DE1517258C3

DE1517258C3 - Verfahren zur Herstellung von isotropen, zelligen Zelluloseflltern für Tabakrauch

Info

Publication number: DE1517258C3
Application number: DE1517258A
Authority: DE
Inventors: George Nathan Ferguson; Donald Frederick Maskey; William Anton Mueller
Original assignee: Buckeye Technologies Inc
Current assignee: Georgia Pacific Nonwovens LLC
Priority date: 1963-10-29
Filing date: 1964-10-14
Publication date: 1975-01-23
Also published as: GB1088468A; US3311115A; DE1517258A1; DE1517258B2

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von isotropen, zelligen Zellulosefiltern für Tabakrauch unter Verwendung von Zellulosefasern und Kunstharz, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man feinfaserige Zellulosefasern in Wasser aufschlämmt, die faserige Aufschlämmung mechanisch auf einen kleinsten Mahlgrad von etwa 88° SR zerkleinert und auf eine Faserdichte von etwa 1,5 °/o bringt, der Aufschlämmung ein Gerinnungsmittel, vorzugsweise bezogen auf das Gewicht der Fasern, etwa 0,2 bis etwa 2,0 °/o eines wasserfesten Harzes, etwa 1,0 bis etwa 20,0 % mindestens eines elastomeren, wasserabstoßenden Latex, sowie, bezogen auf das Gewicht der Aufschlämmung, etwa 0,01 bis etwa 0,2% eines oberflächenaktiven Mittels zusetzt, die Aufschlämmung auf etwa das 1,5- bis etwa 3,Of ache des ursprünglichen Volumens aufschäumt, den Latex vor oder während des Aufschäumens zum Gerinnen 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 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 Filter mit einem geringen Druckabfall im Verhältnis zu seiner besonderen Zurückhaltewirksamkeit entsteht.

Es sind bereits mehrere Zusammensetzungen und Strukturen von Tabakrauchfiltern bekannt. Dazu gehören Schaumstoff-Filter mit diversen Zusätzen, mit Schaumstoff beschichtete Kreppapierröllchen und Filter aus Zellulosefasermassen, denen zur Auflockerung des Fasergefüges diverse Zusatzstoffe beigegeben wurden und die nach üblichen Methoden, gegebenenfalls unter Zusatz von Bindemitteln, verformt wurden. Zum Beispiel lehrt die USA.-Patentschrift 1 374466 die Verwendung von Naturschwamm als Zigarettenfilter zum Filtern des Zigarettenrauchs und um zu verhindern, daß empyreumatischer Geruch und Nikotin die Lippen des Rauchers erreichen. 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 USA.-Patentschrift 2 820 461 lehrt die Verwendung eines Filters aus mehreren axial verschobenen Streifen aus Papier oder Metall, zwischen die Fasern eingeschoben sind. Die USA.-Patentschrift 2 805 671 lehrt die Verwendung eines Filters aus einem axialen Fasernbündel, das aus Fasern besteht, an deren peripheren Oberflächen mehrere a-Zelluloseteilchen befestigt sind. Die USA.-Patentschrift 3 039 908 lehrt die Verwendung eines Tabakrauchfilters aus Fasern von Textillänge, die mit einem wärmereagierenden Bindematerial überzogen und in einer zusammengepreßten Strähne zusammengefaßt sind. In der schweizerischen Patentschrift 319 926 wird eine Filtermasse beschrieben, die aus einem Kunstharzschaum besteht, der Harnstoff in feiner Verteilung enthält und der unter Verwendung von beispielsweise Alkoholsulfonat als Treibmittel hergestellt wurde. Diese Filtermasse kann alleine oder auf einen Krepppapierträger aufgebracht verwendet werden, der dann zu Röllchen zusammengerollt wird. In der britischen Patentschrift 755 075 werden ebenfalls Filtermassen beschrieben, die aus Harnstoff-Formaldehyd-Schaumstoff bestehen, wobei dem Schaumstoff während seiner Herstellung gegebenenfalls zur Verstärkung und zur Verbesserung der Filtereigenschaften organische Fasern zugegeben werden können. Die Struktur ist jedoch nach wie vor eine Schaumstoffstruktur. In den beiden italienischen Patentschriften 574 416 und 573 502 sind ebenfalls Filtermassen aus synthetischen Schaumstoffen beschrieben, deren Struktur als schaum- oder schwammartig bezeichnet wird. In ersterer ist ein Harnstoff-Formaldehyd-Schaumstoff mit beispielsweise Silikagelzusatz, während in letzterer Diisocyanat und Polyisocyanat-Schaumstoffe ver-

wendet werden, und schließlich wird in der schweizerischen Patentschrift 330 464 die Verwendung einer Zellulosefasermasse, die durch Zusatz anderer Stoffe, wie beispielsweise Magnesiumoxid, Kalk, Silikate oder Silikone in Pulver-, Lamellen-, Span- und/oder Faserform aufgelockert wurde, wobei die Zellulosefasermasse außer durch ihr Raumgewicht und ihre Porosität bzw. ihren Zugwiderstand nicht weiter gekennzeichnet ist, als Tabakrauchfiltermasse beschrieben. Zusätzlich kann dann die Oberfläche mit Kunstharzen oder anderen Stoffen überzogen werden.

Alle diese bisher üblichen Filter haben jedoch gewisse Nachteile, als die wirksamsten dieser bekannten Filter einem größeren Druckabfall als notwendig ausgesetzt sind, um eine gegebene Filtrierwirkung zu erreichen. Andererseits eignen sich viele der bekannten Filter nicht für den leichten Einschluß von gewünschten Zusätzen für die selektive Entfernung von carcinogenen oder sonstigen schädlichen Teilchen, kondensierbaren Gasen oder Flüssigkeiten aus Tabakrauch.

Ferner ist bei einigen die Herstellungsweise, z. B. Aufbringen der Filtermasse auf Kreppapierröllchen und Zusammenrollen, wesentlich umständlicher.

Die in der schweizerischen Patentschrift beschriebenen Filtermassen besitzen ferner den Nachteil, daß bei ihrer Verarbeitung in schnell laufenden Filtereinbaumaschinen die Gefahr des Abspringens oder Abbröckeins der Filtermasse besteht, wenn ihre Oberfläche nicht vorher mit bestimmten, glättenden, die Gleitfähigkeit erhöhenden Stoffen bedüst worden ist. Ferner besitzen sie keine starre Struktur, und es besteht die Gefahr, daß die darin enthaltenen Zellulosefasern, beispielsweise durch Mundfeuchtigkeit, zusammenkleben oder zusammenpappen.

Mit Hilfe des erfindungsgemäß hergestellten Tabakrauchfilters lassen sich alle diese Nachteile beseitigen.

Die erfindungsgemäßen Tabakrauchfilter besitzen eine vollkommen isotrope und zellige Anordnung der darin enthaltenen Fasern. Ferner besitzen sie die größtmögliche wirksame Aufprallfläche für Tabakrauchteilchen, kondensierbare Gase und Flüssigkeiten für eine gegebene Filterdichte und nur einen geringen Widerstand beim Zug für eine gegebene Filtrierwirksamkeit.

Es lassen sich außerdem leicht selektive oder besondere Zusätze oder Fasern in seiner Struktur gleichmäßig verteilen. Darüber hinaus lassen sie sich mühelos in modernen, schnell laufenden Filtereinbaumaschinen ohne Abspringen oder Abbröckeln der Filtermasse verarbeiten und werden durch Mundfeuchtigkeit oder andere Einwirkungen auf Grund ihrer starren Struktur nicht verformt.

Bei den erfindungsgemäßen Tabakrauchfiltern werden feinfaserige Zellulosefasern in einer aufgeblähten, vollkommen isotropen Anordnung mit einer feinen Struktur aus Zellhohlräumen befestigt, die von faserartigen Geweben umgeben ist. Die Filterherstellung erfolgt im allgemeinen dadurch, daß man eine Aufschlämmung, die die Fasern enthält, aufschäumt und die darin enthaltenen Fasern mit einem elastomeren, wasserabstoßenden Latex überzieht. Die vollkommen isotrope Anordnung der Fasern innerhalb des Filters liefert eine optimal wirksame Aufprallfläche, die dazu dient, Teilchen, kondensierbare Gase und Flüssigkeitströpfchen aus Tabakrauch und anderen Aerosolsuspensionen aufzufangen und zu sammeln. Die isotrope Faseranordnung innerhalb des Filters zwingt den Rauch, häufig die Fließrichtung zu ändern und erleichtert die Ansammlung, das Zusammenwachsen und die Absorption des suspendierten Materials. Man kann ferner feststellen, daß die erfindungsgemäße isotrope Struktur homogen ist, so daß verhindert wird, daß der Tabakrauch irgendeinen Teil der Filterstruktur aushöhlt oder umgeht. Es sei ferner besonders darauf hingewiesen, daß die erfindungsgemäß isotrope Struktur den Austritt von Rauchkondensaten in großen flüssigen Klumpen verhindert, die einen unangenehmen Lippen- und Mund-Membranenkontakt bewirken und auch auf andere Weise den Raucher belästigen. Die isotrope Filterstruktur gemäß der Erfindung führt daher zu einem Filter mit maximaler Filtrierwirksamkeit bei ausgewählten Höhen des Druckabfalls im Filterquerschnitt.

Bei der Herstellung eines brauchbaren Zigarettenfilters müssen verschiedene Faktoren im Gleichgewicht stehen, da die normalerweise bei stärker wirksamen Filtern auftretenden höheren Druckabfälle vom Zigarettenraucher nicht über eine bestimmte Grenze hinaus geduldet werden. An diesem Punkt wird der Druckabfall im Filter so hoch, daß der Raucher unzumutbare Anstrengungen aufwenden muß, um sie zu überwinden. Im Zigarettenhandel ist es üblich, den Druckabfall in einer Zigarette als Zugwiderstand zu bezeichnen, der in cm Wasser unter normalen Bedingungen gemessen wird, die den Gewohnheiten eines Durchschnittsrauchers entsprechen. Ebenso dulden Raucher keinen Filter, der die Aromasubstanzen zu wirksam entfernt oder einen fremden Geschmack in den Rauch einführt. Der isotrope faserartige Filter gemäß der Erfindung vermeidet sowohl den hohen Zugwiderstand als auch das Filtrieren oder die Einführung von Aromastoffen und führt zu einem günstigen Ausgleich dieser Geschmacksfaktoren.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Zigarettenfilters besteht darin, daß er dazu beiträgt, eine verhältnismäßig niedrige und konstante Brenntemperatur in einer Zigarette aufrecht zu erhalten. Diese Eigenschaft ist sehr erwünscht, da eine verhältnismäßig niedrige und konstante Brenntemperatur weniger Teer mit geringerer carcinogener Wirksamkeit im Tabakrauch liefert. Bei der Erklärung, wie die verhältnismäßig niedrige und konstante Brenntemperatur mit dem erfindungsgemäßen Filter erreicht wird, stellt man fest, daß der gesamte Zugwiderstand einer Filterzigarette die Summe des Filter- und Tabak-Zugwiderstands ist. In dem Maße, wie der Tabak verbraucht wird, nehmen sowohl der Tabak- als auch der Zigaretten-Zugwiderstand ab und liefern einen verstärkten Zug, der zu einer erhöhten Brenntemperatur führt. Mit dem erfindungsgemäßen Filter wird jedoch ein Ausgleich getroffen, da bei einer Abnahme des Tabak-Zugwiderstands der Filter-Zugwiderstand Infolge des aufgefangenen und absorbierten Materials zunimmt, so daß der gesamte Zugwiderstand der Zigarette fast konstant bleibt.

Zwar bilden die feinfaserigen Fasern des erfindungsgemäßen Filters eine Bindung, wenn sie in der oben erwähnten isotropen Stellung aufgeschäumt werden, doch wurde gefunden, daß diese natürlichen Bindungen durch die beim normalen Rauchen vorliegende Feuchtigkeit zerbrochen werden. Bei der 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. Gleichzeitig 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 vorliegt. 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 Filtere'inheiten 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 Filte.r 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-

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styrol gepfropfte Zellulosefasern, Zelluloseacetat- Styrol-Butadien-Latex, der Zusatz des Harzes zuerst

fasern u. dgl., in Wasser aufgeschlämmt und mecha- zur Gerinnung des Latex führt und ein weiterer Harz-

nisch verfeinert. Die mechanische Verfeinerung zu zusatz den Latex wieder peptisiert. Dieser weitere

feinfaserigen Fasern kann man in jeder mechani- Harzzusatz zur erneuten Peptisierung des Latex wird

sehen Verfeinerungsanlage mit Vorrichtungen zur 5 bevorzugt, wobei der Latex durch Zusatz eines ober-

Steigerung der Feinfaserigkeit anders als durch flächenaktiven Mittels, z. B. Alkylenbenzolsulfonat,

Schneiden der Fasern erreichen. Wie bereits oben in der folgenden Schaumbildungsstufe zum Gerinnen

erwähnt wurde, ist eine Behandlung zur Erzielung gebracht wird.

von Feinfaserigkeit erwünscht. Mechanische Ver- Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der feinerungsanlagen mit abgestumpften Schneidrändern io Erfindung wird die Aufschäumungsstufe so durchwerden daher besonders bevorzugt, um die Feinfase- geführt, daß man etwa 0,01 bis etwa 0,2 °/o, vorzugsrigkeit zu erreichen. weise 0,05 %, bezogen auf das Gewicht der Auf-Gemäß der Erfindung wird die Verwendung von schlämmung, eines oberflächenaktiven Mittels zu der Fasern aus Baumwollabfall bei der Herstellung der Melamin-Formaldehyd-, Styrol-Butadien behandelerfindungsgemäßen Filter bevorzugt und die Fein- 15 ten Faserauf schlämmung gibt, obwohl auch größere faserigkeitsverbesserung bei der Faserbindung, die oder geringere Mengen des oberflächenaktiven Miteine günstige Herabsetzung der, Harz- und Latex- tels verwendet werden können, als zur Herbeiführung zugabe erlaubt, wird bei jeder Vergrößerung der der gewünschten Schaumbildungswirkung notwendig Feinfaserigkeit bis herunter zu einem Mahlgrad von sind.

88° SR (Schopper-Riegler) festgestellt. Unter diesem 20 Die Auswahl des als Schaummittel verwendeten Wert führt ein übermäßiger Faserschnitt zum Ver- oberflächenaktiven Mittels ist jedoch von dem verlust der Produktzugfestigkeit oder zur Kohäsion. Es wendeten Latex- oder Latex-Harz-System abhängig, wurde gefunden, daß das Schlagen bis zu einem Bei dem bevorzugten Melamin-Formaldehyd-, Styrol-Mahlgrad von etwa 32° SR mit den üblichen mecha- Butadien-System ist z. B. ein nichtionisches Schaumnischen Verfeinerungsanlagen vom Standpunkt der 25 mittel, ζ. Β. Dodecyldimethylaminoxid (DDAO) Bindefestigkeit mit minimalen Mengen von Harz und wegen seiner geringen Schaumwirkung unerwünscht. Latex bevorzugt wird. Verwendet man andererseits das wasserfeste Harn-Die feinfaserigen Fasern, die sich noch in auf- stoff-Formaldehyd-Harz an Stelle des Melamingeschlämmter Form mit einer Konsistenz von etwa Formaldehydharzes bei der bevorzugten Ausführungs-1,5 % befinden, werden gemäß einer Ausführungs- 30 form, so wird DDAO das bevorzugte Schaummittel, form der Erfindung mit etwa 0,2 bis etwa 2,0 °/o, Wie bereits oben erwähnt, hängt die Art des vervorzugsweise 0,3 °/o, bezogen auf das Fasergewicht wendeten Schaummittels von der Art des Harzes und eines Formaldehyd-Addukts, wie sie bei der Herstel- der Latexmasse ab. Im allgemeinen werden jedoch lung von wasserfesten Papieren verwendet werden, oberflächenaktive Mittel vom anionischen Typ bez. B. Melamin-Formaldehyd, behandelt. Auf die 35 vorzugt und gewöhnlich werden oberflächenaktive Melamin-Formaldehyd-Behandlung folgt der Zusatz Mittel der Alkylbenzolsulfonatgruppe verwendet, die von etwa 1,0 bis etwa 20,0 °/o, vorzugsweise 1,5 %, brauchbar sind, das heißt, die gewünschte beständige bezogen auf das Fasergewicht, von elastomerem was- Schäumwirkung zeigen.

serabstoßenden Latex, vorzugsweise Styrol-Butadien- Gemäß anderen Ausführungsformen der Erfindung Latex, zur Faseraufschlämmung. Zwar wird das zum 40 können Schaummittel, ζ. B. Natriumlaurylsulfat, die Gerinnen des Latex verwendete, wasserfeste Harz in weniger beständige Schaumsysteme bilden, vorteilhaft der oben erwähnten bevorzugten Ausführungsform verwendet werden, wenn ein dichterer, weniger der Erfindung der Aufschlämmung vor dem Zusatz durchlässiger Filter hergestellt werden soll. Schaumdes Latex zugesetzt, doch kann man den Latex und mittel, die weniger beständige Schaumsysteme liefern, das Gerinnungsmittel auch gleichzeitig der Papier- 45 sind ebenfalls geeignet, wenn das fertige Filterbreiaufschlämmung zusetzen. Der Latex' und das produkt direkt gegossen oder ausgepreßt werden soll, Harz können der Aufschlämmung in jeder Reihen- ohne daß nach dem Trocknen eine Preßstufe erfolge zugesetzt werden, oder die beiden können unter forderlich ist.

Bildung einer besonderen Aufschlämmung vereint Nach oder während des Zusatzes des oberflächenwerden, die dann der Faseraufschlämmung zugesetzt 50 aktiven Schaummittels zur Aufschlämmung wird der wird. Das letztgenannte Verfahren, bei dem die Auf- Aufschlämmung durch Erhitzen, Rühren, Schlagen, schlämmung aus dem Latex und dem Gerinnungs- Blasen oder anderer Mittel Luft oder ein anderes mittel gesondert hergestellt wird, kann bevorzugt inertes Gas zugesetzt, um die Bildung eines Schaumwerden, da es eine verbesserte Regelung der Teil- systems mit einem Volumen etwa des 1,5- bis etwa chengröße bei der Gerinnung des Latex erlaubt. 55 3,0fachen des Aufschlämmungsvolumens herbeizu-Wie bereits erwähnt, läßt sich der Latex auch mit führen. Bei der bevorzugten Ausführungsform der anderen Mitteln zum Gerinnen bringen, wie z. B. Erfindung wird ein Turbinenpropeller dazu verwendurch Verwendung von zwei oder mehreren Latices, det, um das Aufschlämmungssystem auf etwa das die gegenseitig unverträglich sind, z. B. durch Ver- 2,5fache seines Aufschlämmungsvolumens aufzuwendung eines Vinylchloridlatex mit einem Acryl- 60 schäumen.

nitrillatex. Latexmassen lassen sich auch durch an- Das Schaumsystem wird dann ausgepreßt oder in

organische Salze, wie z. B. Aluminiumchlorid (ins- die gewünschten Filterformen gegossen und zu einer

besondere bei Verwendung in Verbindung mit Dichte von 8 kg/cbm bis etwa 96 kg/cbm, vorzugs-

Carboxymethylzellulose) und Cersulfat oder orga- weise etwa 16 kg/cbm, getrocknet. Für die Verwen-

nische Polyamine, ζ. B. Triäthylentetramin, zum 65 dung in Tabakrauchfiltern wird das isotrope zellige

Gerinnen bringen. Fasersystem getrocknet oder getrocknet und zu einer

Es wurde ferner gefunden, daß bei Verwendung Dichte von etwa 80 kg/cbm bis etwa 128 kg/cbm,

von Melamin-Formaldehydharz zum Gerinnen des vorzugsweise 112 kg/cbm, gepreßt. Offensichtlich

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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 % 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 % 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 °/o, 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 Rauchvon 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 angegeumfassende 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 - R_auch_wert_e·

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 50 —

Durchführung der Erfindung. Gesamtzurückhaltung

von Teilchen 57,0 % 51,3 %

Beispiel: Zurückhaltung der nicht

flüchtigen Teilchen 52,9 % 47,4 °/o

100 Gewichtsteile Fasern aus gebleichten Baum- 55 Zurückhaltung

wollabfallfasern wurden in Wasser bei einer Faser- w;™tin <;i 3 o/„ at. q o/„

dichte von 1,5 °/o aufgeschlammt. Die faserhaltige _.. .

Aufschlämmung wurde dann in eine Schlagmaschine , ^l ^erS^ewJp^nt

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 Weiten 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 °/o 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

Patentansprüche:

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 88° SR zerkleinert, und auf eine Faserdichte von etwa 1,5 % bringt, der Aufschlämmung ein Gerinnungsmittel, vorzugsweise, bezogen auf das Gewicht der Fasern, etwa 0,2 bis etwa 2,0 % eines wasserfesten Harzes, etwa 1,0 bis etwa 20,0% mindestens eines elastomeren wasserabstoßenden Latex sowie, bezogen auf das Gewicht der Aufschlämmung, etwa 0,01 bis etwa 0,2 °/o eines oberflächenaktiven Mittels zusetzt, die Aufschlämmung auf etwa das 1,5- bis etwa 3,0fache des ursprünglichen Volumens aufschäumt, den Latex vor oder während des Aufschäumens zum Gerinnen 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 Dichte von etwa 80 bis 128 kg/cbm verpreßt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Zellulosefasern Baumwollabfallfasern verwendet, deren Aufschlämmung man mechanisch auf einen Mahlgrad von etwa 32° SR zerkleinert und auf eine Faserdichte von etwa 1,5 % bringt, der Aufschlämmung, bezogen auf das Gewicht der Fasern, etwa 0,3 % des wasserfesten Harzes, etwa 1,5 % des Latex sowie, bezogen auf das Gewicht der Aufschlämmung, etwa 0,05 ⁰Zo des oberflächenaktiven Mittels zusetzt, die Aufschlämmung auf etwa das 2,5fache des ursprünglichen Volumens aufschäumt, die gebildete isotrope zellig Faserstruktur vergießt und im aufgeschäumten Zustand auf eine Dichte von etwa 16 kg/cbm trocknet und anschließend zu Tabakrauchfilterkörpern mit einer Dichte von etwa 112 kg/cbm verformt und preßt.