DE1692945C3 - Aus gesinterten Kunststoffteilchen bestehendes Rauchfilter, insbesondere für Zigaretten, und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents
Aus gesinterten Kunststoffteilchen bestehendes Rauchfilter, insbesondere für Zigaretten, und Verfahren zu dessen HerstellungInfo
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Description
Ferner wird in diesen die durchgehenden Rauchkanäle begrenzenden Vertiefungen infolge der hydrophoben
Eigenschaften des Kunststoffschaums das Tabakrauchkondensat, welches bekanntlich einen erheblichen
Gehalt an Wasser aufweist, in Form kleiner Tröpfchen
festgehalten und damit aus dem Rauch ausgeschieden, wobei ein Zusammenlaufen der einzelnen Kondensattröpfchen
durch die vorkragenden spitzwinkligen Abgrenzungen der muldenartigen Vertiefungen verhindert
wird, d. h. die freien Querschnitte der eigentlichen Rauchdurchgangskanäle während des gesamten Abrauchvorganges
der Zigarette im wesentlichen unverändert bleiben.
Ein besonderer Vorteil des neuen Filters beruht darauf, daß sich die zusammengesinterten Kunststoffschaumteilchen
während des Rauchvorganges statisch aufladen, d. h. sich ein elektrostatisches Feld aufbaut, in
welchem die Aerosolteilchen des Tabakrauchs ihrer elektrischen Ladung entsprechend gebunden werden.
Dieses elektrostatische Feld bleibt, nachdem es einmal aufgebaut ist, während des gesamten Abrauchvorganges
der Zigarette bestehen, weil, wie bereits bemerkt, die oben erläuterte Feinstruktur des Filters die Bildung
eines zusammenhängenden Films, über den elektrische Ladungen abgeführt werden könnten, aus den in den
Vertiefungen, die die durchgehenden Rauchkanäle begrenzen, festgehaltenen Feinsttröpfchen verhindert.
Diese neuartige Wirkung des den Gegenstand der Erfindung bildenden Filters berührt auf der Differenz der
Dielektrizitätskonstante der Kunststoffschaumteilchen und des durchströmenden Mediums, des Tabakrauchs,
und wird mit Erhöhung dieser Differenz immer besser, sodaß es sich als zweckmäßig erweist, für die Herstellung
des Filters Kunststoffschaum beziehungsweise -Schaumteilchen, die eine möglichst hohe solche Differenz
ergeben, zu verwenden.
Als Ausgangsstoffe für die Herstellung des neuen Filters sind praktisch alle thermoplastischen Kunststoffe,
die verschäumbar sind, geeignet. In besonders vorteilhafter Weise eignen sich vornehmlich Polystyrol, aber
auch Polyurethane, Polyolefine, Polyamide und Polysaccharidester für sich oder in Mischung miteinander,
wobei im Falle der Verwendung von Mischungen dafür Sorge zu tragen ist, daß deren Komponenten etwa gleiche
Erweichungstemperaturen besitzen.
Der für die Filterwirkung günstigste Porendurchmesser des aus den Schaumstoffteilchen gebildeten Sinterkörpers
liegt bei etwa 0,1 mm und die Größe der Schaumstoffteilchen bei größenordnungsmäßig 0,1 bis
1,0 mm, vorteilhaft bei 0,3 bis 0,6 mm.
Außer durch die Teilchengröße, bis auf die der Schaum zerrieben wird, und dessen Porigkeit kann der
Zugwiderstand des fertigen Filterkörpers auch durch zweckentsprechende Maßnahmen bei seiner Herstellung,
insbesondere Bemessung und Einwirkungsdauer der Sintertemperatur sowie der Art der Wärmeübertragung
beeinflußt werden.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung kann das durch Zusammensintern der Teilchen
hergestellte Filter auch aus einer Mischung von zerricbenen Kunstschaumstoffteilchen mit Kunststoffgranulaten
von zweckentsprechend zu wählender Korngröße bestehen, wobei dann aber vorzugsweise der Anteil der
Schaumstoffteilchen in der Mischung überwiegt, so hat sich beispielsweise, insbesondere vom Gesichtspunkt
der Verarbeitung, eine Mischung aus vier Teilchen Polystyrolschaumteilchen mit einem Teil Polyäthylengranulat
als geeignet erwiesen, wobei aber die Erfindung keineswegs auf die Innehaltung dieses Mischungsverhältnisses
beschränkt ist
Die Selektivität des neuen Filterkörpers kann in erwünschter Richtung zusätzlich beeinflußt werden. So
ist es möglich, als Schaumstoffe Copolymere mit basischen oder sauren Gruppen zu verwenden, um durch
deren Wirkung dem Tabakrauch saure oder basische Bestandteile zu entziehen.
Auch die gemeinsame Verwendung von Copolymeren mit sauren und basischen oder sowohl sauren als
auch basischen Gruppen in der Ausgangsmischung ist möglich, weil in dem fertigen Filterkörper diese Komponenten
in ihrer Lage fixiert sind und deshalb voneinander unabhängig wirken können.
Wegen der außerordentlichen Feinheit der das Ausgangsmaterial
bildenden zerriebenen Schaumstoffe sind die neuen Filter besonders geeinget dafür, ihnen
als solche bekannte und bei Zigarettenfiltern verwendete feinstkömige Adsorptionsstoffe von großer Oberfläche,
wie Aktivkohle, Kieselsäuregel oder Aluminiumoxyd für sich oder gemeinsam einzuverleiben, die der
Ausgangsmasse zugesetzt und durch das Sintern, ohne daß sich ihre aktive Oberfläche wesentlich verringert,
fest in das Gefüge des Filterkörpers eingebaut werden.
Die Herstellung des neuen Filters erfolgt beispielsweise dadurch, daß ein aus den zerriebenen Kunststoffschaumteilchen,
gegebenenfalls in Mischung mit den anderen in Betracht kommenden Komponenten, bestehender
Strang aus dem Granulat von dem des fertigen Filters entsprechenden Querschnitt in einem durch diesen
voll ausgefüllten Führungsrohr von entsprechendem Querschnitt durch eine die Schaumstoffteilchen
auf die Sintertemperatur erwärmende Beheizungsvor-' richtung von im Hinblick auf die Fortbewegungsgeschwindigkeit
des Stranges und dessen Zusammensetzung eine ausreichende Verweilzeit ergebender Länge
hindurchgeführt, gekühlt und in bekannter Weise in Abschnitte zerlegt wird.
Als besonders vorteilhaft kann es sich erweisen, den Strang anschließend an den Sintervorgang einer kurzfristigen
nur auf die Außenschicht des Filters wirkenden Erhitzung auszusetzen, die z. B. durch ein nachgeschaltetes
beheiztes Profilwalzenpaar erfolgt und durch deren Einwirkung die Oberfläche des Filters zu einer
dichten Haut verschweißt wird.
Auch für die Flavorisierung besitzt das neue Filter wesentliche Vorteile, weil die in den unendlich zahlreichen
innerhalb des Filterkörpers vorhandenen Stauräumen enthaltenen Aromastoffe, solange das Filter nicht
von Rauch durchströmt wird, weitergehend geschützt sind und auch bei längerer Lagerung einer mit einem
solchen Filter versehenen Zigarette erhalten bleiben. Diese Wirkung beruht auch darauf, daß durch das Vorhandensein
der Stauräume die Ausbildung stabiler Gleichgewichte zwischen den flavorisierenden Stoffen
in ihrer festen und ihrer dampfförmigen Phase ermöglicht wird.
Das neue Filter kann nicht für sich, sondern auch in Kombination mit einem herkömmlichen z. B. Acetatfädenfilter
oder auch einem gleichartigen Filter in hintereinander oder parallel zueinander gestalteter Anordnung
verwendet werden, um hierdurch die Filterwirkung weiter zu verbessern, beziehungsweise selektiv zu
beeinflussen.
Claims (9)
1. Aus gesinterten Kunststoffteilchen bestehendes Rauchfilter, insbesondere für Zigaretten, da- s
durch gekennzeichnet, daß die Kunststoffteilchen
durch Zerreiben von thermoplastischem, hydrophoben Kunststoffschaum auf kleinste Teilchengröße
entstanden sind.
2. Rauchfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Porengröße des Filterkörpers durch entsprechende Bemessung der Teilchengröße
des Kunststoffschaames auf etwa 0,1 mm eingestellt ist
3. Rauchfilter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchengröße des Kunststoffschaumes
0,1 bis 1,0 mm, vorzugsweise 03 bis 0,6 mm beträgt
4. Rauchfilter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangsmateria) zerriebener
Schaum eines Kunststoffes aus der Gruppe der Polystyrole, Polyolefine, Polyurethane, Polyamide oder
Polysaccharidester, vorzugsweise Polystyrol, für sich oder in Mischung mit im wesentlichen gleichen
Erweichungstemperaturen der Komponenten verwendet wird.
5. Rauchfilter nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsmaterial außer den
Kunststoffschaumteilchen Kunststoffgranulate enthält
6. Rauchfilter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gemisch der Gehalt an
Schaumstoffteilchen wesentlich höher als der an Kunststoffgranulaten ist
7. Rauchfilter nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die dem Ausgangsmaterial zugesetzten und derart beim Sintern fest in das Gefüge
des Filterkörpers eingebauten chemosorptiv-wirksamen
Substanzen saure und/oder basische Gruppen enthalten.
8. Verfahren zur Herstellung von Rauchfiltern nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß ein aus den zerriebenen Schaumstoffäden bestehender Strang von dem
des fertigen Filterkörpers entsprechenden Querschnitt in einem durch diesen voll ausgefüllten Führungsrohr
von entsprechendem Querschnitt durch eine die Schaumstoffteilchen auf die Sintertemperatur
erwärmende Beheizungsvorrichtung von im Hinblick auf die Fortbewegungsfeschwindigkeit des 5c
Stranges und dessen Zusammensetzung eine ausreichende Verweilzeit ergebender Länge hindurchgeführt,
gekühlt und in bekannter Weise in Abschnitte zerlegt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß anschließend an das Zusammensintern der Schaumstoffteilchen beziehungsweise gegebenenfalls
der Mischung von solchen mit Kunststoffgranulaten eine kurzfristige nur auf die Außenschicht
des Filterkörpers wirkende Erhitzung des zusammengesinterten Stranges durch eine zweckentsprechende
Beheizvorrichtung, wie ein beheiztes Profilwalzenpaar, durch deren Einwirkung die
Oberfläche des Filterkörpers zu einer dichten Haut verschweißt wird, erfolgt.
Die Erfindung bezieht sich auf ein aus gesinterten Kunststoff teilchen bestehendes Rauchfilter, insbesondere
für Zigaretten, und richtet sich ferner auf ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Es ist bereits bekannt durch Sintern von kugeligen oder auch spratzigen Teilchen au» Kunststoff Rauchfilter
herzustellen. Auch gehört es zum Stande der Technik,
Schäume von hydrophobem Plastikmaterial als Filter für Tabakrauch einzusetzen.
Um zu einem wirksamen Rauchfilter zu kommen, reicht es aber nicht aus. Teilchen aus Kunststoffmaterial,
die durch Zerreiben von Kunststoffschäumen entstanden sind, zu einem Füterkörper zusammenzusintern,
der wegen der Struktur der Schäume zwangsläufig eine größere Oberfläche aufweisen würde.
Es geht nämlich nicht nur darum, größere Oberflächen zu erzeugen, die für das Absorptionsvermögen
eines Stoffes von Bedeutung sind, sondern darum, diesen Oberflächen eine bestimmte Struktur zu geben,
weil der Tabakrauch nicht nur ein Gas oder Gasgemisch ist, sondern eine Vielzahl von an sich unerwünschten
Schwebeteilchen enthält, die sich zwar auch an großen Oberflächen niederschlagen würden, jedoch
nicht in dem Umfang, der erwünscht ist.
Aufgabe der Erfindung ist es somit die im Tabakrauch enthaltenen unerwünschten Schwebeteilchen
möglichst vollständig auszuscheiden. Diese Aufgabe ist allein durch die Verwendung von Schäumen oder zusammengesinterten
Filterkörpem nicht lösbar.
Die Aufgabe läßt sich aber lösen, wenn erfindungsgemäß die Kunststoffteilchen durch Zerreiben von thermoplastischem,
hydrophobem Kunststoffschaum auf kleinste Teilchengröße entstanden sind. Dann entstehen
nämlich halbkugelige oder muschelige Strukturen, wobei überraschend ist, daß solche muscheligen Strukturen
beim Zerreiben trotz der hierfür erforderlichen Kräfte noch erhalten bleiben. Es ist außerdem überraschend,
daß diese muscheligen Strukturen auch beim Zusammensintern der einzelnen Teilchen erhalten bleiben,
so daß tatsächlich im Endergebnis durch das Zusammensintern von Teilchen, die durch Zerreiben von
Schaumstoffkörpern entstanden sind, eine Filterstruktur entsteht, die insbesondere die Schwebeteilchen aus
dem Rauch abfängt und damit erstmalig die Schaffung eines Filters ermöglicht, das auf die wesentlichen unerwünschten
Bestandteile im Tabakrauch anspricht.
Das in dieser Weise hergestellte raumbeständige Filter weist eine durch die Teilchengröße, auf weiche der
Kunststoffschaum durch das Zerreiben zerkleinert wird, gegebene wirksame von dem hindurchgesaugten
Rauch bestrichene denkbare große, eine entsprechend hohe Filterwirkung ergebende aktive Oberfläche auf,
die aus den Wandungen der im Zuge der Herstellung des Filters in diesem gebildeten vielfach verwinkelten
die gesamte Filteriänge ohne Unterbrechung durchlaufenden Kanälen gebildet ist. Diese Wandungen bestehen
in aus den im folgenden zu erläuternden Gründen besonders vorteilhafter Weise aus einer außerordentlich
großen Zahl von voneinander durch spitzwinklig vorkragende Abgrenzungen getrennten muldenförmigen
Vertiefungen, durch welche ständig erneute Durchwirbelungen des Rauches bewirkt werden, als deren
Folge nicht nur praktisch jedes Rauchteilchen in Kontakt mit einem adsorbierenden Flächenbereich gelangt,
sondern auch dadurch, daß die gebildeten Kondensatsteilchen mit den Aerosolteilchen zusammenprallen, die
mechanische Kondensationswirkung weiter verbessert wird.
Applications Claiming Priority (2)
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DE1692945A1 DE1692945A1 (de) | 1972-03-30 |
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