DE1517258B2 - Verfahren zur Herstellung von Isotropen, zelligen Zellulosefiltern für Tabakrauch - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Isotropen, zelligen Zellulosefiltern für TabakrauchInfo
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Description
3 4
wendet werden, und schließlich wird in der schweize- mein. Die isotrope Faseranordnung innerhalb des
rischen Patentschrift 330 464 die Verwendung einer Filters zwingt den Rauch, häufig die Fließrichtung zu
Zellulosefasermasse, die durch Zusatz anderer Stoffe, ändern und erleichtert die Ansammlung, das Zusam-
wie beispielsweise Magnesiumoxid, Kalk, Silikate menwachsen und die Absorption des suspendierten
oder Silikone in Pulver-, Lamellen-, Span- und/oder 5 Materials. Man kann ferner feststellen, daß die er-
Faserform aufgelockert wurde, wobei die Zellulose- findungsgemäße isotrope Struktur homogen ist, so
fasermasse außer durch ihr Raumgewicht und ihre daß verhindert wird, daß der Tabakrauch irgend-
Porosität bzw. ihren Zugwiderstand nicht weiter ge- einen Teil der Filterstruktur aushöhlt oder umgeht,
kennzeichnet ist, als Tabakrauchfiltermasse be- Es sei ferner besonders darauf hingewiesen, daß die
schrieben. Zusätzlich kann dann die Oberfläche mit io erfindungsgemäß isotrope Struktur den Austritt von
Kunstharzen oder anderen Stoffen überzogen werden. Rauchkondensaten in großen flüssigen Klumpen ver-
AlIe diese bisher üblichen Filter haben jedoch ge- hindert, die einen unangenehmen Lippen- und Mundwisse
Nachteile, als die wirksamsten dieser bekannten Membranenkontakt bewirken und auch auf andere
Filter einem größeren Druckabfall als notwendig Weise den Raucher belästigen. Die isotrope Filterausgesetzt
sind, um eine gegebene Filtrierwirkung zu 15 struktur gemäß der Erfindung führt daher zu einem
erreichen. Andererseits eignen sich viele der bekann- Filter mit maximaler Filtrierwirksamkeit bei austen
Filter nicht für den leichten Einschluß von ge- gewählten Höhen des Druckabfalls im Filterquerwünschten
Zusätzen für die selektive Entfernung von schnitt.
carcinogenen oder sonstigen schädlichen Teilchen, Bei der Herstellung eines brauchbaren Zigarettenkondensierbaren
Gasen oder Flüssigkeiten aus 20 filters müssen verschiedene Faktoren im Gleich-Tabakrauch.
gewicht stehen, da die normalerweise bei stärker
Ferner ist bei einigen die Herstellungsweise, z. B. wirksamen Filtern auftretenden höheren Druck-
Aufbringen der Filtermasse auf Kreppapierröllchen abfalle vom Zigarettenraucher nicht über eine be-
und Zusammenrollen, wesentlich umständlicher. stimmte Grenze hinaus geduldet werden. An diesem
Die in der schweizerischen Patentschrift be- 25 Punkt wird der Druckabfall im Filter so hoch, daß
schriebenen Filtermassen besitzen ferner den Nach- der Raucher unzumutbare Anstrengungen aufwen-
teil, daß bei ihrer Verarbeitung in schnell laufenden den muß, um sie zu überwinden. Im Zigarettenhandel
Filtereinbaumaschinen die Gefahr des Abspringens ist es üblich, den Druckabfall in einer Zigarette als
oder Abbröckeins der Filtermasse besteht, wenn ihre Zugwiderstand zu bezeichnen, der in cm Wasser
Oberfläche nicht vorher mit bestimmten, glättenden, 30 unter normalen Bedingungen gemessen wird, die den
die Gleitfähigkeit erhöhenden Stoffen bedüst worden Gewohnheiten eines Durchschnittsrauchers entspre-
ist. Ferner besitzen sie keine starre Struktur, und es chen. Ebenso dulden Raucher keinen Filter, der die
besteht die Gefahr, daß die darin enthaltenen Zellu- Aromasubstanzen zu wirksam entfernt oder einen
losefasern, beispielsweise durch Mundfeuchtigkeit, fremden Geschmack in den Rauch einführt. Der
zusammenkleben oder zusammenpappen. 35 isotrope faserartige Filter gemäß der Erfindung ver-
Mit Hilfe des erfindungsgemäß hergestellten meidet sowohl den hohen Zugwiderstand als auch das
Tabakrauchfilters lassen sich alle diese Nachteile Filtrieren oder die Einführung von Aromastoffen
beseitigen. und führt zu einem günstigen Ausgleich dieser Ge-
Die erfindungsgemäßen Tabakrauchfilter besitzen schmacksfaktoren.
eine vollkommen isotrope und zellige Anordnung der 40 Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Zigadarin
enthaltenen Fasern. Ferner besitzen sie die rettenfilters besteht darin, daß er dazu beiträgt, eine
größtmögliche wirksame Aufprallfläche für Tabak- verhältnismäßig niedrige und konstante Brenntemperauchteilchen,
kondensierbare Gase und Flüssig- ratur in einer Zigarette aufrecht zu erhalten. Diese
keiten für eine gegebene Filterdichte und nur einen Eigenschaft ist sehr erwünscht, da eine verhältnisgeringen
Widerstand beim Zug für eine gegebene 45 mäßig niedrige und konstante Brenntemperatur
Filtrierwirksamkeit. weniger Teer mit geringerer carcinogener Wirksam-
Es lassen sich außerdem leicht selektive oder be- keit im Tabakrauch liefert. Bei der Erklärung, wie
sondere Zusätze oder Fasern in seiner Struktur die verhältnismäßig niedrige und konstante Brenngleichmäßig
verteilen. Darüber hinaus lassen sie sich temperatur mit dem erfindungsgemäßen Filter ermühelos
in modernen, schnell laufenden Filterein- 50 reicht wird, stellt man fest, daß der gesamte Zugbaumaschinen
ohne Abspringen oder Abbröckeln widerstand einer Filterzigarette die Summe des der Filtermasse verarbeiten und werden durch Filter- und Tabak-Zugwiderstands ist. In dem Maße,
Mundfeuchtigkeit oder andere Einwirkungen auf wie der Tabak verbraucht wird, nehmen sowohl der
Grund ihrer starren Struktur nicht verformt. Tabak- als auch der Zigaretten-Zugwiderstand ab
Bei den erfindungsgemäßen Tabakrauchfiltern 55 und liefern einen verstärkten Zug, der zu einer erwerden
feinfaserige Zellulosefasern in einer auf ge- höhten Brenntemperatur führt. Mit dem erfindungsblähten,
vollkommen isotropen Anordnung mit einer gemäßen Filter wird jedoch ein Ausgleich getroffen,
feinen Struktur aus Zellhohlräumen befestigt, die von da bei einer Abnahme des Tabak-Zugwiderstands der
faserartigen Geweben umgeben ist. Die Filterherstel- Filter-Zugwiderstand Infolge des aufgefangenen und
lung erfolgt im allgemeinen dadurch, daß man eine 60 absorbierten Materials zunimmt, so daß der gesamte
Aufschlämmung, die die Fasern enthält, aufschäumt Zugwiderstand der Zigarette fast konstant bleibt,
und die darin enthaltenen Fasern mit einem elasto- Zwar bilden die feinfaserigen Fasern des erfinmeren, wasserabstoßenden Latex überzieht. Die voll- dungsgemäßen Filters eine Bindung, wenn sie in der kommen isotrope Anordnung der Fasern innerhalb oben erwähnten isotropen Stellung aufgeschäumt des Filters liefert eine optimal wirksame Aufprall- 65 werden, doch wurde gefunden, daß diese natürlichen fläche, die dazu dient, Teilchen, kondensierbare Gase Bindungen durch die beim normalen Rauchen vor- und Flüssigkeitströpfchen aus Tabakrauch und ande- liegende Feuchtigkeit zerbrochen werden. Bei der ren Aerosolsuspensionen aufzufangen und zu sam- Erfindung wird diese Schwierigkeit dadurch über-
und die darin enthaltenen Fasern mit einem elasto- Zwar bilden die feinfaserigen Fasern des erfinmeren, wasserabstoßenden Latex überzieht. Die voll- dungsgemäßen Filters eine Bindung, wenn sie in der kommen isotrope Anordnung der Fasern innerhalb oben erwähnten isotropen Stellung aufgeschäumt des Filters liefert eine optimal wirksame Aufprall- 65 werden, doch wurde gefunden, daß diese natürlichen fläche, die dazu dient, Teilchen, kondensierbare Gase Bindungen durch die beim normalen Rauchen vor- und Flüssigkeitströpfchen aus Tabakrauch und ande- liegende Feuchtigkeit zerbrochen werden. Bei der ren Aerosolsuspensionen aufzufangen und zu sam- Erfindung wird diese Schwierigkeit dadurch über-
wunden, daß man die Bindungen mit einem elastomeren, wasserabstoßenden Latex schützt. Die Latexbindung
trägt zu der Elastizität und der kontinuierlichen Bindung der isotropen Strukturfasern unter
normalen feuchten Rauchbedingungen bei. deichzeitig macht es der feinfaserige Zustand eines beträchtlichen
Teils der Filterfasern möglich, die notwendige Kohäsion ohne Verwendung übermäßiger
Mengen des Latexbindemittels zu erreichen. Außerdem wirkt die wasserabstoßende Natur des Latex
im Zusammenhang mit der wasseraufnehmenden Natur der darunter liegenden Zellulosefasern als
selektiver Abscheider für organische Stoffe, die aus dem Rauch kondensiert oder filtriert und durch den
teilweise wasserabstoßenden Faserüberzug absorbiert werden. Schließlich benötigen die anfangs feinfaserigen
Faserbindungen keine Latexmengen, die sich wie ein Film über die Faserzwischenräume legen oder
auf sonstige Weise die Faserzwischenräume in der isotropen Filterstruktur blockieren würden. Die
Filterfasern, die durch natürliche Bindung in engem isotropen Kontakt gehalten werden, sind insbesondere
an den Kontaktstellen mit einem elastomeren, wasserabstoßenden Latex verstärkt und vor Feuchtigkeit
geschützt, so daß eine einheitliche Struktur vor- *5
liegt. Der innige Faser-Faser-Kontakt führt zu einer Herabsetzung der erforderlichen Latexmenge, so daß
die Bildung von eingeschlossenen Faserzwischenräumen auf ein Minimum herabgesetzt und eine
Struktur von erwünschter Elastizität erhalten wird, die eine maximale Zurückhaltung der in Aerosolen
oder Rauch bei einem ausgewählten Zugwiderstand suspendierten Stoffen bewirkt.
Das allgemeine Verfahren zur Herstellung eines isotropen Tabakrauchfilters gemäß der Erfindung besteht
darin, daß man feinfaserige Zellulosefasern in Wasser aufschlämmt und sie mit Verfeinerungsvorrichtungen
verfeinert, die sich eher für die Feinfaserbildung als für einen Schneidvorgang eignen. Die
feinfaserigen Zellulosefasern werden dann nacheinander mit einer geringen Menge eines wasserfesten
Harzes und eines verträglichen Latexbindemittels behandelt. Die Faseraufschlämmung wird dann durch
Einschlagen von Luft nach Zusatz einer geringen Menge eines verträglichen oberflächenaktiven Mittels
zu einem halbsteifen Schaum geschlagen. Unter Verträglichkeit versteht man hier die Fähigkeit der
Binde- und Schaummittel, bei Vorliegen im gleichen Aufschlämmungsschaumsystem ihre einzelnen Funktionen
zu erfüllen. Verträgliche Systeme von wasserfestem Harz, Latex und oberflächenaktivem Mittel
sind z. B. Melamin-Formaldehydharz, Styrol-Butadien-Latex, Alkylbenzolsulfonat als oberflächenaktives
Mittel und Harnstoff-Formaldehydharz, Styrol-Butadien-Latex, Dodecyldimethylaminoxid als oberflächenaktives
Mittel. Andere geeignete und verträgliche Bindemittel und oberflächenaktive Mittel sind
dem Fachmann bekannt, z. B. Melamin-Formaldehydharz, Acrylnitril-Latex und Alkylbenzolsulfonat
als oberflächenaktives Mittel.
Der entstandene Schaum wird dann in die gewünschten Filterformen gegossen und getrocknet, so
daß der Schaum gebrochen und die Fasern in einer gebundenen isotropen Zellstruktur zurückbleiben,
deren Dichte sich durch die Menge der in den Schaum geschlagenen Luft und gegebenenfalls durch Pressen
nach dem Trocknen regeln läßt. Die Schaummasse läßt sich für die Verwendung als Zigarettenfilter
durch Auspressen in runde oder ovale Formen gießen, trocknen, umwickeln und zur Länge von
Zigarettenfiltern zuschneiden. Die Schaumbildung und das Pressen kann derart geregelt werden, daß
man die gewünschte Dichte für Zigarettenfilter in einem Auspreßverfahren erzielt, oder es kann ein
übergroßer Preßrohling hergestellt werden, der nach dem Trocknen gepreßt wird. Man kann auch den
Schaum in Blöcke gießen, aus denen Rohlinge ausgeschnitten und seitlich zusammengepreßt werden,
um runde oder ovale Zigarettenfiltereinheiten zu bilden. Runde Zigarettenfilterrohlinge können auch
aus Blöcken von geeigneter Tiefe ausgestanzt werden, so daß Zigarettenfilter gewünschter Länge entstehen.
Vorzugsweise, jedoch nicht unbedingt, wird das
wasserfeste Harz der Aufschlämmung vor dem Zusatz des Latexbindemittels zugesetzt. Diese Reihenfolge
der Zugabe muß jedoch nicht eingehalten werden und die Bindung kann in bestimmten Latexsystemen
durch Zusatz von zwei gegenseitig unverträglichen Latexmassen, z. B. bestimmten Vinylchloridlatexmassen
und Acrylnitrillatexmassen oder in einigen Fällen durch den Zusatz des Schaummittels
selbst erreicht werden.
Die vollständig isotrope zellige Fasermasse des erfindungsgemäßen Tabakrauchfilters liefert ein Filter,
in dem sich der Zugwiderstand bis zu einem ausgewählten Wert einstellen und sehr einheitlich
von Zigarette zu Zigarette erreichen läßt, ganz im Gegensatz zu Filtern der bisher üblichen Zigaretten.
Die innerhalb des Filters angeordnete isotrope Faser trägt ebenfalls zur Bildung eines wirksamen Filters
mit geringem Zugwiderstand bei, während der teilweise wasserabstoßende Überzug auf den Fasern die
Faserbindungen schützt und eine einzigartige Filterwirkung liefert, bei der sowohl die wasserabstoßenden
als auch die wasseraufnehmenden Oberflächen für das Auftreffen und die Absorption der unerwünschten
Materialien verfügbar sind. Außerdem ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung
des Filters leicht den Zusatz von erwünschten Fasern, und zwar anderen als den feinfaserigen
Zellulosefasern, die als Grundmasse Verwendung finden, z. B: Glas-, Asbest-, Polyolefin-, Polyamid-
und Polyesterfasern. Die erfindungsgemäße Filterstruktur ermöglicht ferner den dispergierten Zusatz
von erwünschten Zusätzen für die selektive Filterung, wie z. B. den aktivierten Kohlenstoffteilchen, die in
der USA.-Patentschrift 2 792 006 beschrieben sind.
Im Zusammenhang mit den Zeichnungen folgt nun zum besseren Verständnis der Erfindung eine ausführlichere
Beschreibung.
F i g. I zeigt einen vergrößerten Querschnitt von einer der isotropen, zelligen Filtereinheiten 1, die
nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellt wurde und an einer Zigarette 3 befestigt ist, wobei
die rohrförmige Papierfilterdecke 2 weggeschnitten ist, um den Filter freizulegen und seine allgemeine
Konstruktion zu zeigen.
F i g. II zeigt eine stark vergrößerte Ansicht der isotropen Filterstruktur von F i g. I am Punkt B, aus
der die zufällige isotrope Anordnung der in den Zellabteilungen der Filterstruktur angeordneten
Fasern hervorgeht.
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden feinfaserige Fasern, z. B. Fasern aus
Baumwollabfall, Sulfit- und Sulfatholzfasern, Kunstseidestapelfasern aus der Papierherstellung, mit Poly-
styrol gepfropfte Zellulosefasern, Zelluloseacetatfasern u. dgl., in Wasser aufgeschlämmt und mechanisch
verfeinert. Die mechanische Verfeinerung zu feinfaserigen Fasern kann man in jeder mechanischen
Verfeinerungsanlage mit Vorrichtungen zur Steigerung der Feinfaserigkeit anders als durch
Schneiden der Fasern erreichen. Wie bereits oben erwähnt wurde, ist eine Behandlung zur Erzielung
von Feinfaserigkeit erwünscht. Mechanische Verfeinerungsanlagen mit abgestumpften Schneidrändern
werden daher besonders bevorzugt, um die Feinfaserigkeit zu erreichen.
Gemäß der Erfindung wird die Verwendung von Fasern aus Baumwollabfall bei der Herstellung der
erfindungsgemäßen Filter bevorzugt und die Feinfaserigkeitsverbesserung bei der Faserbindung, die
eine günstige Herabsetzung der.Harz- und Latexzugabe erlaubt, wird bei jeder Vergrößerung der
Feinfaserigkeit bis herunter zu einem Mahlgrad von 88° SR (Schopper-Riegler) festgestellt. Unter diesem
Wert führt ein übermäßiger Faserschnitt zum Verlust der Produktzugfestigkeit oder zur Kohäsion. Es
wurde gefunden, daß das Schlagen bis zu einem Mahlgrad von etwa 32° SR mit den üblichen mechanischen
Verfeinerungsanlagen vom Standpunkt der Bindefestigkeit mit minimalen Mengen von Harz und
Latex bevorzugt wird.
Die feinfaserigen Fasern, die sich noch in aufgeschlämmter Form mit einer Konsistenz von etwa
1,5 °/o befinden, werden gemäß einer Ausführungsform der Erfindung mit etwa 0,2 bis etwa 2,0 °/o,
vorzugsweise 0,3 °/o, bezogen auf das Fasergewicht eines Formaldehyd-Addukts, wie sie bei der Herstellung
von wasserfesten Papieren verwendet werden, z. B. Melamin-Formaldehyd, behandelt. Auf die
Melamin-Formaldehyd-Behandlung folgt der Zusatz von etwa 1,0 bis etwa 20,0 °/o, vorzugsweise 1,5 °/o,
bezogen auf das Fasergewicht, von elastomerem wasserabstoßenden Latex, vorzugsweise Styrol-Butadien-Latex,
zur Faseraufschlämmung. Zwar wird das zum Gerinnen des Latex verwendete, wasserfeste Harz in
der oben erwähnten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der Aufschlämmung vor dem Zusatz
des Latex zugesetzt, doch kann man den Latex und das Gerinnungsmittel auch gleichzeitig der Papierbreiaufschlämmung
zusetzen. Der Latex· und das Harz können der Aufschlämmung in jeder Reihenfolge zugesetzt werden, oder die beiden können unter
Bildung einer besonderen Aufschlämmung vereint werden, die dann der Faseraufschlämmung zugesetzt
wird. Das letztgenannte Verfahren, bei dem die Aufschlämmung aus dem Latex und dem Gerinnungsmittel gesondert hergestellt wird, kann bevorzugt
werden, da es eine verbesserte Regelung der Teilchengröße bei der Gerinnung des Latex erlaubt.
Wie bereits erwähnt, läßt sich der Latex auch mit anderen Mitteln zum Gerinnen bringen, wie z. B.
durch Verwendung von zwei oder mehreren Latices, die gegenseitig unverträglich sind, z. B. durch Verwendung
eines Vinylchloridlatex mit einem Acrylnitrillatex. Latexmassen lassen sich auch durch anorganische
Salze, wie z. B. Aluminiumchlorid (insbesondere bei Verwendung in Verbindung mit
Carboxymethylzellulose) und Cersulfat oder organische Polyamine, z. B. Triäthylentetramin, zum
Gerinnen bringen.
Es wurde ferner gefunden, daß bei Verwendung von Melamin-Formaldehydharz zum Gerinnen des
Styrol-Butadien-Latex, der Zusatz des Harzes zuerst zur Gerinnung des Latex führt und ein weiterer Harzzusatz
den Latex wieder peptisiert. Dieser weitere Harzzusatz zur erneuten Peptisierung des Latex wird
bevorzugt, wobei der Latex durch Zusatz eines oberflächenaktiven Mittels, z. B. Alkylenbenzolsulfonat,
in der folgenden Schaumbildungsstufe zum Gerinnen gebracht wird.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Aufschäumungsstufe so durchgeführt,
daß man etwa 0,01 bis etwa 0,2 0Io, vorzugsweise
0,05 °/o, bezogen auf das Gewicht der Aufschlämmung, eines oberflächenaktiven Mittels zu der
Melamin-Formaldehyd-, Styrol-Butadien behandelten Faseraufschlämmung gibt, obwohl auch größere
oder geringere Mengen des oberflächenaktiven Mittels verwendet werden können, als zur Herbeiführung
der gewünschten Schaumbildungswirkung notwendig sind.
Die Auswahl des als Schaummittel verwendeten oberflächenaktiven Mittels ist jedoch von dem verwendeten
Latex- oder Latex-Harz-System abhängig. Bei dem bevorzugten Melamin-Formaldehyd-, Styrol-Butadien-System
ist z. B. ein nichtionisches Schaummittel, z. B. Dodecyldimethylaminoxid (DDAO)
wegen seiner geringen Schaumwirkung unerwünscht. Verwendet man andererseits das wasserfeste Harnstoff-Formaldehyd-Harz
an Stelle des Melamin-Formaldehydharzes bei der bevorzugten Ausführungsform, so wird DDAO das bevorzugte Schaummittel.
Wie bereits oben erwähnt, hängt die Art des verwendeten Schaummittels von der Art des Harzes und
der Latexmasse ab. Im allgemeinen werden jedoch oberflächenaktive Mittel vom anionischen Typ bevorzugt
und gewöhnlich werden oberflächenaktive Mittel der Alkylbenzolsulfonatgruppe verwendet, die
brauchbar sind, das heißt, die gewünschte beständige Schäumwirkung zeigen.
Gemäß anderen Ausführungsformen der Erfindung können Schaummittel, z. B. Natriumlaurylsulfat, die
weniger beständige Schaumsysteme bilden, vorteilhaft verwendet werden, wenn ein dichterer, weniger
durchlässiger Filter hergestellt werden soll. Schaummittel, die weniger beständige Schaumsysteme liefern,
sind ebenfalls geeignet, wenn das fertige Filterprodukt direkt gegossen oder ausgepreßt werden soll,
ohne daß nach dem Trocknen eine Preßstufe erforderlich ist.
Nach oder während des Zusatzes des oberflächenaktiven Schaummittels zur Aufschlämmung wird der
Aufschlämmung durch Erhitzen, Rühren, Schlagen, Blasen oder anderer Mittel Luft oder ein anderes
inertes Gas zugesetzt, um die Bildung eines Schaumsystems mit einem Volumen etwa des 1,5- bis etwa
3,0fachen des Aufschlämmungsvolumens herbeizuführen. Bei der bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung wird ein Turbinenpropeller dazu verwendet, um das Aufschlämmungssystem auf etwa das
2,5fache seines Aufschlämmungsvolumens aufzuschäumen.
Das Schaumsystem wird dann ausgepreßt oder in die gewünschten Filterformen gegossen und zu einer
Dichte von 8 kg/cbm bis etwa 96 kg/cbm, vorzugsweise etwa 16 kg/cbm, getrocknet. Für die Verwendung
in Tabakrauchfiltern wird das isotrope zellige Fasersystem getrocknet oder getrocknet und zu einer
Dichte von etwa 80 kg/cbm bis etwa 128 kg/cbm, vorzugsweise 112 kg/cbm, gepreßt. Offensichtlich
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9 10
haben sowohl das oberflächenaktive Schaummittel gewicht, unter fortgesetztem Rühren zugegeben. Daals
auch die Menge des in die Aufschlämmung ein- nach wurde Natriumdodecylbenzolsulfonat als obergeführten
Gases einen Einfluß auf die Dichte des flächenaktives Mittel der Aufschlämmung in einer
Filterprodukts. Die endgültige Filterdichte wird Menge zugesetzt, die 0,05 Gewichtsprozent der Aufweiter
in gewissem Umfang durch die Art des ange- 5 schlämmung entsprach. Mit einem mit hoher Gewandten
Trockenverfahrens bestimmt. Zum Beispiel schwindigkeit arbeitenden Turbinenrührwerk wurde
führt das Trocknen an der Luft bei Raumtemperatur dann Luft in die Aufschlämmung geschlagen, bis das
zu einem dichteren Filter (stärkere Schaumbrechung) Schaumvolumen das 2,5fache des ursprünglichen
als das Trocknen bei erhöhten Temperaturen. Aufschlämmungsvolumens erreichte. Der faserhaltige
Das erfindungsgemäße Verfahren, das zur Her- io Schaum wurde dann gegossen, vom Wasser befreit
stellung des bevorzugten Produkts führt, wird so und bei 110° C auf einem Sieb getrocknet. Der entdurchgeführt,
daß man etwa 100 Gewichtsteile stehende isotrope zellige Faserblock hatte ein Baumwollabfall in einer wäßrigen Aufschlämmung Grundgewicht von 0,288 kg/m2 und eine Dichte von
einer Dichte von etwa 3 °/o auf die oben beschriebene 16,01 kg/cbm.
Weise verfeinert, so daß ein Mahlgrad von etwa 15 Der isotrope zellige Filterblock wurde in Streifen
32° SR und damit die größtmögliche Feinfaserigkeit mit quadratischem Querschnitt geschnitten, bei dem
erreicht wird. Bei dem bevorzugten Verfahren wird eine Seite 1,9 cm maß. Der quadratische Querschnitt
die Verfeinerungsstufe in einer Schlagmaschine mit der Streifen wurde seitlich zusammengepreßt, so daß
abgestumpften Schneidmessern durchgeführt. Die eine runde Stange mit einem Durchmesser von 8 mm
entstandene Pulpeaufschlämmung der feinfaserigen 20 geformt wurde. Die Stange wurde nach üblichen VerFasern
wird zuerst bei etwa l,5prozentiger Breidichte fahren in der Zigarettenfilterherstellung mit Papier
mit etwa 0,3 °/o Melamin-Formaldehyd-Addukt, be- umwickelt. Die mit Papier umwickelte Stange wurde
zogen auf das Fasergewicht, behandelt, einem dann zur Verwendung als Zigarettenfilter in Längen
üblichen feuchtigkeitsbeständigen Harz, das bei der von je 20 mm geschnitten. Die nach dem Verfahren
Herstellung von Papier Verwendung findet. Danach 25 dieses Beispiels hergestellten Zigarettenfilter wurden
werden der Faserauf schlämmung etwa 1,5%, be- dann an Zigaretten befestigt und an einer automatizogen
auf das Fasergewicht, des Styrol-Butadien- sehen Vorrichtung, wie sie in der Zigarettenindustrie
Latex zugesetzt. Die Aufschlämmung wird dann nach Verwendung findet, mechanisch »geraucht«. Die
Zusatz von etwa 0,05 °/o Natriumdodecylbenzolsul- automatische Rauchvorrichtung, die zur Erzielung
fonat als oberflächenaktives Mittel, bezogen auf das 30 der Daten in diesem Beispiel verwendet wurde, wurde
Aufschlämmungsgewicht, auf etwa das 2,5fache ihres nach den üblichen USA.-Rauchparametern mit einem
Aufschlämmungsvolumens gebracht. Die Schaum- 35-mm-Zug von 2 see Dauer in Abständen von 60 see
masse, die die feinfaserigen Fasern enthält, wird dann geraucht. Die Filter dieses Beispiels wurden mit
gegossen und auf einem Sieb von ausreichender handelsüblichen Filtern gleicher Größe verglichen,
Fläche vom Wasser befreit, so daß man ein Produkt 35 die aus axial zusammengepreßten Bündeln von ZeI-mit
einem Grundgewicht von etwa 0,288 kg/m2 und luloseacetatfasern bestanden, die in Längsrichtung
einer Dichte von etwa 16 kg/cbm erhält. der Zigaretten auf der oben beschriebenen auto-
Das getrocknete Produkt wird in Streifen von der matischen Rauchvorrichtung verliefen. Die folgende
gewünschten Länge geschnitten, die einen Querschnitt Tabelle zeigt die hinsichtlich verschiedener Rauch-
von etwa 484 cm2 haben. Die Streifen mit dem 40 fraktionen erzielten Rückhaltewerte und das Gewicht
quadratischen Querschnitt werden in die 0,76 cm der geprüften Filter vor dem Rauchen. Die angege-
umfassende runde Form der üblichen Zigaretten- benen Prozentzahlen entsprachen dem Prozentsatz
filter gepreßt, umwickelt und für den Einschluß in der gesamten Menge der von den Zigaretten erzeug-
Zigaretten in die gewünschte Länge geschnitten. Die ten Materialien, die durch den Filter zurückgehalten
erfindungsgemäßen Filtereinheiten lassen sich in 45 wurden.
Zigarettenherstellungsvorrichtungen einführen und ■ Rauchwerte·
bei der endgültigen Fertigstellung der Zigaretten mit
bei der endgültigen Fertigstellung der Zigaretten mit
Zigarettenpapier umwickeln. Gemessene Filter aus Zelluloseacetat-
Das folgende Beispiel dient zur weiteren ausführ- Eigenschaften dies. Beispiel faser-Filter
liehen Erläuterung eines bevorzugten Verfahrens zur 5°
Durchführung der Erfindung. Gesamtzurückhaltung
von Teilchen 57,0 % 51,3 °/o
Beispiel: Zurückhaltung der nichtflüchtigen Teilchen 52,9 °/o 47,4 %
100 Gewichtsteile Fasern aus gebleichten Baum- 55 Zurückhaltung
wollabfallfasern wurden in Wasser bei einer Faser- von Nicotin 51 3 °/o 43 9 %
dichte von 1,5 °/o aufgeschlämmt. Die faserhaltige _. . , '
Aufschlämmung wurde dann in eine Schlagmaschine riitergewicnt
mit vollen Schneidblättern eingeführt und auf 32° SR (vor dem Rauchen) 110 mg 159 mg
verfeinert. Bei diesem Schlagvorgang wurden die 60
Baumwollabfallfasern in größtmöglichem Umfang Aus den in der Tabelle angegebenen Werten ist
feinfaserig gemacht und nur in geringem Umfang leicht ersichtlich, daß der isotrope, zellige Filter aus
geschnitten. 0,3 % des Melamin-Formaldehyd- diesem Beispiel Zurückhaltewerte zeigt, die beträcht-Addukts,
bezogen auf das Fasergewicht, das in lieh über jenen liegen, die sich mit dem axial ausüblicher
Weise für die Verwendung als wasserfestes 65 gerichteten Zelluloseacetatfaserfilter erreichen lassen.
Harz hergestellt wurde, wurde der Aufschlämmung Es sei darauf hingewiesen, daß die Verbesserung der
unter Rühren zugesetzt, und anschließend wurden Zurückhaltungswerte für den isotropen, zelligen FiI-1,5
% Styrol-Butadien-Latex, bezogen auf das Faser- ter erzielt wurde, obwohl der Zelluloseacetatfilter
beträchtlich mehr wog, auf diese Weise stärker zusammengepreßt wurde und von ihm eine größere
Filterwirkung erwartet wurde.
Die nach dem Beispiel hergestellten isotropen, zeiligen Filter mit anderen verträglichen Harz-Latex-Oberflächenaktiven-Systemen
zeigen ebenfalls die oben gezeigte verbesserte Filterwirkung wie auch die isotropen, zelligen Filter, die aus den Schäumen
dieses Beispiels durch andere übliche Verfahren, z. B. durch Auspressen, Trocknen und anschließendes
Zusammenpressen hergestellt wurden. Die gün-
stige Filterwirkung läßt sich auch dann erreichen, wenn die beschriebenen Aufschlämmungen aus
Fasern-, Harz, Latex und oberflächenaktivem Mittel in geringerem Umfang zum Schäumen gebracht, ausgepreßt
und getrocknet werden, so daß Filter von beträchtlicher Dichte erzielt werden, die nach dem
Trocknen nur gering oder überhaupt nicht gepreßt zu werden brauchen.
Die Verwertung der Erfindung kann durch gesetzliehe Bestimmungen, insbesondere durch das Lebensmittelgesetz,
beschränkt sein.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Verfahren zur Herstellung von isotropen, zelligen Zellulosefiltern für Tabakrauch unter
Verwendung von Zellulosefasern und Kunstharz, dadurch gekennzeichnet, daß man feinfaserige Zellulosefasern in Wasser aufschlämmt,
die faserige Aufschlämmung mechanisch auf einen kleinsten Mahlgrad von etwa io
88° SR zerkleinert, und auf eine Faserdichte von etwa 1,5 % bringt, der Aufschlämmung ein Gerinnungsmittel,
vorzugsweise, bezogen auf das
bringt und die gebildete, isotrope, zellige Faserstruktur
vergießt, im aufgeschäumten Zustand auf eine Dichte von etwa 8 kg/cbm bis etwa 96 kg/cbm trocknet
und danach zu Tabakrauchfilterkörpern mit einer 5 Dichte von etwa 80 bis 128 kg/cbm verpreßt.
Die erfindungsgemäß hergestellten Filter eignen sich zum Filtrieren von Rauch, wie er durch Zigaretten,
Pfeifen, Zigarren, Zigarillos u. dgl. erzeugt wird.
Der Tabakrauchfilter besteht im wesentlichen aus feinfaserigen Zellulosefasern, die in einer vollständig
isotropen faserigen Zellstruktur angeordnet und als elastische einheitliche Struktur homogen aneinander
gebunden sind, so daß ein elastischer wirksamer
Gewicht der Fasern, etwa 0,2 bis etwa 2,0 %
eines wasserfesten Harzes, etwa 1,0 bis etwa 15 Filter mit einem geringen Druckabfall im Verhältnis
20,0% mindestens eines elastomeren wasser- zu seiner besonderen Zurückhaltewirksamkeit entabstoßenden
Latex sowie, bezogen auf das Ge- steht.
wicht der Aufschlämmung, etwa 0,01 bis etwa Es sind bereits mehrere Zusammensetzungen und
0,2 % eines oberflächenaktiven Mittels zusetzt, Strukturen von Tabakrauchfiltern bekannt. Dazu gedie
Aufschlämmung auf etwa das 1,5- bis etwa 20 hören Schaumstoff-Filter mit diversen Zusätzen, mit
3,0fache des ursprünglichen Volumens auf- Schaumstoff beschichtete Kreppapierröllchen und
schäumt, den Latex vor oder während des Auf- Filter aus Zellulosefasermassen, denen zur Auflockeschäumens
zum Gerinnen bringt und die gebil- rung des Fasergefüges diverse Zusatzstoffe beigegedete,
isotrope, zellige Faserstruktur vergießt, im ben wurden und die nach üblichen Methoden, geaufgeschäumten
Zustand auf eine Dichte von 25 gebenenfalls unter Zusatz von Bindemitteln, veretwa
8 kg/cbm bis etwa 96 kg/cbm trocknet und formt wurden. Zum Beispiel lehrt die USA.-Patentdanach
zu Tabakrauchfilterkörpern mit einer schrift 1 374 466 die Verwendung von Naturschwamm
Dichte von etwa 80 bis 128 kg/cbm verpreßt. als Zigarettenfilter zum Filtern des Zigarettenrauchs
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- und um zu verhindern, daß empyreumatischer Gekennzeichnet,
daß man als Zellulosefasern Baum- 30 ruch und Nikotin die Lippen des Rauchers erwollabfallfasern
verwendet, deren Aufschlämmung man mechanisch auf einen Mahlgrad von
etwa 32° SR zerkleinert und auf eine Faserdichte
etwa 32° SR zerkleinert und auf eine Faserdichte
von etwa 1,5 % bringt, der Aufschlämmung, be-
reichen. Die USA.-Patentschrift 2 707 960 lehrt die Verwendung von zwei Stopfen aus Viskoseschwamm,
zwischen denen Watte als Filter für Zigaretten, Zigarren oder Manilazigarren eingepreßt ist. Die
zogen auf das Gewicht der Fasern, etwa 0,3 °/o 35 USA.-Patentschrift 2 820 461 lehrt die Verwendung
des wasserfesten Harzes, etwa 1,5 % des Latex eines Filters aus mehreren axial verschobenen Streisowie,
bezogen auf das Gewicht der Aufschläm- fen aus Papier oder Metall, zwischen die Fasern einmung,
etwa 0,05 0Zo des oberflächenaktiven Mit- geschoben sind. Die USA.-Patentschrift 2 805 671
tels zusetzt, die Aufschlämmung auf etwa das lehrt die Verwendung eines Filters aus einem axialen
2,5fache des ursprünglichen Volumens auf- 40 Fasernbündel, das aus Fasern besteht, an deren
schäumt, die gebildete isotrope zellig Faserstruk- peripheren Oberflächen mehrere a-Zelluloseteilchen
tür vergießt und im aufgeschäumten Zustand auf befestigt sind. Die USA.-Patentschrift 3 039 908
eine Dichte von etwa 16 kg/cbm trocknet und lehrt die Verwendung eines Tabakrauchfilters aus
anschließend zu Tabakrauchfilterkörpern mit Fasern von Textillänge, die mit einem wärmereagieeiner
Dichte von etwa 112 kg/cbm verformt und 45 renden Bindematerial überzogen und in einer zusampreßt.
mengepreßten Strähne zusammengefaßt sind. In der
schweizerischen Patentschrift 319 926 wird eine
Filtermasse beschrieben, die aus einem Kunstharzschaum besteht, der Harnstoff in feiner Verteilung
50 enthält und der unter Verwendung von beispielsweise
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel- Alkoholsulfonat als Treibmittel hergestellt wurde,
lung von isotropen, zelligen Zellulosefiltern für Diese Filtermasse kann alleine oder auf einen Krepp-Tabakrauch
unter Verwendung von Zellulosefasern papierträger aufgebracht verwendet werden, der dann
und Kunstharz, das dadurch gekennzeichnet ist, daß zu Röllchen zusammengerollt wird. In der britischen
man feinfaserige Zellulosefasern in Wasser auf- 55 Patentschrift 755 075 werden ebenfalls Filtermassen
schlämmt, die faserige Aufschlämmung mechanisch beschrieben, die aus Harnstoff-Formaldehyd-Schaumauf
einen kleinsten Mahlgrad von etwa 88° SR zer- stoff bestehen, wobei dem Schaumstoff während
kleinert und auf eine Faserdichte von etwa 1,5 %> seiner Herstellung gegebenenfalls zur Verstärkung
bringt, der Aufschlämmung ein Gerinnungsmittel, und zur Verbesserung der Filtereigenschaften orgavorzugsweise
bezogen auf das Gewicht der Fasern, 60 nische Fasern zugegeben werden können. Die Struketwa
0,2 bis etwa 2,0 % eines wasserfesten Harzes, tür ist jedoch nach wie vor eine Schaumstoffstruktur,
etwa 1,0 bis etwa 20,0 °/o mindestens eines elastome- In den beiden italienischen Patentschriften 574 416
ren, wasserabstoßenden Latex, sowie, bezogen auf und 573 502 sind ebenfalls Filtermassen aus synthedas
Gewicht der Aufschlämmung, etwa 0,01 bis etwa tischen Schaumstoffen beschrieben, deren Struktur
0,2 °/o eines oberflächenaktiven Mittels zusetzt, die 65 als schaum- oder schwammartig bezeichnet wird. In
Aufschlämmung auf etwa das 1,5- bis etwa 3,0fache ersterer ist ein Hamstoff-Formaldehyd-Schaumstoff
des ursprünglichen Volumens aufschäumt, den Latex mit beispielsweise Silikagelzusatz, während in letztevor
oder während des Aufschäumens zum Gerinnen rer Diisocyanat und Polyisocyanat-Schaumstoffe ver-
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
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