DE1931137A1 - Wiederhergestelltes Zigarettenfilter und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

R_n J. REYNOLDS TOBACCO COMPANY Winston-Salem, North Carolina, V.St.ν.Α.

Wiederhergestelltes Zigarettenfilter und Verfahren zu seiner Herstellung

Viele Jahre lang sind Versuche zur Herstellung von Zigarettenfilterelementen durchgeführt worden, die einerseits billig und andererseits in Hinblick auf die Entfernung einer beträchtlichen Menge an Teeren und Nikotin aus dem Rauch der Zigarette wirksam sind* Einer der Hauptfaktoren, der die Herstellungskosten von derartigen PiIterelementen beeinflußt, sind die Verluste bei Produktionsansätzen aufgrund der strengen Normen, die durch strenge Kontrollnormen in Hinblick auf die Qualität verursacht sind. Normaler-

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weise werden die hergestellten Zigaretten in Hinblick auf die Festigkeit der Verbindung des Zigarettenfilterelements mit dem iabakabschnitt der Zigarette bewertet. Für eine derartige Untersuchung von Zigaretteneinheiten wird herkömmlicherweise eine Vorrichtung verwendet, die in der USA-Patentschrift 2 951 364 beschrieben ist. Bei der Handhabung dieser Vorrichtung v/erden zwei Zigaretten mit herkömmlicher Länge ausgerichtet zusammengefügt und getestet, wobei ein doppelt langer Abschnitt von Filtermaterial zwischen den beiden Zigaretten angeordnet ist. Sin Band

P aus abdichtendem Papier wird rund um den Abschnitt des doppelt langen Filtermaterials und um die Enden von jeder der Zigaretten angeordnet. Komprimierte Luft wird durch die Einheit geleitet, um sie in Hinblick auf etwaige Leckstellen oder auf eine nicht ausreichende Verklebung des Klebmittels zwischen der Papierdeckhülle und dem Filterelementmaterial und dem Zigarettenkörper zu prüfen. Wenn die Zigaretteneinheit keine befriedigende Verklebung aufweist, wird die gesamte Einheit verworfen und der Zigarettenabschnitt wird von dem Filterabschnitt getrennte Die kurzen Fasern der verworfenen Filterelemente konnten bisher nicht zurückgewonnen oder wiederverwendet werden, da sie normalerweise nur etwa 40 mm lang sind, so daß ihnen die Festigkeit fehlt, um als brauchbares Filterstäbchen wieder hergestellt zu werden.

In der USA-Patentschrift 2 527 628 ist das Mischen von. nicht-adhäsiven Fasern, beispielsweise aus Wolle, synthetischen Kautschuken, von Asbestfasern und dergleichen, mit adhäsiven Fasern, beispielsweise Acrylharzfasern, Fasern aus Polyamiden, Celluloseacetat und dergleichen , und einem faserigen Füllstoff, wie Ton oder !Talk, beschrieben, der als anorganisches Grundmaterial oder Binde-

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mittel wirkt. In der USA-Patentschrift 3 106 501 ist das Mischen von weichgemachten und nicht-weichgemachten Cellulooeacetatfasern in verschiedenen Verhältnissen mit anderen thermoplastischen Pasern, beispielsweise verschiedenen Polyolefinen, wie Polyäthylen und Polypropylen, und djLe Verformung und Verdichtung der Mischung in Form eines Faserbündels zu einem verdichteten Stäbchen beschrieben.

In der USA-Patentschrift 2 812 796 ist eine Arbeitsweise zum Mischen eines Celluloseaoetat-Stapelkabels mit anderen Formen von Stapelfasermateriril, wie Polyvinylchloridfasern, zur Herstellung von vielfältigen Pilterkörpern beschrieben. Diese Mischung wird als brauchbar für die Herstellung von Gegenständen wie Filterelementen für Luftreiniger, Elementen vom Typ mit Docht und dergleichen beschrieben. Bei dieser Arbeitsweise ist das vorwendete wesentliche Grundrohmaterial ein Stapelkabel, das in einer Spinndüse hergestellt, gesammelt und gemäß herkömmlicher Fasertechnologie weiterverarbeitet wird. Dieses iStapelkabel wird als Bündel mit anderen Fäden zusammengefügt, mit einer Hülle, beispielsweise aus Papier, umwickelt, gehärtet und in Filterelemente segmentiert, die normalerweise etwa 20 mm lang sind.

Sowohl Stapelkabel bzw. Stapelfaserkabel als auch Kabel aus kontinuierlichen Fäden aus veruchiedenen Materialien einschließlich von Celluloseaeetatfiden sind bisher allgemein bei der Herstellung von verbundenen Segmenten verwendet worden, die für die Verwendung als Zigarettenfilter, Zigarrenfilter und dergleichen geeignet sind. Im allgemeinen werden die Fäden des Kabels nach der Entfernung aus der Spinndüseneinrichtung in Form einos gefalteten oder geordnet angeordneten Ballens gesammelt und zur weiteren

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Verarbeitung aufbewehrt. Die anschließenden Verarbeitungsschritte umfassen normalerweise ein Entwirren oder öffnen des rohen Kabels und die Trennung der Fäden des Kabels zur Bildung einer relativ dünnen Fadenschicht oder -matte. Dann schließen sich Spannen der Fäden, Kräuseln, Imprägnieren der Fadenschicht mit einem Weichmacher zur Unterstützung der Verklebung der Fäden untereinander und die Bildung eines verbundenen Stäbchens an. Dieses Stäbchen wird gebildet, indem das Faserbündel durch eine geeignete trompetenähnliche Vorrichtung geleitet wird, um die Gestalt oder Form der Fäden von einem Strang oder einer Bahn in ein kontinuierliches poröses Stäbchen aus zusammengepreßten Fäden zu verändern. In den meisten Fällen wird dieses Stäbchen erhitzt, um die Verklebung der Fäden weiter zu unterstutzen, und das Stäbchen kann vor der Lufthärtung mit einer Papierhülle umwickelt werden. Der Schlußschritt umfaßt das Schneiden des Stäbchens in kleine Segmente mit einer Länge in der Größenordnung von 20 bis 25 mm. Jedes Segment wird mit. dem Ende einer Zigarette verbunden, um als Rauchfilter zu dienen.

Gemäß den vorstehend allgemein veranschaulichten Handhabungs- und Behandlungsweisen sind zwar befriedigende Zigarettenfilter hergestellt worden, es gibt jedoch noch keine befriedigende Lösung für das Problem der Verluste bei der Hochqualitätskontrolle, die sich bei der Herstellung von Zigaretten mit Filtermundstück gemäß den hier angegebenen Arbeitsweisen ergeben.

Die vorliegende Erfindung schafft ein neues und verbessertes Verfahren zur Herstellung eines kontinuierlichen, stab» förmigen Faeerstranges bzw« Fasertaus, worin Fasern vor-

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liegen, die hauptsächlich in einer Längsrichtung orientiert sind. Diese stabähnliche Masse soll das Material von porösen, stabförmigen Zigarettenfilterelementen darstellen. Die Fasermasse, die das wesentliche Material dieses porösen, stabförmigen Zigarettenfilters darstellt, verleiht das äussere Aussehen eines Produkts, das aus einem kontinuierlichen Taumaterial gebildet ist. Jedoch sind, wie oben bereits erwähnt, die Fasern bzw« Fäden, woraus das Material des porösen stabförmigen Filters besteht, tatsächlich eine Zusammensetzung oder ein Mischprodukt, das aus geschnittenen Fasern hergestellt wird, die wegen ihrer kurzen Länge bisher als Abfall bezeichnet worden sind.

Gemäß einem Hauptmerkmal des vorliegenden Verfahrens werden mittels der erfindungsgemäßen Arbeitsweise zur Zerkleinerung bzwο Zerschneidung der verworfenen Filterelemente, die mit Papier umhüllt sein können, einzelne Faserabschnitte erhalten, die untereinander und mit länger geschnittenen Trägerstapelfasern physikalisch verkettet sind. Dies ermöglicht die Erzielung einer geplanten oder aufgebauten Fasermasse, die bei der nachfolgenden Verdichtung zu einem festen Faserstäbchen verbunden werden kann. Um diesen Verfahrensochritt genauer zu erläutern, wird darauf hingewiesen, daß bei der Zerkleinerung bzw. beim Auseinanderreissen der verworfenen Faserelemente pder

Stäbchen bei den Klebverbindungen ein Bruch auftritt, bei denen die gekräuselten Fasern in dem Fadenbündel verbunden sind, woraus die porösen stabähnlichen Abschnitte bestehen. Wenn diese Bündel einmal aufgerissen und die einzelnen Schnittfaserverbindungen aufgebrochen sind und die Fasersegmente getrennt sind, so wird beobachtet, daß diese kurzen Fasersegmente eine Reihe von Vorsprüngen darauf aufweisen. Diese Vorsprünge bestehen aus erhärtetem KJ.eb-

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material. Diese Vorsprünge entsprechen den Verbindungspunkten, bei denen die gekräuselten und in zufälliger Weise verbundenen Fasern vorher miteinander haftend verbunden waren. Wenn diese Fasern daher anschließend zusammen mit einer kleineren Menge (5 bis 25 Ϊ*) längeren unbehandelten Schnittstapelfasern, die als Verstärkung dienen, gemischt werden, so verketten oder verhaken sie an den Vorsprungstellen und verflechten sich unter unmittelbarer Verbindung mit der verstärkenden Faser. Die verstärkend© Faser wirkt somit als Rückgrat für die Fasermaterialzusammenk setzung.

Bei der Fortsetzung des Verfahrens in Hinblick auf die Bildung einer physikalischen Mischung von Schnittfasermaterial wird dann eine Matte aus derartigen Fasern hergestellt, die durch die oben erwähnten physikalischen Verkettungseigenschaften zusammenhält. Diese Arbeitsweise zur Bildung einer Matte geht anfänglich in einer Pickervorrichtung und dann in einer Krempelvorrichtung» die fein zerfasert»vor sich, um die Matte auf eine Bahn zu reduzieren. Nachdem die Fasermatte, die Fasern enthält» welche an diesem Punkt noch eine zufällige Orientierung haben können, in die Form einer dünnen Materialbahn verjüngt wor- f den ist, kann die Faserbahn gewünschtenfalls mit einem geeigneten Weichmacher behandelt und in stabähnliche Gestalt zusammengepreßt werden. Dieser Stab kann gebildet werden, indem die Bahn durch eine trompetenähnliche Eintrittsöffnung in ein Formgebungsrohr oder in eine Form oder vorzugsweise durch den Spalt zwischen einer Beine von am umfang gerillten Rädern oder Vialzen geleitet wird. '

Bei einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Stabbildungskammer gleichzeitig einer Dampfbehandlung unterworfen, indem Dampf eingeleitet

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wird, während das Tau hindurchtritt„ Diese Einleitung kann durch öffnungen geschehen, die in einer Umfangsrille vorliegen, welche in der Oberfläche einer Radform angeordnet ist, während das Rad rotiert, um das stabähnliche Element zu pressen und zu formen. Die Wärme dieses Dampfes verursacht die Reaktiv!erung der Vorsprünge des erhärteten thermoplastischen Verklebungsweichmachers, die auf den frakturierten Fasern vorliegen, der nunmehr als ein innerer KLeD-"Kitt" wirkt, der in die Mischung überführt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise mit einem Satz von Pormgebungsrädern durchgeführt, kann jedoch leicht mit einer Reihe derartiger Räder durchgeführt werden» Gewünschtenfalls können alle Räder dieser Reihe öffnungen für die Einleitung von Dampf aufweisen, um die weitere Verklebung der Pasern in dem stabförmige» Bündel zu unterstützen.

Im Anschluß an die Pormung des Stäbchens kann dieses auf einer Anzahl von verschiedenen Wegen gehärtet werden, die Abkühlung des Stäbchens entweder bei Raumtemperatur oder bei niedrigerer Temperatur einschließen können. Dies kann erreicht werden, indem das Stäbchen durch eine Behandlungskammer oder Radform, die durch Rillen in den Flächen eines zweiten Paares von Rädern oder Walzen mit öffnungen in ihrer Oberfläche gebildet wird, durch die die Kühl- und Härtungsluft eingeleitet wird, um die Erhärtungsgeschwindigkeit der verklebten Faserstruktur des Stäbchens zu beschleunigen, geleitet wird. Diese Trocknungsstufe unterstützt die Härtung der teilweise verklebten Verbindungen zwischen den einzelnen verdichteten kurzen Schnittfasersträngen. Die Luft, die das verdichtete Stäbchen trocknet, liefert eine Erhärtung der erweichten oder akti-

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vierten Fasern selbst sowie von etwaigem Aktivatormaterial, d.h. Weichmacher, das vor oder während der Verdichtung der Fasermasse in der Form sau einem eng verbundenen Faserbündel zugegeben worden ist. Diese Lufftrockmmgsstufe liefert auch eine Erhärtung der äußeren Oberfläche des Stäbchens. Diese Erhärtung verleiht dem Stäbchen erhöhte Dimensionsstabilität und führt in vielen Fällen zu einem Produkt, das eine ausreichende Biegefestigkeit besitzt, so daß es ohne einen zusätzlichen Oberflächenüberzug oder eine zusätzliche Oberflächenumhüllung aus Papier gehärtet werden kann.

In Verbindung mit dem erfindungsgemäßen verbesserten Verfahren wurde auch eine verbesserte Vorrichtung zur Herstellung, Verformung und Härtung dieser neuen Mischung von wiederaufbereiteten Schnittfasern zu einem neuen Zigarettenfilterelement geschaffen. Die erfindungsgemäße verbesserte Vorrichtung umfaßt eine Kombination aus einer Einrichtung zum Abtrennen der kurzen Faserabschnitte aus einer verworfenen Zigarette und insbesondere aus dem verworfenen Zigarettenfilterelement in Zusammenhang mit einer Einrichtung zum Mischen dieser Fasern mit anderen Fasern, zur Verformung des wiederhergestellten Fadenfaserbündels " . zu einem geformten Stäbchen und zur Härtung des Stäbchens. Die erfindungsgemäße kombinierte Vorrichtung ist relativ billig im Betrieb und bei der Haltung unter den schnellen Produktionsbedingungen, bei denen sie arbeiten muß.

Die Zigaretten, deren Filterelemente verwertet werden sollen, werden zuerst durch eine Vorrichtung zur Entfernung des Zigarettenpapiers von dem darin eingeschlossenen Tabak geleitet. Diese Vorrichtung besteht aus einem zylindrisch geformten Behälter, der eine Vielzahl von P1Ü-

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geln enthält. Manche dieser Flügel sind auf einer Welle befestigt, die um eine Achse rotiert, die sich vom Behältereingang bis zum Ausgang erstreckt,wobei sie die Zigarettenkörper anschlagen, um das Material auf der inneren Oberfläche des ■/ Behälters auf treffen ssu lassen _β Eine Vielzahl von befestigten Flügeln, die sich einwärts zu der Welle hin erstrecken, wird verwendet, um das Material durch den Behälter zu führen. Die befestigten Flügel und die rotierenden Flügel wechseln sich in Stellung und Abstand im allgemeinen ab. Die rotierenden Flügel sind blattförmig und schlagen den Zigarettenkörper an, ohne seine Papierhülle zu zerschneiden, und sie erzeugen in dem Zylinder auch eine Luftbewegung, die den Materialfluß durch den Zylinder unterstützt, um den !Tabak aus der Zigarette herauszuziehen, ohne das Papier zu zerreissen.

Es bleiben dann die Filterelemente und die Papierhülle zurück, die mit diesen verbunden bleibt, was die Trennung der Filterelemente von der Papierhülle und die Zerkleinerung des Filterelements in seine einzelnen Fasersegmente erfordert. Die Filterelemente werden der Länge nach angeordnet .und in Längsrichtung in einer Weise geschlitzt, wie sie ähnlich und im einzelnen in der USA-Patentschrift 3 339 703 beschrieben ist. Der Zerkleinerungsschritt, wie diese Stufe des Verfahrens bei der Beschreibung der vorliegenden Erfindung bezeichnet wird, umfaßt eine mechanische Einrichtung zum Zerschlagen bzw. Zerhacken des verworfenen Bündels von verklebten Fasern, das in Form eines kurzen Stäbchens vorliegt, in einzelne, in Längsrichtung frakturierte, kurze Faserabscbnitte. Die Zerkleinerung des Faserbündels zur Abtrennung der einzelnen kurzen Schnittfasern umfaßt die Einleitung jedes Zigarettenfilter-

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* elements in den Weg eines oder mehrerer sich rasch bewegender Messerblätter, die das Faserbündel durch Sohneiden parallel zu der Längsachse des FiIterStäbchens frakturieren bzw. zerkleinern. In einer raseben Aufeinanderfolge von Schnitten wird ein rasches Längsschneiden des Faserbündels erreicht und dieses zu einer Masse von Schnittfasern zerkleinert. Die Figur 3 der USA-Patentschrift 3 339 703 zeigt eine allgemeine Anordnung der Förderbandrille, die das Filterelement hält, und der Messertrommel, die dieses bei Berührung zerschneidet. Bei der erfindungsgemäßen modifizierten Zerkleinerungs- bzw. Zerfaserungsvorrichtung hat die Forderbandrille in ihrer konkaven Oberfläche eine zusätzliche Ausnehmung, um das vollständige Durchdringen des Schneidblattes durch das Filterstäbchen zu erlauben. Durch eine Reihe von Wiederholungen dieses Schneidvorganges wird das Filterstäbchen vollständig in frakturierte Faserabschnitte mit jeweils etwa 20 oder 40 mm Länge zerfasert. Diese so frakturierten Faserabschnitte haben eine große Anzahl von Fasern mit darauf zurückbehaltenen restlichen Vorsprüngen, die sich für physikalische Kohäsion der Fasern eignen. Diese Masse von frakturierten Fasern wird dann durch eine herkömmliche Hammermühle und durch einen Schäler-Reiniger geleitet, um etwaige Papierrestfragmente abzutrennen und zu entfernen, die in der Masse der zerfaserten Fasern zurückgeblieben sind.

Im Anschluß an diesen Zerkleinerungsschritt werden die geschnittenen Fasern in einen großen Mischtrichter geleitet, worin durch eine taumelnde und rasch rotierende Bewegung eine abgemessene Menge der kurzen Fasern mit einer abgewogenen Menge von Verstärkungsfasern, die aus anderen Quellen stammen, gemischt und vermischt wird. Die Hauptquelle für Verstärkungs- oder Trägerfasern, die in den Mi-

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scher eingeführt werden, können zufällige Abschnitte von kurzen Stapelfasern sein, die beim anfänglichen Herstellungsverfahren verworfen worden sind. Die Vorrichtungen zur Durchführung der nächsten beiden Stufen des erfindungsgemäßen Verfahrens Werden herkömmlicherweise bei der Paserbehandlung verwendet. Die erste ist der bekannte Faser-Picker, der zur Ausrichtung, öffnung und Trennung der Pasern führt und eine Matte aus Einzelfasern bildet, die etwa 5,08 cm (2 inch) dick und etwa 0,91 m (3 feet) breit ist. Eine Krempeltrommel zerfasert dann diese Matte fein in eine dünne Bahn mit einer Dicke von etwa 1,587 mm (1/16 inch) und in allgemeinen der gleichen Breite wie die Matte vor dem Krempeln.

An diesem Punkt wird ein herkömmlicher Weichmacher, wie Triäthylcitrat, Dimethylphthalat oder Diäthoxyäthylphthalat oder dergleichen, einfach aus einer herkömmlichen Sprühanlage auf die Bahn aus Pasermaterial gesprüht. In manchen Fällen, insbesondere wenn Sie Mischung der geschnittenen Stapelfasern reich an wiederverarbeiteten kurzen Faserabschnitten ist, die sich von verworfenen und verklebten Filterelementen ableiten, ist diese Weichmacherzugabe fakultativ und kann völlig weggelassen werden.

Das nächste Teil der erfindungsgemäßen Verarbeitungsvorrichtung ist ein Formgebungswerkzeug, das eine trompetenförmige Tau- oder Bahnführung als Vorsatz aufweist, die die Bahn der gemischten Pasern in den Spalt zwischen einem Paar von auf dem Umfang gerillten Rädern leitet, die synchron rotieren, um kontinuierlich eine Form für die Verdichtung der Faserbahn zu einem geformten Stäbchen zu bilden. Diese Räder können Öffnungen für die Einleitung von

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Dampf aufweisen. Diese Formgebungsvorrichtung, die Dampfeinleitungseinrichtungen enthält} hat das wesentliche Merkmal, daß die Faserbahn zu einem Stäbchen komprimiert werden kann, während sie gleichzeitig mit einem heißen Dampfstrahl kontaktiert wird, der durch die Masse der Pasern in dem Moment hindurchtritt, in dem sie zu einem kontinuierlichen Stäbchen zusammengepreßt wird. Als Ergebnis dieser Behandlung wird der restliche Weichmacher, der auf der Oberfläche der geschnittenen Fasersegmente, die aus den verworfenen Filterelementen stammen, in die Mischung der Fasern überführt wird9 wieder geschmolzen oder reaktiviert und breitet ) sich aus durch das verdichtete, stäbchenförmige Formpreßprodukt*

Das poröse Faserstäbchen ist an diesem Punkt relativ weich und flexibel« Das Stäbchen wird durch Hindurchleiten durch eine Luftkontaktierungskammer gekühlt und zu einem selbsttragenden Gegenstand gehärtet. Wenn es erwünscht ist, das Stäbchen nicht unmittelbar weitersuverarbeiten, kann.es mit Papier umhüllt und langsam bei Raumtemperatur gehärtet werden= Vorzugsweise wird das Stäbchen jedoch durch Auftreffen von kühlender Luft auf seine Oberfläche in einer Kühlkammer gehärtet oder zum Abbinden gebracht, durch die . es hindureiitritt, während es in einem zentralen, durchlöcherten Rohr eingeschlossen ist, das durch eine Behandlungskammer hindurchführt, die mit eingeführter trockener Luft gefüllt ist-, welche zum Trocknen des Stäbchens in die Kammer getrieben wird. Alternativ kann das Stäbehen durch eine Formhöhlung geleitet werden, die in der Konstruktion der Form ähnlich ist, worin das Stäbchen anfänglich zusammengepreßt wird, und es kann gewünschtenfalls' mit fließfähigem Medium behandelt werden, mit der Ausnahme, daß das darauf auftreffende fließfähige Medium kalte trockene Luft anstelle

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von Dampf ist.

Die Einwirkung der kalten trockenen Luft auf die Oberfläche des Stäbchens dient zur Erhärtung der Verklebung des Oberflächen-orientierten Pasermaterials in dem Stäbchen sowie zur Beschleunigung der Faserverklebung im Inneren des Stäbchens. Das Stäbchen wird unter Verwendung einer herkömmlichen Vorrichtung in abgemessene Abschnitte geschnitten und im herkömmlichen Herstellungsverfahren mit einem Tabakabschnitt verbunden.

Das bei der Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens und mittels der oben beschriebenen Vorrichtung hergestellte Produkt zeigt bestimmte einzigartige Eigenschaften, die es von Filterstäbchen gemäß dem Stand der Technik unterscheiden. Beispielsweise hat das Stäbchen aufgrund der weichmachenden Behandlung, der Zusammenpressung und der unmittelbaren Einwirkung von Kühlluft zur Härtung

(a) über den Querschnitt eine gleichmäßige Porosität und

(b) eine festgewordene, jedoch noch poröse Aussenschicht von verbundenen Pasern, die dem Stäbchen mit oder ohne eine zusätzliche Papierumhüllung Steifheit verleiht.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die folgende bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens, die in einem der Veransehaulichung dienenden Durchführungsbeispiel niedergelegt ist, im einzelnen beschrieben. Das in der Zeichnung wiedergegebene Fließdiagramm dient zur Darstellung des Verfahrens und zur Angabe der verschiedenen Stufen. Dieses Beispiel soll dabei die Erfindung lediglich veranschaulichen, jedoch nicht beschränken»

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In der Zeichnung sind die verschiedenen Stufen bei der Herstellung des erfindungsgemäßen einzigartigen Zigarettenfilterstäbchens schematisch dargestellt. Jede Stufe des Verfahrens ist dabei mit einer Nummer bezeichnet, die in Zusammenhang mit dem Fließdiagramm und mit der detaillierten Beschreibung der bevorzugten Durchführungsweise des Verfahrens dazu dient, die zwischen den verschiedenen Stufen des Verfahrens bestehenden Zusammenhänge zu veranschaulichen. In manchen Fällen ist eine Stufe, die tatsächlich fakultativ ist, in dem Fließschema dementsprechend bezeichnet. Dies gilt bezüglich der Härtungsstufe 10 in dem Fließschema, die eine Umhüllung des Stäbchens für den Fall veranschaulicht, daß die Möglichkeit der langsamen Härtung gewählt wird.

Beispiel 1

38,6 kg (85 pounds) Filterzigaretten, die wegen ungleichmäßigem Ziehverhalten die Qualitätskontrolle nicht passiert haben, werden zertrennt, um die Filterelemente vom Tabakteil zu trennen. Mittels einer herkömmlichen Vorrichtung wird die Papierhülle über dem Filterelement aufgeschnitten und von ihrem Faserinhalt teilweise weggezogen. Die aufgeschnittenen bzw. aufgeschlitzten Elemente werden wie bei 1 angegeben, gemahlen oder zerfasert, um die Papierhüllen vollständig von dem geschnittenen Fasertau zu befreien. Dieser Zerfaserungsvorgang zerbricht gleichzeitig die Bindungen, die zwischen den einzelnen Fasern vorliegen und erzeugt eine Masse aus gemischten Papierschnitaeln und einzelnen zerbrochenen Fasern mit etwa 20 mm Länge. Diese Materialmasse wird dann in eine herkömmliche Schäler-Reinigungsvorrichtung (huller cleaner) ähnlich einer Baum-

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Wollentkörnungsmaschine, wie sie bei 2 angegeben ist, eingeführt, worin die Teile der Papierhülle von den Cellulose acetat-Schnittfasern abgetrennt werden. Dieses Papier wird verworfen und die verbleibenden verworfenen Pasern werden zur Mischung mit einer Menge an Trägerfasern beförderte Dieses Mischen von kurzen Pasern bzw. "Shorts", d.h. der frakturierten verworfenen Pasern mit etwa 2G mm Länge,wird erreicht, indem wie bei 3 angegeben, 6,80 kg (15 pounds) geschnittene Stapelfasern, die in der länge von etwa 50 bis 100 mm und im Durchmesser von 1 1/2 bis 4 den variieren, gemischt werden. Das Mischungsverhältnis von "Shorts" mit längeren Verstärkungsfasern variiert im allgemeinen von etwa" 90 bis 95 $ "Shorts" mit etwa 10 bis 25 ^CA Träger- oder Verstärkungsstapelfasern. Dieses Mischen kann in einem herkömmlichen Banbury-Mischer, beispielsweise einer rotierenden Trommel mit Armen oder Plü~ geln darin, worin die geschnittenen Pasern innig vermischt und die Trägerfasern mit den Vorsprängen auf äen frakturierten verworfenen Pasern verkettet werden? erfolgen. Das Gemisch wird.dann einer Pioker-Masehine_s wie sie bei 4 gezeigt ist» zugeführt, worin die !Fasermischung in eine Paserläge oder -matte mit etwa 102 cm (40 inch) Breite und 5,08 cm (2 inch) Dicke verarbeitet wird. Diese Matte wird, wie bei 5 angegeben, zu einer Krempeltrommel oder -maschine geführt, um aus der Mischfasermatte eine dünne Bahn mit etwa 3,175 mm (1/8 inch) Dicke zu bilden, die sich aus Pasern zusammensetzt, die in der Bahn eine zufällige Orientierung haben. An diesem Punkt wird die Bahn bei 7 in eine trichterförmige Vorrichtung geführt, worin die Porm der Bahn auf ein im allgemeinen zylindrisches Tau oder Kabel reduziert wird. Bei dieser Stelle des Verfahrens können 2,27 kg (5 pounds) Triäthylcitrat-Weiehmacher

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bei 6 auf die Bahn gesprüht werden, bevor sie in ein Kabel verformt wird oder bevor sie in die rotierenden Pormräder

bei 9 eingeleitet wird.

Die Bahn wird nun in Gestalt eines Kabels oder Saus mit 15,875 mm (5/8 inch) Querschnittsdurchmesser in den Spalt zwischen zwei gerillten Rädern eingeleitet, die mit einer regulierten Geschwindigkeit von 450 Upm rotieren. Diese Räder haben einen Durchmesser von 10,16 cm (4 inch) und haben in jeder Umfangsflache eine Rille mit 7,6 mm Durchnesser.

Das an diesem Punkt vorliegende Sau wird in ein Stäbchen mit einem konstanten Durchmesser von 7,65 mm und einem Feuchtigkeitsgehalt von etwa 20 fi umgewandelt. Dieses Stäbchen wird unmittelbar zu einer Kühlstation 11 befördert, wo es durch eine Behändlungskammer hindurchtritt, worin kalte trockene Luft mit einer Temperatur von etwa 21,1⁰C (7O⁰P) und einer Fließgesehwindigkeit durch die Kammer von 85 Ltr. (3 cubic feet) pro Minute zirkuliert. Auf diese Weise wird das Stäbchen gehärtet, das dann zu einer Schneidstation 12 geführt wird, wo es in Zigarettenfilter stäbchen mit etwa 100 bis 130 mm Länge geschnitten wird.

Yergleiohsbeispiel A

Zum Nachweis des tatsächlich aussergewöhnlichen Charakters des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß Beispiel 1 wird ein Versuch unternommen, ein Zigarettenfilterstäbchen herzustellen, das vollständig aus kurzen geschnittenen Pasern be steht, die aus verworfenen Filterelementen stammen,,

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13,6 kg (30 pounds) derartiger kurzer Fasern, d.h. mit 20 mm Länge, werden durch den Schäler-Reiniger in Stufe 2, den Picker in Stufe 4» über die Krempelmaschine in Stufe 5 geführt und in Stufe 7 zu einer Bahn verformt.

Das Produkt fällt auseinander, wenn es die Bshnstufe erreicht, und zeigt weder entlang der Längsachse noch längs des Querschnittsdurchmessers Festigkeit.

Daraus folgt, daß die Anwesenheit von 2rägerfasern für die erfolgreiche Durchführung des Verfahrens wesentlich ist.

Vergleichsbeispiel B

Bei einem Versuch, die Schwäche des Produkts von Beispiel A zu korrigieren, wird aus einer anderen Charge von 20 mm kurzen "Fasern ein Testzigaretten-Filterelementbündel hergestellt, wobei jedoch dieses Mal 4,08 kg (9 pounds) Ausrüstungs- bzw. Finishing-Flüssigkeit zu der Fasermasse gegeben werden, um deren Festigkeit zu verbessern.

Die Ergebnisse bei dieser Bewertung sind nicht besser als die Ergebnisse, die mit der vorstehenden Fasermasse ohne die Ausrüstungsflüssigkeit zum Verbinden der Fasern erhalten werden.

Daraus muß geschlossen werden, daß zur Erreichung eines befriedigenden Produkts die "Shorts" mit zumindest einer kleineren Menge an verstärkenden Stapelfasern mit 50 bis etwa 100 mm Länge gemischt werden müssen. ,

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In der vorstehenden Beschreibung und in den Beispielen sind zwar kurze verworfene Fasern mit einer länge von etwa 20 mm veranschaulicht worden, es wird jedoch darauf hingewiesen, daß bei den Zigarettenherstellungsverfahren, bei denen Doppelstücke vorliegen, die Länge der PiIterstäbchen durchschnittlich etwa 40 mm beträgt. Diese kurzen Pasern müssen ebenfalls in gleicher Weise wie oben veranschaulicht gemischt und verarbeitet werden, um befriedigende wiederhergestellte Paserstäbchen zu bilden.

fe Die vorliegende Erfindung erstreckt sich ausserdem auch auf die Mischung von Fasern mit 5 mm länge, die'in verschiedenen lypen von Vielkomponentenfilterelementen verwendet werden,und die Erfindung kann auch auf wiedergewonnene Fasern mit 25 oder 30 mm lange ausgedehnt werden, wenn sie an einem Punkt aus dem Verfahren wiedergewonnen werden, an dem der Zigarettenverband in einzelne Zigaretten aufgeteilt worden ist. Wenn die Wiedergewinnung an einem Punkt erfolgt, an dem der Zigarettenverband noch intakt ist, so können die kurzen wiedergewonnenen Pasern 10, 30 oder auch 50 mm lang sein, was von dem speziellen lyp von Filterelement, aus dem die Fasern wiedergewonnen werden, und der Stelle im Herstellungsverfahren abhängt,

" an der sie abgetrennt werden.

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Claims (1)

1. JPS-7425 19. Juni 1969

   PATENTANSPRÜCHE ϊ

   1. / Verfahren zur Herstellung eines wiederaufbereiteten Cserförmigen Zigarettenfilterelements, dadurch gekennzeichnet, daß man

   (a) wiedergewonnene, stäbcbenförmige Faserfilterelemente zerkleinert bzw. zerfasert, um die Faserverbindung darin zu zerbrechen und die geschnittenen Pasern zu trennen,

   (b) einen größeren Anteil der geschnittenen Pasern aus den zerkleinerten Filterelementen mit einem kleineren Anteil an geschnittenen Stapelfasern mischt, die mindestens zweimal so lang sind wie die geschnittenen Fasern aus den zerkleinerten Filterelementen,

   (c) aus dieser Mischung ©χώθ kontinuierliche Faserbahn bildet, wobei die kürzeren geschnittenen Fasern physikalisch mit ien längeren geschnittenen Stapelfasern verkettet sind,

   (d) diese Bahn aus Posern dureh eine stabbildende Einrichtung zieht, die in der Lage ist, die Bahn in ein kontinuierliches, langgestrecktes, stabfö'rmiges Bündel von Pasern zu überführen, und

   (e) härtet, um ein stabförmiges, kontinuierliches Faserbündel von Zigarettenfilterelementen zu bilden,

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die größere Henge der geschnittenen Fasern, die aus den verwerteten Filterelementen stammen und in die Mischung eingeführt wenden, mindestens 75 £ der Fasermischung beträgt«

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   3· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet» daß die größere Menge der geschnittenen Fasern, die aus den verwerteten Filterelementen stammen . und in die Mischung eingeführt werden, 90 # der Fasermischung beträgt und die Trägerstapelfaser 10 $5 der Gesamtmischung ausmacht.

   4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß man die Bahn der gemischten Fasern mit zusätzlichem Weichmacher behandelt, bevor sie in ein langgestrecktes, stabförmigeβ Bündel von Fasern verformt wird*

   5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet, daß die Faserbahn gleichzeitig dampferhitzt und durch eine stabbildende Einrichtung gezogen wird, die in der Lage ist, die Bahn in ein kontinuierliches, langgestrecktes, stabförmiges Bündel von Fasern zu überführen.

   6. Zigarettenfilterelement mit einer gleichmäßig porösen, stabähnlichen Faserstruktur, bestehend aus einer Mischung von geschnittenen Stapelfasern, die sich aus einem größeren Anteil an geschnittenen Fasern, die aus einem zerkleinerten wiedergewonnenen Filterelement stam-

   . men ,und aus einem kleineren Anteil an geschnittenen Sta-" pelfasern, die mindestens zweimal so lang sind wie die erste Faser, zusammensetzt.

   7. Zigarettenfilterelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die größere Menge der geschnittenen Fasern, die aus zerkleinerten verwerteten Filterelementen stammen, mindestens 75 ^rA der Gesamtmiechung ausmacht.

   8. Zigarettenfilterelement nach Anspruch 6, dadurch

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   gekennzeichnet, daß die geschnittenen Fasern, die aus einem zerkleinerten verwerteten Filterelement stammen, mindestens 90 # der Gesaratmischung ausmachen.

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   ι Leer