DE1517298A1 - Zigarettenfilter - Google Patents

Description

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Beschreibung zu der Patentanmeldung

Po LORILLARD COMPANY, 200 East 42nd Street, Hew York, New York, U₀S.A.

betreffend
Zigarettenfilter.

Die Erfindung bezieht sich auf Zigarettenfilter mit einem Gehalt an absorbierenden Stoffen, wie Aktivkohle oder Holzkohle, die den Zweck haben, dem Tabakrauch unerwünschte Bestandteile zu entziehen, welche die Ciliartätigkeit ungünstig beeinflussen und den Respirationstrakt reizen.

■Aktivkohle und Holzkohle sind seit längerer Zeit als ausgezeichnete Absorptionsmittel für schädliche oder giftige Bestandteile von Gasen bekannt und werden auf den verschiedensten Gebieten als Füllung oder

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Einsatz für Filter benutzt. Gewöhnlich ist dabei die Aktivkohle als Packung in einem durchlöcherten Zylinder oder Kanister untergebracht, durch welchen die Gase hindurchstreichen, wobei ihnen die unerwünschten Bestandteile entzogen werden.

Es wurde bereits vorgeschlagen, Aktivkohle oder ^Tiolzkohle in Form von leicht zu handhabenden Briketts oder Preßstücken herzustellen, indem man die Kohlejrner mittels eines wärmehärtbaren Harzes in verhältnismässig geringer Menge derart bindet, daß noch eine verhältnismäßig große Oberfläche freibleibt, an welcher die unerwünschten Bestandteile der Gase absorbiert werden. Es wurde auch bereits vorgeschlagen, Aktivkohle oder Holzkohle in kleineren Filtern, z.B. in Zigaretten- oder Pfeifenfiltern, zu

gewisse
verwenden um/Bestandteile, z.B. Phenolverbindungen oder Teerstoffe, aus dem Tabakrauch auszuscheiden, die man zur Zeit für besonders schädlich hält.

Bei der Herstellung von Zigarettenfiltern traten jedoch beträchtliche Schwierigkeiten auf, die sowohl auf der Natur der Aktivkohle an sich, als auch darauf beruhen, daß es schwierig ist, sie in verhältnismäßig kleinen Filtermundstücken unterzubringen. So hat man beispielsweise vorgeschlagen, eine gewisse Menge Aktiv- oder Holzkohle im Filter mittels Pfropfen aus

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!Faserstoffen, die an den beiden Enden der rohrförmigen Umhüllung des Mundstückes eingesetzt waren, festzuhalten. Ein derartiges Filter fühlt sich jedoch für den Raucher ungewohnt an, da seine Beschaffenheit nicht überall gleich ist, d.h. die Pfropfen aus \/atte oder anderen Faserstoffen naben eine andere Kompressionsfähigkeit als die dazwischenliegende körnige Masse. Die närteren Sorten der härtbaren Harze sind zum Binden der Kohle teilchen praktisch nicht alle verwendbar; derartige harte Filter würden vom taucher abgelehnt, da sie nicht die gewohnte Weichheit und Zusammendrückbarkeit aufweisen. Außerdem sind diese früher vorgeschlagenen Arten von aittivkohlehaltigen Filtern mtt schwierig herzustellen.

Demgegenüber gleichen die erfindungsgemäß hergestellten Filtermundstücke mit Aktiv- oder Holzkohle im üefüge und in ihrer Zusammendrückbarkeit ganz den bisher benutzten Filter- des faserföraigen Typs und entsprechen daher den Anforderungen des Tauchers; trotzdem sind die Filter nach der Erfindung jedoch selbsttragend und es besteht beim Gebrauch keine Gefahr, daß sie abbröckeln oder aufgehen, so daß dem Haucner Kohlekörner in den lüund kommen.

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Die erfindungsgemäßen Filter bestehen hauptsächlich aus Aktivkohle oder Holzkohle, wobei die Kohlekörnchen mittels eines elastomeren, thermoplastischen Bindemittels untereinander verbunden sind} dabei sind a. ' die Verbindungsstellen so klein, daß die oberfläche aer mit dem hauch in Berührung kommenden Kohlekörnchen groß genug ist, um die notwendige Absorptionskrt.ft aufzuweisen und überdies sind die Körnchen derart miteinander verbunden, daß die Möglichkeit einer leichten Verscniebung gegeneinander Desteht, so daß des filter eine gewisse Elastizität aufweist.

Die Herstellung der erfindun^sgemäßen Zigarettenf Liter kai.n auf einer verhältnismäßig einfachen Vorrichtung mit hoher .Produktionsgeschwindigkeit erfolgen, so daß man auf wirtschafi,liche Art zu einem besonders gut verwendungsfähigen und einneitlichen Produkt kommt.

Die Erfindung sei nun anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Pig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Vorrichtung, auf der Zigarettenfilter mit Aktiv- oder Holzkohle kontinuierlich hergestellt werden könnenj

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Fig.2 zeigt die Art, wie die eine i'i darstellenden Kühlekörner aneinander gebunden sind und

Pig, 5 stellt einen an einer otelle geöffneten Abschnitt eines kontinuierlich nergestell ten Filterstabes nacn der Erfindung dar.

Aus dem in Fig. 1 wiedergegebenen Herstellungsschema ist eroichtlich, daß die Filter nach der Erfindung auf den üblichen Vorrichtungen kontinuierlich hergestellt werden können. Hierbei wird zunächst ein kontinuierlicher Filter3tab erzeugt, der dann in einzelne Abschnitte zerschnitten wird, die in der Dicke den .Einsätzen für Zigarettenfiltern entsprechen und eine Länge von etwa 2 bis 20 mm aufweisen können.

In Fig. 1 bedeutet 10 einen Trichter, aus dem über ein Zuteilgefäß 11 Aktivkohle oder Holzkohle in ein Mischgefäß 14» z.B. einen Banbury-Miseher, überführt wird. Die Kohle wird darin mit einem feinpulverigen

thermoplastischen Binder gemischt, der aus dem Vorratstrichter 12 über das Zuteilungsgefäß \t> in den Mischer 14 aufgegeben wird. Der Binder kann ein natürliches oder synthetisches Harz, ein wachsartiges Material oder

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dgl. sein, -.vie ζ.3. t'ulyvinylucetat, Polyvinylalkohol, Polyäthylen, Polypropylen Polyvinyliaenace:.a.t, natürlicher Jummi oder ein natürliches Harz oder ■/'achs. Die in ii^. k vur^röüert dargestellten kohiexcörner ¹¹O" sina vcrzuga./eije etwas .jrcßei* aij die Teilcnen "it" des unernioplas tischen Hinders und werden mit diesen innig vermischt, so daß uie Harzteilchen so einneitlich wie möglich zwischen uen Kohlekörnern verteilt bind. Jas iieinioch wird dann kontinuierlich in einen Vorratstricnter 15 überführt, der an seine:;, unteren ^nde in eine Heizeinrichtung 16 ausläuft, welche das Geiüisch auf eine entsprechend hohe Temperatur, z.B. 1^0 - 200°,

ingt)bei xer aer ehermoplastische uinaer erweicht und schmilzt. Aus der Heizeinrichtung wird das Gemisch aus Kohlekornern und Harzteilchen in eine kontinuierlich bexriebene Ausiormungseinrichtung 17 übargefünrt, uie aus einer Kettenforia bekannter Art bestent und miteinander gegenüberliegenden hai Dzylinarischen Forcnelementen ausgerüstet ist. Die ^iasee aus Kohiekörnchen und Harzteile wird darin in zylindrische Form gebracht und leicht gepresst, so daß die erweicnten Binderteilchen an den Kohleteilchen C naften.

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jer so hergestellte Güterstau ist bereits nacn aeia Abzahlen mindestens teilweise selbsttragend und wiru. dann durch eine weitere Kühlkammer 18 geleitet, worin die Harz teilchen vollenas erhärten und uen numaehr mit 19 bezeichneten i?ilterstab völlig selbsttragend machen. Aus der Kühlkammer 18 läuft der ütab 19 in eine Übliche jjinrijntung zur Umhüllung von Zigarettenfiltern, üie unter 20 angedeutet ist una mit eine::i von der iiolle 21 abgenommenen Umhülluiio'spapier P beschickt wird. Dort wird das papier um den btab 19 herumgelegt und an seinen Kanten verklebt, so dais sich eine kontinuierliche Hülle um den ?iiterstab hez*um bildet. Hach dem Umhüllen -.vird der Stab mit Hilfe einer Schneide 22 in längere r-iiizelstücke zerschnitten, die z.ß. sechs ^iIverlangen entspi=echen und bei der Weiterverarbeitung auf Filterzigaretten in den üblichen Einrichtungen geeignet sind.

Um zu erreichen, daß das Bindemittel die Kohlekörner fest genug verbindet und sie doch gleichseitig nicht so verklebt, daß ihre Absorptionskraft ernsthaft beeinträchtigt wird, muss die Menge an thermoplastischem Bindemittel auf einem Llindestwert gehalten werden, der den oben angedeuteten Zwecken entspricht.

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Zu nie β era Zweck mischt man zwecümussigerweiae nicht uehr als 15 Gew.-$ Binder mit den Kohle teilchen

und die untere Grenze für den Binderanteil liegt bei etwa i? Gew.->j, was gerade noch eine Bindewirkung ermöglicht, bei der sich das Filter während der «/eitorverarbeitung nicht veri'ormt und nicht bröckelt. i,^rird das Aktivkohle- oder Holzkohlefilter in K_oinoination mit Pfropfen aus Fauermaterial verwendet, so ist es au]'unverständlich nicht so wicntig, das Auooröcrieln zu verhindern, so laiige duu Filter nur jie ausreichende btärke hat, um wahrend des Umhüllens und Zerschneidens selbsttragend zu bleiben.

Die Herateilung der erfindungsgernaßen Filtereinsätze ist nicht an die oben becchrieoene und in der Zeicnnung dargestellte Vorrichtung gebunden, sondern

es können auch andere Einrichtungen zum Ausformen der Filtereinsätze benutzt werden. Gegebenenfalls kann raun auch so vorgehen, daß man fertige Papierröhrchen mit einem Gemisch aus den Aktivkohle-Körnchen und den Binderteilchen füllt und daraus durch erwärmen und Abkühlen selbsttragende Filterotäbe oder gleich fertige Filter herstellt. Allerdings muß man aabei diskontinuierlich arbeiten, und dieses Verfahren ist daher unwirtschaftlicher als das oben beschriebene

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kontinuierliche Herstellungsverfahren. Im übrigen kann uaa Bindemittel auch auf andere i/eise in aie Aktivkohle eingeführt werden, beispielsweise indem man es in eineu entsprechenden medium auflöst oder suspendiert-, όο kann man zum Beispiel eine wässrige Lösung bzw. tiua pension von Polyvinylalkohol oder Polyvinylacetat auf einen Anteil der Aktivkohle aufspritzen, dei/dann mit unbehandelten Anteilen vermischt wird, so daß sich der Binder einheitlich verteilt und an den nicht mit dem Bindemittel überzogenen Kühle leuchen eine Oberfläche frei bleibt, an der aie unerwünschten Bestandteile des l'abakrauohes absorbiert weruen könne_e

In die erfindungsgemässen filter können auch noch weitere absorbierende oder reaktionsfähige Stoffe eingeführt werden, z.B. granuliertes Magnesiumoxyd^ oder Alkali- oder j^rdalkalicarbonate, welche dann aie sauren Bestandteile des Tabakrauches entfernen oder verringern.

Die Kohlekörner sind, wie bereits oben bemerkt, vorzugsweise von etwa größerem Umfang als die Binderteilchen, mit denen sie vermischt werden.

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So können die Aktivkohlekörner einen

er von u,1 bis 2mm (10-150 mesh) haben, während der Jurchmeuaer uer Bindemittelteilchen in einem Jereion von O,u4 bis 0,075 (2ou -">£*} :seah) oder weniger liefen kann, jewiaae Harze, wie PoIyvinyliuennarze, Können in kombination mit einem

lieicnraaoher, z.B. mit ^riujetin verwendet «eraeu. Bevorzugt als Bindemittel iöt rolyätnylen.

Zur Feststellung der /ilterwir/.ung aer Zigare wienfilter nach der ririinuunj .vurden einige Versuche durcngefährt, bei aenen erfindungs^eaüaa Pilterstacke von 5ni:a Län^e kombiniert v/areri ait eineni 15 i;»:a langen t Jenuioseacetatfilter von iolicher Art. χ)er der Erfindung entaprechende Abschnitt bestand aus Aktivkohle in einer Korngröße von υ,1 oi3 u,j> cun (50 -150 mesh), die aus bituminöser Konle gewonnen worden und mit 7.5 Gew.-/-» Polyätnylen gebunden v/aren. Die Analysenresultate gehen aus der ^abelle nervor:

Bestand Geile aes	killigramia je	Zigarette	entzogen, ^
xiauches	ohne Filter (Vergleichs- v/ert)	mit Filter (aog. 11DUaI- filterl
Isopren	136	0.59	57
Acetaldehya	0.92	0.38	59
Aceton	0.52	0.21	61
Acetonitril-Cyan- wasserstofl"	ο.*	υ.υ7

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ZijCare uteni'ij ter waben «ine iK;iie ^.tiGorptJo.itiiii-aft, wo Dei gleichzeitig uie x'eilcnen Bu fest E,i;eiJ,-üi'Jer verbunden sind, uaß das Filter ueini tiebrauch nie nt uefonuiert v.'iru. ^rot;; aeiner i»idt:i"uL-aiidsr:iiiit;ü.eit ist daa Filter jedoch et.vas elastisch uii-i daher etvva^ au^ammenürückbar, v/ie aies auch Tür Zi_;;arettenfilter aus Faserstoi'i'en cnarakterisliach iato Däti Fiiter kam: nocn dadurch veruesaüri v/erden, daii zd-i:-. .ie χajjierniille sit eiüei;. Kork beie.;t, so aa^ ein brfj vleieji itauatL-rn ueaüiidera beliebtes Zi_t-;--..retten- :.iund S1 üek on Lot eilt.

r'ür die r'iiter können aie veroCiiieue;i.Jteii Ai'ten von Aktivkohle ben \^i werde.·.. Jo entsieneii bei C₁IIeI swei Je AktiviLohleeorteii, iie fin" die Juoabs^rption befa-tinu.it sina, aeir« ^auon mehr niedrigsiedende üestai.uteiie als solche dorteii die für Flüssigkeiten bestimmt sind usw. Ge;i.ische-aus derartigen Konlesorten sind ebenjalls geeignet.

Die Filter bzw. Filtereinsätze nach der Erfindung werden selbö-tvorständlich in ihren Dimensionen aem

Verweiidun^ssweck mi^epasst. Das einarbeiten in Zigaretten erfolgt auf beiiannte weise mit Hilfe der üblichen Einrichtungen.

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Gegebenenfalls lassen sich die erfindungsgemäßen Kohlefilter mit Faserstoffiltern zu sogenannten "Dual"-(oder"Tripel"-)filtern kombinieren, mit denen auch die in der Tabelle aufgeführten Versuche durchgeführt wurden.

Patentansprüche

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Claims (7)

Patentansprüche

1. '■ Zigarettenfilter in Form eines mit einer Umhüllung versehenen zylindrischen Stabee aus Aktivkohlekörnern mit einem größten Durchmesser von 0,1 bis 2 mm, die untereinander verbunden sind durch ein elastomeres, thermoplastisches Bindemittel, dessen Menge dazu ausreicht, den Filterstab selbsttragend zu machen, das jedoch einen wesentlichen Teil der Kohleoberfläche freilässt.

2. Zigarettenfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Bindemittel in einer Anteilsmenge von 5 bis 15 Gewichtsprozent vorhanden ist.

3. Zigarettenfilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennz eichne t ,daß die Kohlekörner an im Verhältnis zu ihrer Oberfläche kleinen, verhältnismäßig weit auseinanderliegenden Stellen derart verklebt sind, daß gewundene Durchgänge für den Hauch freibleiben.

4. Zigarettenfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß das Bindemittel ein Polyvinylharz oder Polyäthylen ist.

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5. Verfahren zur Herstellung von Filtern für Tabakrauch nach Anspruch 1 bis Ά, daduroh gekennzeichnet , dafl man 85 bis 95 Gewiohtaprozent Aktivkohlekörner und 5 bis 15 Gewichtsprozent eines pulverisierten elastomeren thermoplastischen Bindemittels innig vermleoht, das Gemisch bis zum Erwelohen des Bindemittels erwärmt, es in der »/arme unter Druck zu einem naoh Abkühlen selbsttragenden Filterstab verformt, den man mit einer Hülle versieht und in entsprechende längsstücke zerschneidet.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivkohlekörner einen größten Durchmesser von 0,1 bis 2mm, die Bindemittel- · teilchen einen solchen von nicht mehr als υ,075 mm haben.

7. Abwandlung des Verfahrens nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß man einen l'eil der Kohlekörner mit einer Lösung des Bindemittels besprüht, sie bis zum Festwerden der Bindemitteltröpfchen trocknet und sie dann mit dem nicht vorbehandelten Aktivkohleanteil vermischt, worauf man das Gemisch gemäss Anspruch 5 verformt, den Filterstab mit einer Hülle versieht und zuschneidet.

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