DE1275428B

DE1275428B - Verfahren zur Herstellung von Tabakrauchfilterelementen

Info

Publication number: DE1275428B
Application number: DEE21238A
Authority: DE
Inventors: Robert Thomas Crawford; Joel Bartlett Stevens
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1960-06-17
Filing date: 1965-02-19
Publication date: 1968-08-14

Description

Verfahren zur Herstellung von Tabakrauchfilterelementen Zur Herstellung von Tabakrauchfilterelementen sind die verschiedensten Verfahren bekannt. Die Erfindung stellt eine teilweise Weiterentwicklung eines Verfahrens dar, wie z. B. in der USA.-Patentschrift 2 794 239 beschrieben ist. Bei der heute üblichen Herstellung von Tabakrauchfilterelementen, z. B. aus Celluloseacetatfäden, wird bekannlich eine Vielzahl gesponnener Fäden zu einem Fadenstrang vereinigt. Vor oder nach ihrer Vereinigung zum Fadenstrang wird auf die Fäden in der Regel eine nichttoxische, schmierend wirkende Präparation aufgebracht, die die statische Aufladung teilweise ableiten soll. Die Fäden des Stranges werden dann in einer Kräuselungskammer gekräuselt, worauf der Strang zu Filterstäben verformt wird.
Bei den bisher üblichen Verfahren zum Kräuseln von Fadensträngen für textile Verwendungszwecke kommen in denselben häufig kräuselungsfreie, glatte Stellen vor. Auch die Zahl der Kräuselungen pro Längeneinheit kann schwanken.
Bei der Verwendung von Fadensträngen für Tabakrauchfilter ist eine gleichmäßige Kräuselung jedoch sehr wichtig, da kräuselungsfreie Stellen im Filterelement zu weichen Stellen führen. Eine gleichmäßige Kräuselung des Fadenstranges ist auch deshalb wichtig, weil die Fäden des Fadenstranges bei dessen Verarbeitung zu Filterelementen oft bis nahe an die Streckgrenze verstreckt werden, um die Fäden zu öffnen und aufzulockern. Das Öffnen der Fäden gelingt dabei um so besser, je besser die Gleichmäßigkeit der Kräuselung ist. Wenn die Kräuselung über die Länge des Fadenstranges schwankt, werden wenig gekräuselte Bereiche nicht richtig aufgelockert, und stark gekräuselte Bereiche reißen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein weiter verbessertes Verfahren zur Herstellung von Tabakrauchfilterelementen aus Celluloseesterfäden zu entwickeln, das die Herstellung von besonders gleichförmigen Filterelementen ermöglicht und bei dem Fadenbrüche während der Kräuselungsoperation weitestgehend vermieden werden.
Die Erfindung betrifft demgemäß ein Verfahren zur Herstellung von Tabakrauchfilterelementen aus einem aus gekräuselten Fäden bestehenden Fadenstrang, bei dem eine Vielzahl gesponnener Fäden zu einem Fadenstrang vereinigt wird, bei dem auf die Fäden vor oder nach ihrer Vereinigung zu einem Fadenstrang eine nichttoxische, schmierend wirkende, die antistatische Aufladung der Fäden nur teilweise ableitende Präparation aufgebracht wird, die Fäden des Stranges in einer Kräuselungsvorrichtung mit mindestens 16 Kräuselungen pro 10 cm versehen werden und der Strang anschließend zu Filterstäben verformt wird. Das Neue wird dabei darin gesehen, daß auf den Fadenstrang vor der Kräuselung der Fäden als temporär wirkendes Antistatikum Wasser aufgebracht wird.
Durch das Aufbringen des temporär wirkenden Antistatikums auf den Fadenstrang vor der Kräuselung der Fäden wird erreicht, daß bei der Kräuselungsoperation Fadenbrüche weitgehend vermieden werden. Die Wirksamkeit des Wassers als Antistatikum hält nur während der Kräuselungsoperation an, d. h., das Wasser verflüchtigt sich nach der Kräuselung wieder, so daß hinsichtlich der antistatischen Eigenschaften der ursprüngliche Zustand vor Aufbringen des Wassers wiederhergestellt wird. Durch die Vermeidung von Fadenbrüchen werden die Eigenschaften der aus dem Fadenstrang hergestellten Filterelemente deutlich verbessert.
Zur Herstellung der Fadenstränge können z. B. Spinnlösungen aus Celluloseacetat mit einem Acetylgruppengehalt von 38 bis 41 °/o in Aceton oder einem anderen geeigneten Lösungsmittel verwendet werden. Die gesponnenen Fäden können einen runden, Y-förmigen oder kleeblattförmigen Querschnitt haben und nach Verfahren hergestellt werden, wie sie in den USA.-Patentschriften 2 000 047, 2 000 048, 2 829 027 beschrieben werden. Die gesponnenen Fäden, gleichgültig, welche Querschnittsform sie besitzen, werden nach dem Entfernen des Lösungsmittels und dem Erstarren in einer Spinnkammer über eine Godetrolle aus der Kammer abgezogen.
Vor oder nach der Godetrolle werden auf die Fäden ein oder mehrere Präparationsmittel aufgebracht. Bei diesen Präparationsmitteln handelt es sich um die folgenden, in für pharmazeutische Zwecke oder Nahrungsmittel erforderlicher Reinheit: Ester von einwertigen Alkoholen und Fettsäuren, wie Isobutylpalinitat und Butyloleat; natürlich vorkommende oder synthetische Ester mehrwertiger Alkohole oder ihrer Anhydride mit Fettsäuren, wie Glycerinmonostearat, Glycerintrioleat, Erdnußöl, Kokosnußöl und Glycerinmonooleat-diacetat; höhenmolekulare einwertige Alkohole, wie Laurylalkohol, Oleylalkohol und Äthylenoxyd-Kondensationsprodukte von einwertigen Alkoholen mit einem Molekulargewicht von 300 bis 15 000; zwei- oder mehrwertige Alkohole, wie Glycerin und 2-Äthylhexandiol; Kondensationsprodukte aus Äthylenoxyd und mehrwertigen Alkoholen oder deren Anhydriden, wie z. B. Polyoxyäthylen-Glycerin-Monooleat; Mischungen von Substanzen der genannten Gruppen mit oder ohne Mineralöl, wobei die Mischungsverhältnisse so gewählt sind, daß für die Verwendung in Form wäßriger Emulsionen geeignete emulgierbare Mischungen erhalten werden.
Es hat sich gezeigt, daß die beschriebenen Stoffe die Fäden des Fadenstranges in zufriedenstellender Weise schmierend präparieren und, obwohl sie eine gewisse antistatische Wirkung ausüben, doch die Entwicklung eines gewissen Betrages statischer Rufladung auf dem Fadenstrang während der Fadenbandverarbeitung in der Filterherstellung ermöglichen. Diese gewisse statische Rufladung erleichtert das Auflockern und Trennen der Fäden während der Filterherstellung. Die aufgezählten Stoffe sind ferner nichttoxisch, zeigen keine Ätzwirkung gegenüber Organen und beeinflussen Geschmack und Geruch des Tabakrauches entweder gar nicht oder können das Aroma des Tabakrauches in einigen Fällen sogar verbessern.
Im einzelnen kann das Fadenband nach verschiedenen Verfahren, wie z. B. dem folgenden, behandelt und mit den genannten Mitteln präpariert werden.
A) Nach dem Trockenspinnverfahren hergestellte Fäden aus Celluloseacetat wurden unmittelbar nachdem sie die Spinnkammer verließen und bevor sie von der Godetrolle aufgenommen wurden, über die Oberfläche einer rotierenden Präparationswalze geführt. Die Präparation wurde von der Walze durch teilweises Eintauchen in einen das Präpariermittel enthaltenden Trog aufgenommen. Die ein Fadenbündel bildenden Fäden wurden durch die Walze geringfügig, vorzugsweise nicht mehr als 3°, von der geraden Laufrichtung abgelenkt. Die Menge des aufgebrachten Präparationsmittels kann gesteuert werden, indem man den Berührungsbogen oder vorzugsweise die Geschwindigkeit der Walze variiert. B) Ein anderes Verfahren zum Aufbringen des Präparationsmittels besteht darin, daß die Fäden über einen Docht laufen, der durch Kapillarwirkung aus einem Vorratsbehälter Präparationsmittel aufsaugt.
C) Ein weiteres Verfahren besteht darin, daß man die benötigte Menge Präparation dem Docht oder der Oberfläche, von der sie der Faden aufnehmen kann, zumißt.
D) Wenn die aufzubringende Präparation aus zwei oder mehreren Komponenten besteht, die miteinander nicht mischbar und durch Emulgierung nicht ohne weiteres kombinierbar sind, können zwei oder mehrere Auftragsvorrichtungen verwendet werden.
Nachdem auf die Fäden das Präparationsmittel aufgebracht worden ist, werden 5000 bis 40 000 Fäden zu einem Fadenstrang vereinigt und einer Kräuselungsvorrichtung zugeführt.
Gewöhnlich werden zur Herstellung des Fadenstranges die Fäden aus einer Anzahl von Spinnkammern vereinigt. Ein aus einer einzelnen Kammer in vorteilhafter Weise herzustellender Strang hat 1000 bis 5000 Denier, so daß man zweckmäßig die Stränge von 15 bis 100 Kammern vereinigt, um einen Strang von 50 000 bis 100 000 Denier zu erhalten.
Nach Passieren der Godetrolle, jedoch bevor der Fadenstrang einer Kräuselungsvorrichtung mit einer Stauchkammer zugeführt wird, wird auf den Strang erfindungsgemäß als temporär wirkendes Antistatikum Wasser aufgebracht.
Um eine möglichst gleichmäßige Kräuselung zu erhalten, ist es wichtig, daß der Fadenstrang der Kräuselungsvorrichtung in Form eines flachen Bandes von gleichmäßiger Breite und Dicke zugeführt wird.
Eine zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung geeignete Kräuselungsvorrichtung mit Stauchkammer wird beispielsweise in der belgischen Patentschrift 549 724 beschrieben.
Nach Passieren der Kräuselungsvorrichtung kann der Fadenstrang nach dem in der USA.-Patentschrift 2 794 480 beschriebenen Verfahren zu Filterelementen verarbeitet werden. Diese auf die genannten Veröffentlichungen zurückgehenden Maßnahmen gehören hier jedoch nicht zur Erfindung.
Die folgenden Beispiele sollen das Verfahren der Erfindung näher veranschaulichen.
Beispiel I Aus einer Spinnlösung, bestehend aus etwa 28% Celluloseacetat, 0,4"/o Titandioxyd, 2% Wasser und Aceton, wurden in üblicher Weise nach dem Trockenspinnverfahren durch Spinndüsen mit 250 Löchern von 0,07mm Durchmesser Fäden mit rundem Querschnitt gesponnen. Die Fäden wurden von einer Godetrolle mit einer Geschwindigkeit von etwa 3 m/Sek. aus der Spinnkammer abgezogen.
Die abgezogenen Fäden wurden dann mit einer der oben beschriebenen Präparation, insbesondere Erdnußöl, behandelt. Die Präparation wurde mittels einer Präparationswalze in einer Menge von etwa 0,5"/o, bezogen auf das Fadengewicht, auf die Fäden aufgebracht. Die Fäden wurden zu einem Faden-Strang von 75 000 Denier zusammengefacht. Vor Eintritt in die Stauchkammer-Kräuselungsvorrichtung, in der der Strang mit 32 Kräuselungen pro 10 cm versehen wurde, wurde auf den Strang erfindungsgemäß Wasser aufgebracht.
Der erhaltene Fadenstrang wurde dann gemäß dem in der USA.-Patentschrift 2 794 239 beschriebenen Verfahren zu Zigarettenfiltern verarbeitet.
Von den erhaltenen Filterelementen wurden Härte, Druckabfall und Gewicht bestimmt.
Die Härte wurde durch Deformation eines Filterstabes gemessen, wenn dieser einer plötzlich aufgelegten Last ausgesetzt wurde, die ihn in Querrichtung zwischen einer festen Grundplatte und einem Amboß zerquetschte.
Der Druckabfall wurde durch Bestimmung der Druckdifferenz, die zum Durchleiten von 17,5 ml Luft pro Sekunde durch das Filter erforderlich war, ermittelt.
Die Prüfungen ergaben, daß die nach dem Verfahren der Erfindung hergestellten Filterelemente eine gute und gleichmäßige Qualität aufwiesen. Ferner ergab bereits der Augenschein, daß die einzelnen Fasern gleichmäßig aufgelockert und die Filterelementenden glatt abgeschnitten werden konnten.
Schließlich zeigte es sich, daß durch das Aufbringen des Wassers im Vergleich zu nicht mit Wasser behandelten Strängen eine stärkere Kräuselung der einzelnen Fasern und somit eine günstigere Filterwirksamkeit erreicht werden konnte.
Beispiel 1I Die für dieses Beispiel verwendete Spinnlösung hatte eine etwas andere Zusammensetzung als diejenige des Beispiels I. Sie enthielt 27,00% Celluloseester, 0,15% Titandioxyd, 1,55% Wasser, 71,30°/o Aceton.
Die Lösung wurde durch eine Spinndüse mit Öffnungen von 0,04 mm zu einem aus 600 Einzelfäden bestehenden Strang versponnen. Der Strang wurde mit einer Präparation behandelt, die aus 5 Teilen Laurylalkohol, 5 Teilen Glycerin und 90 Teilen Wasser bestand. Die Präparation wurde so aufgebracht, daß der behandelte Strang 0,5% des Alkohol-Glycerin-Gemisches aufwies.
Aus mehreren dieser Stränge wurde dann ein Strang von 90000 Denier hergestellt, der anschließend, wie im Beispiel I beschrieben, gekräuselt und zu Filterelementen verarbeitet wurde. Die durch Verwendung der Wasser enthaltenden Spezialpräparation erzielte Verbesserung ergab sich aus folgendem: Der Wassergehalt des Fadenstranges machte die Fäden weich, so daß zum Kräuseln in der Stauchkammer weniger Druck erforderlich war und die Fäden an den Biegungspunkten nicht merklich geschwächt wurden. Der Fadenstrang besaß danach mehr Elastizität und behielt nach dem Strecken und Entspannen eine größere Kräuselungsamplitude bei.
Aus dem Fadenstrang hergestellte Filterelemente wurden geprüft. Dabei ergab sich, daß sie wegen der verbesserten Kräuselungsbeständigkeit der Fäden eine größere Festigkeit besaßen als Filterelemente, die aus einem mit Mineralöl präparierten Fadenstrang in Abwesenheit von Wasser als Antistatikum hergestellt waren.
Während in den Beispielen die Verwendung von 0,5% Präparationsmittel beschrieben wird, können die Präparationen gemäß der Erfindung in Mengen zwischen 0,1 und 3,0% angewendet werden.

Claims

Patentanspruch: Verfahren zur Herstellung von Tabakrauchfilterelementen aus einem aus gekräuselten Celluloseesterfäden bestehenden Fadenstrang, bei dem eine Vielzahl gesponnener Fäden zu einem Fadenstrang vereinigt wird, auf die Fäden vor oder nach ihrer Vereinigung zum Fadenstrang eine nichttoxische, schmierend wirkende, die antistatische Aufladung nur teilweise ableitende Präparation aufgebracht wird, die Fäden des Stranges in einer Kräuselungsvorrichtung mit mindestens 16 Kräuselungen pro 10 cm versehen werden und der Strang anschließend zu Filterstäben verformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Fadenstrang vor der Kräuselung der Fäden als temporär wirkendes Antistatikum Wasser aufgebracht wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1023184; schweizerische Patentschrift Nr. 300 769; britische Patentschriften Nr. 742, 393, 824 399; belgische Patentschrift Nr. 549 724; USA.-Patentschriften Nr. 2 917 784, 2 794 480, 2 794 239, 2 000 047, 2 000 048, 2 829 027.