylenchloridvon Cellulosetriacetat in Methylenchlorid oder in Methanol-Gemisch (50:50) gesponnen: Die erhaltenen einem Lösungsmittel, das Methylenchlorid als Haupt- Fäden werden mit einem Abzugsverhältnis von 7:1 bestandteil enthält, in ein Koaguliermittel gesponnen, 20 aufgenommen, zu einem Strang von 15 000 Fäden zudas Methylenchlorid und einen aliphatischen Alkohol sammengefaßt, in vier Methanolbädern und dann in mit 1 bis 3 C-Atomen im Molekül enthält. Die aus- zwei Wasserbädern gewaschen. Das mit Wasser begepreßten Fäden werden auf ihrem Weg durch das netzte Kabel wird dann mit Hilfe einer Stopfbüchse Koaguliermittel verstreckt. Das Methylenchlorid liegt so gekräuselt, daß es pro Zentimeter 3,1 Kräuselunim Koaguliermittel in einer Konzentration von mehr 25 gen enthält (bezogen auf das gestreckte Kabel), und als 25e/o vor. Die Konzentration entspricht einem dann getrocknet. Die Fäden haben einen Einzeltiter Wert von 75,25 -(T ± 5), wobei T die Temperatur von etwa 3 den, einen im wesentlichen runden Querdes Koaguliermittels in ° C ist. Beispielsweise kann schnitt und eine buckelige Oberfläche, die unter dem eine 20°/oige Lösung von Cellulosetriacetat in einem Mikroskop einer Apfelsinenschale ähnelt. Der Strang Gemisch von Methylenchlorid und Methanol (90 :10) 30 wird dann geöffnet, indem er zwischen drei Walzenbei 35° C in ein Gemisch aus 40 Teilen Methylen- paaren durchgeführt wird, bei denen jeweils eine chlorid und 60 Teilen Methanol gesponnen und mit Walze geriffelt und die andere glatt ist, durch eine einem Abzugsverhältnis von 5 :1 aufgenommen wer- Kammer geführt, in der er 6% seines Gewichts an den. Diese Verfahrensart ist auch auf andere Cellu- Triacetin als Weichmacher aufnimmt, in Papier geloseester anwendbar, z. B. auf Acetonlösungen von 35 wickelt, wobei ein endloser Strang von 25 mm Umsekundärem Celluloseacetat. Wenn diese Lösungen in fang gebildet wird, und in Stücke von 90 mm Länge Wasser gesponnen werden, das so viel Aceton ent- geschnitten. Die Filter härten beim Liegenlassen aus, hält, daß im Gemisch bei der angewendeten Tempe- wobei die Fäden durch die Wirkung des Weichratur eine starke Quellwirkung auf das Cellulose- machers in bekannter Art regellos miteinander veracetat ausübt, werden ebenfalls Fäden mit buckeliger 40 klebt werden. Die Filter sind nun fertig für die ZuOberfläche enthalten. führung zur Zigarettenmaschine, in der sie in kürzerecan be prepared by wet spinning cellulose triacetate - a 21% solution of cellulose triacetate with solutions in a coagulant that has a high swelling and acetyl value of 61%, calculated as a bonded effect on the threads. At 15 acetic acid, in a mixture of methyl chloride and a particularly suitable process, the counter- methanol (90:10) is through round nozzles from an earlier proposal, a solution 100 µm in diameter at 25 ° C in a methylene chloride of cellulose triacetate in methylene chloride or spun in a methanol mixture (50:50): The resulting solvent which contains methylene chloride as the main thread is spun into a coagulant at a draw ratio of 7: 1, 20 taken up to form a strand of 15,000 threads Methylene chloride and an aliphatic alcohol combined in four methanol baths and then in one with 1 to 3 carbon atoms in the molecule. The washed out of two water baths. The threads pressed with water are then stretched on their way through the networked cable with the aid of a stuffing box of coagulant. The methylene chloride is so crimped that it contains 3.1 crimps per centimeter in the coagulant in a concentration of more than 25 g (based on the stretched cable), and than 25 e / o. The concentration corresponds to one then dried. The filaments have a single titre value of 75.25 - (T ± 5), where T is the temperature of about 3 denier, an essentially round cross-section of the coagulant in ° C. For example, there can be a cut and a bumpy surface that resembles an orange peel under a 20% solution of cellulose triacetate in a microscope. The strand mixture of methylene chloride and methanol (90:10) 30 is then opened by being passed between three rollers at 35 ° C in a mixture of 40 parts of methylene pairs, in each of which one chloride and 60 parts of methanol are spun and with a roller corrugated and the other is smooth. This type of process is also applicable to other cellu-triacetin as a plasticizer. B. on acetone solutions of 35, with an endless strand of 25 mm Umsecondärem cellulose acetate. When these solutions are formed in fang, and water is spun into pieces 90 mm long, so much acetone is cut off. The filters harden when left lying around, if the mixture at the applied temperature holds the threads, due to the softening effect, a strong swelling effect on the cellulose maker in a known manner, veracetat, threads with a bumpy 40 will also stick. The filters are now ready for the surface included. Guided tour to the cigarette machine in which they are in short
Die Fäden werden gewöhnlich durch Rundöffnun- Stücke geschnitten und in die Zigaretten eingearbeitetThe threads are usually cut through pieces of round openings and worked into the cigarettes
gen gesponnen und haben runden Querschnitt, je- werden.genes and have a round cross-section, ever.
doch können sie zur Erzielung einer weiteren Er- Anstatt zur Herstellung von Zigarettenfiltern ver-but they can be used to achieve a further er- Instead of producing cigarette filters
höhung des Verhältnisses von Oberfläche zu Gewicht 45 wendet zu werden, kann das getrocknete und ge-increasing the surface-to-weight ratio 45, the dried and
auch andere bekannte Formen haben. kräuselte Kabel zu Stapelfasern geschnitten und zualso have other known shapes. crimped cords cut into staple fibers and closed
Die vorstehend beschriebenen Fäden können Faservliesen verarbeitet werden, durch die Abgase — vorzugsweise nach bekannter Kräuselung — zu von Anlagen, in denen Aromaten oxydiert werden, Stapelfasern geschnitten und zu einer Lunte geformt geleitet werden können, bevor sie in die Atmosphäre werden, aus der Filter durch Plastifizieren und Um- 5° gelangen. Hierdurch wird verhindert, daß Geruchswickeln hergestellt werden können. Zur Herstellung stoffe entweichen, während gleichzeitig diese Stoffe von Zigarettenfiltern wird jedoch vorzugsweise nach von Filter festgehalten werden, aus dem sie durch der üblichen Methode gearbeitet, bei der die Fäden Behandlung mit einem Lösungsmittel abgetrennt in Form eines Strangs von mehreren Tausend end- werden können, wobei gleichzeitig das Filter regenelosen Fäden in üblicher Art gekräuselt, gelockert, 55 riert wird.The threads described above can be processed nonwovens through the exhaust gases - preferably after known crimping - to systems in which aromatics are oxidized, Staple fibers can be cut and fed into a roving before releasing them into the atmosphere get out of the filter by plasticizing and at 5 °. In this way it is prevented that odor wraps can be produced. To produce substances escape while at the same time these substances However, cigarette filters will preferably be retained after the filter from which they pass worked the usual method in which the threads are separated by treatment with a solvent in the form of a strand of several thousand can be ended, with the filter at the same time rainless Threads are crimped, loosened, and red in the usual way.
plastifiziert und in Papier eingehüllt werden, wobei Die Erfindung wurde besonders im Zusammen-plasticized and wrapped in paper, whereby the invention was particularly
Filter erhalten werden, bei denen die Fäden im hang mit Celluloseacetat beschrieben, jedoch könnenFilters are obtained in which the threads are described in the hang with cellulose acetate, but can
wesentlichen in Längsrichtung von einem Ende zum auch andere niedere Fettsäureester verwendet wer-essentially in the longitudinal direction from one end to the other, other lower fatty acid esters can also be used
anderen verlaufen. Bei Zigarettenfiltern üblicher den, z.B. Celluloseformiat, Cellulosepropionat, CeI-others get lost. For cigarette filters more common, e.g. cellulose formate, cellulose propionate, cellulose
Größe — z. B. mit einem Umfang von etwa 25 mm — 60 lulosebutyrat, Celluloseacetatpropionat, Cellulose-Size - e.g. B. with a circumference of about 25 mm - 60 lulose butyrate, cellulose acetate propionate, cellulose
beträgt die Zahl der Fäden im allgemeinen 1000 bis acetatbutyrat u. dgl., ohne Rücksicht darauf, ob siethe number of threads is generally 1,000 to butyrate acetate and the like, regardless of whether they
50 000, vorzugsweise 5000 bis 30 000, bei einem Ge- im wesentlichen vollständig verestert sind, d. h. weni-50,000, preferably 5,000 to 30,000, are essentially completely esterified in one Ge, d. H. less-
samttiter von 25 000 bis 160 000, bezogen auf das ger als etwa 0,29 freie Hydroxylgruppen pro Anhy-total titre from 25,000 to 160,000, based on the ger than about 0.29 free hydroxyl groups per anhy-
nicht gekräuselte Kabel. Der Einzeltiter kann bis zu droglucoseeinheit des Cellulosemoleküls enthalten,non-crimped cables. The single titer can contain up to droglucose units of the cellulose molecule,
den oder noch mehr betragen, liegt jedoch im all- 65 oder ob sie nur teilverestert sind,or even more, however, depends on the 65 or whether they are only partially esterified,
gemeinen zwischen 1 und 25 den, vorzugsweise zwi- Gegebenenfalls können bekannte Zusätze, wie Al-common between 1 and 25 den, preferably between- If necessary, known additives such as Al-
schen 2 und 15 den. Die Zahl der Kräuselungen pro phacelluloseflocken, Kohlepulver u. dgl., verwendetbetween 2 and 15 den. The number of crimps per phacellulose flake, carbon powder and the like used
Zentimeter kann bis zu 20 oder mehr betragen, liegt werden.Centimeters can be up to 20 or more.
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