DE1930435B2

DE1930435B2 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen eines filterstabes fuer zigaretten oder dergleichen

Info

Publication number: DE1930435B2
Application number: DE19691930435
Authority: DE
Inventors: John Courtnght Peans burg Va Keith Charles Herbert Char lotte N C Randall, (V St A )
Original assignee: Celanese Corp
Current assignee: Celanese Corp
Priority date: 1968-06-17
Filing date: 1969-06-14
Publication date: 1973-02-22
Also published as: FR2011118A1; NL6909132A; GB1264894A; BE734608A; CH518684A; AT296121B; DE1930435A1; US3804695A; LU58869A1; CA944648A; DE1930435C3

Description

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Für die Herstellung von Filterstäben für Zigaretten werden seit längerem Celluloseacetatfäden verwendet, so die weder den Geschmack und den Geruch des Rauches beeinträchtigen noch beim Rauchen zusammenfallen und darüber hinaus den Vorteil besonderer Selektivität gegenüber Phenol besitzen.

Bei der Herstellung dieser Filterstäbe wurden auch schon Materialbahnen verarbeitet, die zwischen Profilwalzen hindurchgeführt und damit in ihrer Längsrichtung gerillt worden waren. Im Falle von Fadenmaterial werden hierbei die gekräuselten Fäden der Fadenstränge durch Profilwalzen vorübergehend gerade gestreckt, oder es werden benachbarte Fäden gegeneinander in Längsrichtung verschoben, bzw. es werden Bahnen aus Faservlies durch Längsrillen so gepreßt, daß die Fäden sich an ihren Berührungspunkten miteinander verbinden und ein selbsttragendes Faservlies bilden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Filtern dieser Art insbesondere hinsichtlich der Druckabfallwerte ein besonders gleichmäßiges Endprodukt zu schaffen. Hierbei wurde gefunden, daß es von Vorteil und besonders zweckmäßig ist, bei einer aus fortlaufenden Fäden bestehenden Materialbahn zunächst in an sich bekannter Weise einen Weichmacher auf den geöffneten und ausgebreiteten Strang aufzubringen und gegebenenfalls zu erhitzen und dann erfindungsgemäß vor dem Zusammenraffen des Stabes zu einem Filterstab den ausgcoreiteten Strang zu profilieren.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zum Herstellen eines Fiiterstabes für Zigaretten od. d^l. aus einem Strang fortlaufender Fäden aus Celluloseacetat od. dgl., durch Öffnen und Ausbreiten des Stranges, Aufbringen eines Weichmachers, gegebenenfalls Erhitzen des Stranges und nachfolgendes Zusammenraffen des Stranges zu einem Filterstab, das dadurch gekennzeichnet ist, daß vor dem Zusammenraffen zu einem Filterstab der ausgebreitete, mit einem Weichmacherauftrag versehene und gegebenenfalls erhitzte Stnig mit einer profilierten Oberfläche versehen wird. Besonders vorteilhaft ist es, den ausgebreiteten Strang mit einer Vielzahl von längslaufenden Rillen zu versehen. Die erfindungsgemäß erstrebte und erzielte besondere Gleichmäßigkeit des Produkts erweist sich als großer Vorteil im Zusammenhang mit der Zusammendrückbarkeit und dem Druckabfall der Filterstäbe, die besonders gering sind.

Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, mit der Filterstränge od. dgl. aus einem Strang fortlaufender Fäden aus Celluloseacetat od. dgl. hergestellt werden können.

Die Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit den Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 schematisch eine Vorrichtu <p, die sich für die Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung eignet, die

V i g. 2, 3, 4 ud 5 gemusterte Oberflächen, die für die Zwecke der Erfindung geeignet sind, und

Fig. 6 in 15facher Vergrößerung die mit Längsrillen versehene Materialbahn.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung, bei der ein Filter aus im wesentlichen in Längsrichtung ausgerichteten Fäden mit durchgehenden, im wesentlichen parallel zu den Fäden verlaufenden Furchen oder RiUen eihalten wird, wird ein Strang 12 aus endlosen Celluloseacetatfäden vorzugsweise mit etwa 2 bis 6 quer verlaufenden Kräuselungen pro Zentimeter, mit einem Acetylwert von 38 bis 41 %, einem regelmäßigen oder nicht kreisförmigen Querschnitt, z. B. mit einem I-, X- oder Y-Querschnitt, und einem Gesamtfilter von etwa 45 000 bis 120 000 oder mehr vom Ballen 10 abgezogen und über Führungen 14 zum Strangöffner 16 geführt. Der Strangöffner 16 hat die Aufgabe, den Gleichlauf der Kräuselungen der Einzelfäden zu beiseitigen und auf diese Weise einen Strang mit verbesserter Gleichmäßigkeit und Fülligkeit zu bilden. Bei der in der Abbildung gezeigten Vorrichtung wird ein mit einer Gewindewalze arbeitender Strangöffner 16 des Tyns verwendet, der allgemein in den USA.-Patentschriften 3 032 829 und 3 156 016 beschrieben ist. Dieser Strangöffner ist mit zwei Walzenpaaren versehen, wobei wenigstens eine Walze jedes Paares angetrieben wird. Zweckmäßig hat wenigstens eine Walze jedes Walzenpaares eine gemusterte oder profilierte Oberfläche in Form von um den Umfang laufenden oder gewindeartigen Rillen. Die Walzenpaare können je-

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doch auch verschieden sein. Beispielsweise braucht nur Walzen 26, ermöglichen die Bildung einer Vielzah

eine Walze jedes Paares gerillt zu sein. Wenn der von bleibend vertieften Stellen in der Fadenbahn. Dies«

Fadenstrang durch die Walzen läuft, werden die Ein- Walzen 26 sind im wesentlichen quer zur Laufrichtunj

zelfäden des Stranges jeweils zu verschiedenen Zeit- des Stranges angeordnet und haben parallele Achsen

punkten festgehalten, wodurch sich die relativen 5 Gewöhnlich befindet sich eine Walze des Paares übei

Stellen der Kräuselungen der einzelnen Fäden in dem laufenden Strang und die zweite Walze an dei

Längsrichtung gegeneinander verschieben. Natürlich gegenüberliegenden Seite unter dem laufenden Strang

können auch andere Strangöffner, z. B. Vorrichtungen, Die Bahn kann jedoch auch senkrecht geführt werdea

bei denen die Beseitigung des Gleichlaufs der Krause- wobei eine profilierte Walze an jeder Seite des

lungen durch Luftturbulenz oder Biegen des Stranges iq laufenden Stranges angeordnet ist. Die Walzen 26

erreicht wird, verwendet werden. können einander nachgiebig berührend oder mit ge-

Nach dem Durchgang durch den Strangöffner 16 ringem Abstand angeordnet sein. Sie müssen jedoch wird der Strang 12 durch eine Ereitstreckdüse 18 ge- so dicht beieinander liegen, daß wenigstens eine geführt, die den Strang durch Aufblasen eines oder wisse bleibende Vertiefung im Strang beim Durchgang mehrerer Luftströme zu einem flachen Band, das un- 15 durch die Walzen erzeugt wird. Die Walzen haben vorgefahr die 3- bis 8fache ursprüngliche Breite hat, aus- zugsweise einen Abstand von 0 bis etwa 0,5 mm. Bebreitet und eine weitere Trennung der Einzelfäden be- sonders bevorzugt wird ein Abstand von etwa 0 bis wirkt. Eine geeignete Breitstreckdüse ist beispielsweise etwa 0,25 mm. Der Abstand hängt natürlich von der in der USA.-Patentschrift 3 226 773 beschrieben. Je- Dicke des Stranges ab, die durch den Gesamttiter und doch sind auch andere bekannte Vorrichtungen, z. B. 20 seine Breite bestimmt ist. Die Bahnen, die durch mit elektrostatischen Kräften arbeitende Vorrich- Walzen mit dem obengenannten Abstand geführt tungen, für diesen Zweck geeignet. werden, haben eine Gesamtdicke von 0,1 bis 2,5 mm.

Der geöffnete Strang wird dann durch eine Weich- Um die Vorteile der Erfindung zu erreichen, können macher-Auftragvorrichtung 20 geführt, durch die eine die verschiedensten Muster in die Oberfläche des weichmachende Flüssigkeit, vorzugsweise ein orga- 25 Fasermaterials gedrückt werden. Dies-: Muster können nischer Ester wie Triacetin, auf die Oberfläche der aus endlosen vertieften Stellen und/oder endlosen er-Einzelfäden aufgebracht wird, um die Fäden mitein- habenen Stellen oder Stegen bestehen. Beispielsweise ander zu verkleben. Weitere geeignete Weichmacher kann ein Waffelmuster oder Steppmuster, wie es in sind beispielsweise Triäthylcitrat, Dimethyläthylphtha- F i g. 2 dargestellt ist, auf die Oberfläche der Bahn auflat und der Dimethyläther von Triäthylenglycol oder 3ⁿ gebracht werden. Bei diesem Muster können die end-Tetraäthylenglycol. Bei der in der Abbildung dar- Tosen oder die gesonderten Bereiche vertieft sein. Das gestellten Anordnung wird eine Weichmacher-Auftrag- Waffelmuster oder Steppmuster kann auch so ausvorrichtung 20 des in der USA.-Patentanmeldung gerichtet werden, daß die Kanten des Musters im 555 647 beschriebenen Typs verwendet, bei dem der Winkel zur Längsachse der Bahn verlaufen, wobei in Weichmacher durch die Wirkung der Zentrifugalkraft 35 die Oberfläche der Bahn ein Rautenmuster einaufgetragen wi,d. Die Auftragvorrichtung 20 besteht gedrückt wird, wie es in F i g. 3 dargestellt ist. Es im wesentlichen aus einem Gehäuse, einer im Gehäuse wurde gefunden, daß im allgemeinen vom Standpunkt unter dem Weg des Stranges u^d im wesentlichen quer der größten relativen Verminderung des Druckabfalls zu diesem Weg angeordneten rotierenden Scheibe, die Muster gemäß der Erfindung zu bevorzugen sind, Teilen zum Aufbringen eines Weichmachers auf die 40 die aus Rillen oder Furchen bestehen, die im wesentrotierende Scheibe und Teilen zur Rückführung des liehen parallel zur Längsachse der Bahn verlaufen. Weichmachers, der nicht am Strang haftenbleibt. Diese Längsrillen bilden vorzugsweise eine gerade Andere Auftragvorrichtungen, die sich zum Auf- Linie längs der Bahn nach Art von Ziehharmonikabringen eines WeLnmachers auf eine endlose Bahn falten, jedoch sind auch sinusförmige oder zickzackeignen, können ebenfalls f'"r diesen Zweck verwendet 45 förmige Furchen (wie sie in F i g. 4 und 5 dargestellt werden. Beispielsweise eignen sich Auftragvorrich- sind) möglich.

tungen, bei denen der Weichmacher durch Dochte Bevorzugt für die Zwecke der Erfindung werden

oder Spritzdüsen aufgebracht wird. Walzen, die in Umfangsrichtung oder schrauben-

Nach der Behandlung des Strang? mit dem Weich- förmis geriffelt sind und etwa 2 bis 32, vorzugsweise

macher kann dieser wahlweise zur Heizvorrichtung 22 50 etwa 8 bis 18 Rillen pro Zentimeter aufweisen. Die

und/oder Raffvorrichtung 24 geführt werden. Die Stege der Walzen haben gewöhnlich eine Breite vor.

Heizvorrichtung 22 hat die Aufgabe, die Temperatur etwa 0,76 bis 0,13 mm, vorzugsweise von etwa 0,38 bis

der thermoplastischen Bahn zu erhöhen und auf diese 0,2 mm. Die Rillen haben gewöhnlich eine Tiefe von

Weise die Verklebung beim Zusammendrücken zu etwa 0,89 bis 0,13 mm, vorzugsweise von etwa 0,5 bis

verbessern. Die Heizvorrichtung 22 kann allein oder 55 0,25 mm, Die Stege einer gegebenen Walze haben ge-

in Verbindung mit einer Heizquelle in den später be- wohnlich, aber nicht unbedingt eine gleichmäßige

schriebenen profilierten Walzen 26 verwendet woi den. Breite. Stege, deren Breite von der Mitte der ge-

Die Raffvorrichtung 24 dient dazu, die Breite der Bahn musterten Fläche nach außen allmählich geringer wird,

zu verringern, wodurch sie leichter verarbeitbar wird. können jedoch den Aufbau eines gleichmäßigeren

Ferner wird eine gleichmäßigere Verteilung des Weich- 60 Filters begünstigen. Ebenso kann die Tiefe der Rillen

machers erzielt, wenn der Strang 12 durch die Raff- quer zur Bahn unterschiedlich sein,

vorrichtung 24 geführt wird. Die Festigkeit der Filterstäbe kann durch Verwen-

Anschließend an die Weichmacher-Auftragvorrich- dung rechtwinkliger oder im wesentlichen rechtwinktung20 oder die Heizvorrichtung 22 und/oder die ge- liger Rillen verbessert werden, da hierbei ein Material gebenenfalls verwendete Raftvorrichtuiig 24 wird der 65 erhalten wird, das nach dem Zusammendrücken zur Strang 12 durch den Spalt von zwei Walzen 26 ge- Stabform selbsttragende, dreieckige, schwierig zuführt, von denen wenigstens eine an der Oberfläche sammendrückbare Kanäle aufweist. Der Ausdruck profiliert ist. Diese profilierten, z. B. geriffelten »im wesentlichen rechtw'nklige Rillen« bezeichnet

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Rillen, bei denen der Winkel von der Senkrechten der fläche zum Gewicht des verwendeten Materials in BeWand 0 bis 45°, vorzugsweise 0 bis 30", beträgt. Natur- ziehung steht, ist die Filterwirkung zwangläufig belich sind im Rahmen der Erfindung auch Rillen von grenzt. Die Erfindung ermöglicht die Verwendung anderer Form, z. B. halbkreisförmige, trapezförmige größerer Gewichtsmengen des Filtermaterials bei ab- oder dreieckige Rillen möglich. 5 nehmbaren Druckabfall, als dies bei bekannten Ver-

In den meisten Fällen erwies sich die Verwendung fahren möglich war, so daß eine erhöhte Filterwirkung

von geheizten Riffeiwalzen als vorteilhaft für die Er- erzielt wird. Dies wird durch die folgenden Angaben

zielung einer verbesserten Riffelung. Bei der bevor- veranschaulicht. Die bekannten Filter mit üblichen

zugten Ausführungsform der Erfindung werden daher Abmessungen, d. h. 20 mm Länge und 8 mm Durcli-

Profilwalzcn mit einer inneren Wärmequelle verwendet. io messer, enthielten im allgemeinen etwa 0,12 bis etwa

Bevorzugt werden hierbei elektrische Heizvorrich- 0,14 g des Fasermatcrials, wobei der Druckabfall etwa

tungen. Natürlich können auch andere Heizmedien, 20 bis 90 mm WS betrug, d. h. beim normalerweise

z. B. erhitzte Flüssigkeiten und Gase, für diesen Zweck annehmbaren Wert lag. Im Vergleich hierzu kann gc-

verwendct werden. Die Walzentemperaturen betragen maß der Erfindung ein Druckabfall in diesem Bereich

im allgemeinen etwa 25 bis 225'C, vorzugsweise 110 15 unter Verwendung einer Menge des Celluloscacetat-

bis etwa 16O⁰C. Diese Behandlung kann dazu aus- stranges bis zu 0,30 g oder mehr erreicht weiden. An

genutzt werden, die Querschnittsabmessungen des be- Stelle der bei bekannten Filtern beobachteten Filter-

handcltcn Materials zu verringern oder ihr verbesserte wirkung von 25 bis 55°/n >ί>¹ somit eine Filierwirkung

Verarbeitbarkeit zu verleihen, jedoch werden die Be- bis zu 65% oder noch höher bei den Filtern gemäß

dingungen so gewählt, daß sichergestellt ist, daß der ao der Erfindung unter Verwendung von Fasersträngem

Fadencharakter im wesentlichen erhalten bleibt. mit dem für diesen Zweck üblichen Titer möglich.

Die Riffelwalzen 26 haben vorzugsweise einen Noch weitere Verbesserungen sind beispielsweise mit Durchmesser von wenigstens etwa 5 cm. Besonders Bahnen mit geringerem Einzelliter pro Faden möglich, bevorzugt wird ein Durchmesser von etwa 10 bis Um maximale Filtereigcrischaften für ein gegebenes 20 cm. Die Abmessungen des gemusterten Teils der 25 Filter im Rahmen der Erfindung zu erzielen, müssen Walzen hängen natürlich in gewissem Umfange von im wesentlichen vier Variable eingestellt werden. Diese der Breite des zu strukturierenden Faserstrangs ab. Variablen sind der Titcr pro Faden, das Gewicht des Im allgemeinen genügt eine gemusterte Geamtbreite Einzelfilters, die Dichte der Bahn und die Häufigkeit von etwa 20 bis 41 cm für die meisten Zwecke. Als der Riffelung Bei diesen Parametern "cJtcn die Qren-Altcrnative zu den vorstehend genannten Heizvor- 30 zen, die oben für die Herstellung von Zigarettenrichtungen und/oder geheizten profilierten Walzen oder filtern mit einem Druckabfall innerhalb der obcnin Verbindung damit können vorteilhafte Ergebnisse genannten Bereiche angegeben wurden. Natürlich erhalten werden, wenn ein erhitzter Weichmacher auf kann der Bereich einiger dieser Parameter etwas den Strang aufgebracht wird. Ferner können gute Er- erweitert werden, wenn Filter wie Industricabgasfiltcr gebnisse erhalten werden, wenn der Strang vor der 35 hergestellt werden, deren Druckabfall außerhalb der Strukturierung mit Solvatierungsmitteln wie Aceton, obengenannten Bereiche liegt.

Methylenchlorid oder Wasser behandelt wird. Wahl- Im allgemeinen wurde festgestellt, daß die Filterweise wird die strukturierte Bahn dann über eine For- eigenschaften proportional zur Verringerung des mungsvorrichtung 2fl geführt, die im wesentlichen Titers pro Faden besser werden. Mit anderen Worten, aus einer gekrümmten oder anders geformten Ober- 40 durch eine Verringerung des; Einzeltiters wird die Oberfläche besteht, die die Gesamtbreite der Bahn ver- fläche des Fadenmaterials größer, so daß die Filterringert und ein gleichmäßigeres Endprodukt bildet. eigenschaften besser werden. Bevorzugt wird f . die

Anschließend kann der Strang einer Filterstab- Zwecke der Erfindung ein Einzeltiter im Bereich von Formvorrichtung 30 zugeführt werden, die aus der etwa 0,1 bis 5, wobei ein Einzeltiter pro Faden von strukturierten Bahn einen Filterstab formt. Der aus 45 weniger als etwa 3 den besonders bevorzugt wird. Es dieser Vorrichtung austretende Filterstab hat ist jedoch auch möglich, Produkte aus Fasern hergewöhnlich einen Durchmesser von etwa 8 mm und zustellen, die einen Einzeltiter bis 16 den haben,
wird zu Längen von etwa 60 bis 180 mm geschnitten, Das Gewicht eines einzelnen Filters einer Zigarette die sechs Filter von je 10 bis 30 mm Länge ergeben, hängt natürlich vom Gesamttii^r des Faserstranges ab, wenn sie abschließend für die Zusammenfügung mit 50 der für die Herstellung des Filters verwendet wird. Im den Tabaksäulen zerschnitten werden. allgemeinen haben die für die Zwecke der Erfindung

Die strukturierten Bahnen gemäß der Erfindung verwendeten Stränge einen Gesamtster von etwa

sind besonders gut für die Herstellung von Zigaretten- 35 000 bis 200 000 oder mehr, vorzugsweise von etwa

filtern geeignet, jedoch können sie auch vorteilhaft 60 000 bis 120 000. Filter mit üblichen Abmessungen,

für andere Filterformen, z. B. für Klimaanlagen oder 55 d. h. 20 mm Länge und 8 mm Durchmesser, die aus

für Glasfilter in der Industrie verwendet werden. Die Strängen mit diesem Gesamtster hergestellt werden,

strukturierten Bahnen können auch als Zwischen- haben im allgemeinen ein Gewicht von etwa 0,14 bis

lagen u. dgl. verwendet werden, wo eine leichte, zu- 0,34 g und bei Verwendung des bevorzugten Gesamt-

sammenhängende Struktur gewünscht wird. titers ein Gewicht von etwa 0,19 bis 0,32 g.

Es wurde bereits erwähnt, daß nur eine begrenzte 60 Das Flächengewicht ist ebenfalls ein wichtiger

Filterwirkung mit den bisher bekannten Filtern aus Faktor, der zu berücksichtigen ist, um maximale Filfcer-

Celluloseacetatsträngen erzielt wird. Diese begrenzte eigenschaften des geriffelten Filters gemäß der Erfin-

Filterwirkung ist in erster Linie auf den Druckabfall dung zu erzielen. Mit höheren Flächengewichten ist es

zurückzuführen, d. h., der Druckabfall begrenzt die möglich, größere Gewichtemengen des Materials bei

Materialmenge, die in ein Zigarettenfilter gepackt 65 einem gegebenen Druckabfall in das Filter zu packen,

werden kann. Es existiert eine lineare Beziehung jedoch geht dieser Vorteil dadurch wieder etwas ver-

zwischen der Filterwirkung und der Oberfläche des loren, daß durch die Packung mit diesen höheren

Materials, das im Filter verwendet wird. Da die Ober- Dichten die insgesamt verfügbare Oberfläche kleiner

wird. Unter Berücksichtigung dieser Faktoren wird im allgemeinen ein Flächcngcwicht von etwa 25 bis 175 g/m² gebraucht, wobei ein Hächengcwicht von etwa 50 bis 125 g/m³ bevorzugt wird. Der Ausdruck »Fläcliengev'^::hl« wird hier in dem gleichen Sinne wie in der Papierindustrie gebraucht, d. h., es ist das Gewicht cinci bestimmten Flächeneinheit der Bahn.

Die Häufigkeit der Wclluiig, d. h. die Zahl der gesonderten Stcgflächcn o^'cr erhabener Flächen pro Zentimeter Material beeinflußt ebenfalls die Filterwirkung. Im allgemeinen beträgt die Häufigkeit etwa 2 bis 32 cm. Das jeweilige verwendete Muster ist natürlich ein Faktor bei der Bestimmung der optimalen Häufigkeit. Bei den bevorzugten Längsfurchen gemäß der Erfindung cntspiiclil die Wellungshäufigkcit ucn oben gemachten Angaben für die bevorzugten Walzen.

Eis ist aus der vorstehenden Beschreibung offensichtlich, daß die obigen Parameter in einem gewissen Grade voneinander abhängig sind. Beispielsweise wird mit einem niedrigeren Einzcltiter pro Faden eine bessere Filtration bei einem gegebenen Flächengewicht erhalten. Andererseits kann der Einzeltiter konstant gehalten und die Filterwirkung durch Erhöhung des Flächengewichts verbessert werden.

Beispiele 1 bis 6

Ein gekrr-iselter Strang von Endlosfäden aus Celluloseacetat mil einem Einzeltiter von 3,3 den, einem Y-förmigci! Querschnitt und einem GcSämüiier νυιι 48 000 wurde von einem Ballen abgezogen und auf einem mit Gewindewalzen arbeitenden, vorstehend beschriebenen Strangöffner geöffnet. Eine Probe dieses geöffneten Stranges von etwa 1,2 m Länge wurde auf s einen Tisch gelegt und mit Triacetin, das mit einem Ilandzerstäubcr versprüht wurde, bis zu einem Weichmachergehalt von etwa 7 Gewichtsprozent weichgcniacht. Die wcichgcmachtc Strangprobe wurde so gefaltet, daß ein Band mit einem Flächengewicht von

ίο etwa 58 g/m² erhalten wurde. Das Band wurde gewellt, indem es kurz zwischen zwei erhitzten Riffelplatten von 8,9 ■ 17,8 cm gepreßt wurde, die 3,9 Rillen von 1,52 mm Breite und 1,52 mm Tiefe pro Zentimeter hatten. Das erhaltene gewellte Material wurde zu einem Stab gerafft, mit üblichem Papier für Filter umhüllt und auf Längen von 20 mm geschnitten. Die erhaltenen 20-mm-Filter hatten ein Gewicht von je 0,197 g und einen Druckabfall von 68 mm WS, der gemessen wurde, indem Luft in einer Menge von

«ο 18 cm³/Sek. durch das Filter gesaugt wurde. Wenn die Filter in üblichen Zigaretten eingearbeitet und die Zigaretten auf einer Maschine geraucht wurden, die alle 60 Sekunden einen zwei Sekunden dauernden Zug von 35 ml nahm, entfernten die Filter 51.9 "/„ der Schwebstoffe aus dem Rauch. Weitere Filter wurden in ähnlicher Weise hergestellt. Die erhaltenen Ergebnisse und Vergleichswerte für übliche Celluloseacetatfilter mit vergleichbarem Druckabfall sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt.

Beispiel

Titer pro Einzelfaden, den

Raumgewicht, g/m²

Zahl der Rillen pro Zentimeter ...

Temperatur der Platten, °C

Gewicht des Filter, g

Druckabfall des Filters, mm WS ..
Filterwirkung eines üblichen CcIIu-

loseacetatfilters, "/„

Filterwirkung der Probe, °/o

Beispiel 7

3,3
58

3,9
220

0,197
68

48,8
51,9

3,3 94

5,1 220

0,176 74

50,1 53,4 2,4
81

5,1
220

0.191
71

50,4
53,5

2,4
119

7,9
220

0,237
63

48,7
53,5

1,6
70
11,8
220

0,258
63

50,5
56,6

1,6
137
7,9
220
0,313
59

49,7
64,8

Ein gekräuselter Strang aus Endlosfäden aus Celluloseacetat mit einem Einzeltiter von 2,3 den, einem Y-förmigen Querschnitt und einem Gesamttiter von 99 000 den wurde von einem Ballen abgezogen und kontinuierlich auf einem modifizierten, mit Riffelwalzen arbeitendem System verarbeitet. Der mit der Riffelwalze geöffnete Strang wurde durch eine Breitstreckdüse und dann durch eine kontinuierlich arbeitende Weichmacher-Auftragvorrichtung geführt. Der weichgemachte Strang wurde durch Einführungswalzen in den Spalt von zwei Wellungswalzen eingeführt. Der weichgemachte Strang wurde aus einem lockeren Band aus im wesentlichen in Längsrichtung ausgerichteten Endlosfäden, die nicht aneinander haften, in ein zusammenhängendes gewelltes Blatt umgewandelt, indem der Strang im Spalt der Wellungswalzen zusammengepreßt wurde. Die Walzen hatten einen Durchmesser von 10,2 cm, eine Länge v_On 40,6 cm und 11,8 Rillen/cm. Die Rillen hatten eine Breite von 0,39 mm, eine Tiefe von 0,42 mm und einen eingeschlossenen Winkel von 30°. Die Walzen wurden auf eine Oberfiächentemperatur von 130⁰C erhitzt und unter einem Druck von 17,86 kg/cm Bahnbreite im Spalt betrieben. Die kontinuierlich gewellte Bahn, die ein Flächengewicht von 75 g/m² hatte, wurde durch eine konvergierende Führung einer üblichen Maschine zur Bildung von Zigarettenfiltern zugeführt und zu Filtern verarbeitet. Die Einzelfilter von 20 mm Länge und 8 mm Durchmesser wogen 0,257 g, hatten einen Druckabfall von 67 mm WS und eine Filterwirkung von 57,9 °/₀. Ein übliches Filter mit vergleichbarem Druckabfall hatte einen Filterwirkungsgrad von 49 °/₀. Die vorstehende Beschreibung befaßte sich ausschließlich mit der Herstellung von Filtern aus einem einzelnen Material, nämlich einem Celluloseacetatstrang, jedoch ist es auch möglich, gute und häufig verbesserte Filter herzustellen, indem ein oder mehrere andere Filtrationshilfsstoffe in den Strang eingearbeitet werden, bevor dieser gewellt wird. Zu diesen Materialien gehören beispielsweise Kohle, Kieselgel oder andere großoberflächige Adsorptionsmittel, körnige Polyurethane, Celluloseacetatflocken, Holzzellstoff, Flock, flüssige Zusatzstoffe und andere Adsorptionsmittel für Gase oder selektive Adsorptionsmittel. Im allgemeinen können bis zu etwr 20% dieser Materialien, bezogen auf das Gewicht des Filters, ver-

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wendet werden, wobei die bevorzugte Menge etwa 5 bis 10% beträgt. Natürlich können die vcrschiedensten Fadenmaterialien und Stränge, die die gleichen oder verschiedene Fadenmaterialien enthalten, zu geeigneten Filtern oer hier beschriebenen Art verarbeitet werden.

Filter, die nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellt werden, können als einziges Filtrationsmittel an Zigaretten verwendet werden. Natürlich ist es auch möglich, gemäß der Erfindung hergestellte Filter als Teil eines Doppclfilters oder segmentierten Filters zu verwenden. Die Filter gemäß der Ei findung sind besonders gut in Kombination mit Papierfiltern und üblichen Celluloseacetatfiltern geeignet.

Die Erfindung wurde insbesondere im Zusammenhang mit der Verarbeitung von Celluloscacetatsträngen beschrieben, jedoch können gute Filter auch hergestellt werden, indem ein Muster in die Oberfläche von Bahnen aus anderen thermoplastischen Materialien eingepreßt wird. Beispielsweise können durch Spritzspinnen hergestellte Polyolefinbahnen ebenfalls auf die hier beschriebene Weise gewellt werden, wobei Produkte erhalten werden, die zu verbesserten Filtern verarbeitet werden können. Bahnen aus kürzeren Fasern, die vor der Wellung nicht miteinander verklebt sind, z. B. ein kardierter Stapelfaserstrang, können ebenfalls der Behandlung gemäß der Erfindung unterworfen werden. Geeignete thermoplastische Matcrialien, die für die Verarbeitung zu Filtern gemäß der Erfindung in Frage kommen, sind beispielsweise die Celluloseester einschließlich der Triester mit organischen Carbonsäuren mit 2 bis 4 C-Atomen, die Polyester wie Polyäthylenterephthalat, die Polyamide, z. B. Nylon 6 und Nylon 66, die Acrylharze, insbesonderc solche mit einem Acrylnitrilgehalt von wenigstens 85%, die Polyolefine wie Polypropylen, Polyäthylen, Poly-3-methylbuten oder Poly-4-methylpenten, die Polyacetale, insbesondere solche mit wenigstens 75 Molprozent wiederkehrenden Oxymethyleneinheiten, und Copolymere und Gemische der vorstehenden Materialien in jeder geeigneten Zusammenhängenden Faserform.

Wie bereits erwähnt, ist die Filterwirkung eines Filters bei einem gegebenen Druckabfall direkt proportional der Obcrfläcliengröße des im Filter vorhandenen Filtrationsmaterials. Ein übliches 20-mm-Filter aus Celluloseacetat mit einem annehmbaren Druckabfall, d. h. 90 mm WS oder weniger, enthält Material mit einer Gesamtoberfläche von weniger als 500 cm². Andererseits enthält ein gemäß der Erfindung hergestelltes Filter eine solche Materialmenge, daß eine Oberfläche von 550 bis 1000 cm² innerhalb des annehinbaren Druckabfallbereichs von 20 bis 90 mm WS

x> vorhanden ist. Wenn Fäden verwendet werden, deren Einzelleiter im unteren hier genannten Bereich liegen, werden Oberflächen ausgebildet, die im Bereich von 750 bis 1000 cm² liegen oder bis etwa 150 bis 200% der Oberfläche betragen, die in einem üblichen Filter erzielbar ist.

Der Unterschied des Filters gemäß der Erfindung aus Celluloseacetat ist ferner ohne weiteres aus der Beziehung zwischen Filterwirkung und Druckabfall ersichtlich. Diese Beziehung wird in den vorstehenden

t° Beispielen veranschaulicht.

Es ist zu bemerken, daß Papierfilter üblicherweise in Längsrichtung gewellt werden und daß diese Talsache häufig beschrieben wurde. Es ist jedoch bezeichnend, daß diese Wellung im Papierfilter den

»5 Zweck hatte, strukturelle Steifigkeit des Filters zu erzielen. Bei der Herstellung von Filtern sowohl aus Papier als auch aus Fadenmaterial galt eine Kanalbildung innerhalb des Filters als äußerst unerwünscht, da es diese Käiialbiidung dem Rauch ermöglichte, längs eines freien, ungehinderten Weges zu strömen, ohne auf den Widerstand des Filters zu stoßen. Nalürlieh wird durch Längswellen eine Vielzahl von Kanälen für den Rauch gebildet. Es ist daher überraschend, daß die Behandlung von Fadenmaterial nach einem Verfahren, das bisher auf Papier für einen ganz anderen Zweck angewendet wurde, zu einem Produkt führt, das verbesserte Filtereigenschaften aufweist, insbesondere im Hinblick auf die Tatsache, daß eine Struktur gebildet wird, die bei der Herstellung von Filtern schon immer als nachteilig gait. Ferner konnte nicht erwartet werden, daß bei diesem Verfahren eine starke Verringerung des Druckabfalls bei nur verhältnismäßig geringer Abnahme der Filterwirkung erzielt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines Filterstabes für Zigaretten od. dgl. aus einem Strang fortlaufender Fäden aus Celluloseacetat od. dgl, durch öffnen und Ausbreiten des Stranges, Aufbringen eines Weichmachers, gegebenenfalls Erhitzen des Stranges und nachfolgendes Zusammenraffen des Stranges zu einem Filterstab, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Zusammenraffen zu einem Filterstab der ausgebreitete, mit einem Weichmacherauftrag versehene und gegebenenfalls erhitzte Strang mit einer profilierten Oberfläche versehen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ausgebreitete Strang mit einer Vielzahl von längslaufenden Rillen versehen wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, mit Mitteln zum Öffnen und Ausbreiten des Stranges, zum Aufbringen eines Weichmachers und gegebenenfalls zum Erhitzen sowie zum nachfolgenden Zusammenraffen des Stranges, dadurch gekennzeichnet, daß vor den Mitteln zum Zusammenraffen Walzenpaare, von denen mindestens eine Walze profiliert ist, angeordnet sine¹.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß beide \Valzen eines Walzenpaares profiliert sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 ooer 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzen mit Profillierungen in Form von um den Umfang laufenden oder gewindeartigen Rillen ausgestattet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzen einen Abstand bis zu etwa 0,5 mm, vorzugsweise bis etwa 0,25 mm haben.

7. Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die profilierten Walzen etwa 2 bis 32, vorzugsweise etwa 8 bis 18 Rillen pro Zentimeter aufweisen, die eine Tiefe von etwa 0,13 bis 0,89 mm, vorzugsweise 0,25 bis 0,5 mm, haben.