DE2314361A1 - Tabakfilter - Google Patents

Description

Tabakfilter

Die Erfindung betrifft Tabakfilter, die fähig sind, die schädlichen Substanzen wie Nicotin und Teerstoffe aus Tabak zu entfernen, ohne daß die ursprünglichen Duft- oder Geschmacksstoffe absorbiert werden.

Es ist gutbekannt, daß Tabakrauch Alkaloide wie Nicotin, organische Säuren, phenolische Verbindungen, Wasser, Kohlendioxyd und eine große Menge an schwarzen, teerigen Produkten enthält. Unter diesen Bestandteilen sind insbesondere polare Verbindungen wie basische und saure Verbindungen, die hohe Siedepunkte und eine große Affinität gegenüber Wasser besitzen. Dadurch ist es sehr wahrscheinlich, daß sie im Körper eines Rauchers zurückbehalten werden und sich in den Lungen, der Leber, den Nieren und im Magen ansammeln und dort schädliche Wirkungen entfalten.

Verschiedene Versuche wurden bis jetzt unternommen, um die

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oben erwähnten schädlichen Bestandteile zu entfernen, diese Versuche hatten aber alle keinen Erfolg.

Die Mittel, die man bis heute vorgeschlagen hat, sind beispielsweise Bündel aus Celluloseacetatfasern, die mit einem Weichmacher behandelt wurden, und Fasern aus Reyon oder Polypropylen, die zusammen mit einem Klebstoff verbunden sind und in die gewünschte Form gebracht werden. Diesen Versuchen liegt jedoch allen das Prinzip zugrunde, die schädlichen Bestandteile durch einfache physikalische Verfahren wie durch Abkühlen, Kondensation und Adsorption zu entfernen. Alle diese Mittel geben jedoch nicht die gewünschte Wirkung. Man hat auch Versuche unternommen, um Tabakfilter herzustellen, die bestimmte Arten von organischen oder anorganischen Materialien enthalten, beispielsweise organische Säuren wie Oxalsäure, Äpfelsäure und Weinsäure oder feine Pulver aus Carbonaten und Phosphaten des Magnesiums und Calciums. Bei all diesen Verfahren wird jedoch der Geschmack oder Geruch des Tabaks, der den Geschmack des Rauchers erfreut, vermindert, und weiterhin treten bei der Herstellung der Filter Schwierigkeiten auf, und außerdem beobachtet man wirtschaftliche Nachteile. Schließlich werden die zuvor erwähnten schädlichen Bestandteile des Tabaks nicht vollständig entfernt.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, Tabakfilter zu schaffen, die fähig sind, die schädlichen Materialien wie Nicotin und Teer aus dem Tabak wirksam zu entfernen. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, Tabakfilter zu schaffen, die die schädlichen Bestandteile wirksam entfernen und ermöglichen, daß der Raucher den Tabakrauch ohne große Mühen inhalieren kann. Der Erfindung liegt " außerdem die Aufgabe zugrunde, ein industriell vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung von Tabakfiltern zu schaffen,,die ein gutes Inhalieren ermöglichen und die eine hohe Kapazität besitzen, die schädlichen Substanzen aus dem Tabak zu entfernen.

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Gegenstand der Erfindung sind Tabakfilter, die hauptsächlich ein Äthylen-Vinylacetat-Copolymer, das 10 bis 80 Mol-% Äthylen enthält und in einem Ausmaß von mindestens 85% verseift ist, enthalten.

Gegenstand der Erfindung sind außerdem Tabakfilter, die mehr als 20 Gew.% eines Äthylen-Vinylaeetat-Copolymeren, das 10 bis 80 Mol-% Äthylen enthält und mehr als zu 90% verseift ist, und weniger als 80 Gew.% Polyolefine enthalten.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Tabakfiltern mit 50 - 85% Porosität, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man zuerst ein Rohmaterial für Tabakfilter aus 100 bis 50 Gew.Teilen Pulver, Fasern oder Mischungen davon eines Äthylen-Vinylacetat-Copolymeren mit einem Gehalt von 20 bis 65 Mol-% Äthylen und verseift in einem Ausmaß von mehr als 90% und 0 bis 50 Gew.Teilen eines Pulvers, Fasern oder Mischungen davon von Polyolefinen herstellt. Danach wird das Tabakfiltermaterial nach einem der folgenden Verfahren (1) oder (2) behandelt.

(1) An dem Tabakfiltermaterial wird Wasser in einer Menge von 5 bis 100 Gew.Teilen, bezogen auf 100 Gew.Teile des Filtermaterials, absorbiert und dann wird die durchtränkte Masse auf eine Temperatur von 55 bis 150°C erwärmt.

(2) Das Filtermaterial wird mit gesättigtem Dampf bei. 80 bis 14O°C behandelt.

Die Anmelderin hat überraschenderweise gefunden, daß ein .Tabakfilter, das ein verseiftes Athylen-Vinylacetat-Copolymer enthält, eine ausgeprägtere Kapazität besitzt, die schädlichen Bestandteile des Tabaks zu entfernen als irgendeine andere Art von Tabakfiltern, die jetzt auf dem Markt sind.

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Der Ausdruck "verseiftes Äthylen-Vinylacetat-Copolymer", wie er in der vorliegenden Anmeldung verwendet wird, bedeutet ein Copolymer, das 10 bis 80 Mol-% oder bevorzugt 20 bis 65 Mol-% Äthylen enthält und in einem Ausmaß von 85% oder mehr bevorzugt mehr als 90% verseift ist. Ein ähnliches Copolymer, das eine Zusammensetzung besitzt, die nicht in den oben erwähnten Bereich fällt, besitzt eine wesentlich schlechtere Kapazität, Nicotin und Teerstoffe aus Tabak zu entfernen.

Das erfindungsgemäße verseifte Äthylen-Vinylacetat-Copolymer kann hergestellt werden, indem man zuerst das Copolymer in einem niedrigen Alkohol oder in einem aromatischen Kohlenwasserstofflösungsmittel oder einer Mischung davon löst und indem man dann Säure oder Alkali zu der entstehenden Lösung zufügt, um die Verseifung durchzuführen. Experimentell wurde bestätigt, daß erfindungsgemäße Tabakfilter eine bessere Kapazität besitzen, die schädlichen Bestandteile des Tabaks zu entfernen, wenn sie die folgenden Zusatzstoffe einverleibt enthalten: Glykole wie Äthylenglykol, Propylenglykol, Butandiol, Pantandiol, Diäthylenglykol, Triäthylenglykol, Tetraäthylenglykol und Dipropylenglykol, Wasser und dreiwertige Alkohole wie Glycerin.

Die obigen Zusatzstoffe und das verseifte Äthylen-Vinylacetat-Copolymer sollten vorzugsweise zusammen verschmolzen bzw. erwärmt v/erden. Es ist jedoch auch möglich, zuerst das verseifte Copolymer beispielsweise zu Fasern zu verarbeiten und dann die Fasern durch eine Atmosphäre des Zusatzstoffs zu führen, so daß die Zusatzstoffe die Fasern durchdringen oder daran adsorbiert werden. Der Zusatzstoff sollte in einer Menge von 0,05 bis 10 Gew.Teilen, bezogen auf 100 Gew.Teile des verseiften Copolymeren, verwendet werden.

Die erfindungsgemäßen Tabakfilter, die hauptsächlich aus Äthylen-Vinylacetat-Copolymerem, das 10 bis 80 l-iol-% Äthylen enthält und zu mehr als 85% verseift ist, bestehen, besitzen den Vorteil, daß sie die schädlichen

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Bestandteile des Tabaks wie Nicotin und Teermaterialien wirksam adsorbieren. Werden jedoch mehrere Zigaretten durch das Filter geraucht, das beispielsweise in eine Pfeife eingesteckt ist, so bewirkt die starke Kapazität des Filters, die schädlichen Bestandteile zu adsorbieren, daß große Mengen der schädlichen Bestandteile in dem Filter angesammelt v/erden. Dies bringt mit sich, daß das Filter mit dem adsorbierten Material in relativ kurzer Zeit verstopft ist und der Raucher muß daher eine größere Mühe aufwenden, um den Tabakrauch zu inhalieren, verglichen mit einem frischem Zigarettenfilter. Das oben erwähnte Filter kann daher geeignet nur als Zusatz für eine einzelne Zigarette verwendet werden, die nur eine geringe Menge an Tabakrauch ergibt. Wird das Filter jedoch in einen Tabakhalter eingesteckt, so besitzt es den Nachteil, daß es in kurzer Zeit, bedingt durch das adsorbierte Material, das das Filter relativ früh verstopft, ersetzt werden muß.

Im Gegensatz dazu kann ein Tabakfilter, das 80 bis 20 Gew.% eines Äthylen-Vinylacetat-Copolymeren, das 10 bis 80 Mol-% Äthylen enthält und zu 85% oder bevorzugt stärker als zu 90% verseift ist, und 20 bis 80 Gew.% Polyolefine enthält, hergestellt werden, um den Raucher davor zu schützen, daß er beim Inhalieren des Tabakrauchs von einer großen Anzahl von Zigaretten während einer langen Zeitdauer viel Mühe aufwenden muß. Obgleich ein Filter, das die oben erwähnte Mischung enthält, nur geringere Mengen der schädlichen Bestandteile des Tabaks pro Einheitsvolumen entfernt als ein Filter, das nur das verseifte -Copolymer enthält, hemmt das erstere Filter die Inhalation des Tabakrauchs während einer relativ langen Zeit nicht. Ein Filter, das daher eine Mischung aus dem verseiften Copolymeren und den Polyolefinen enthält, kann daher auf geeignete V/eise als Einsatz in einem Tabakhalter, beispielsv/eise einer Pfeife, verwendet v/erden.

Enthält das oben erwähnte zusammengesetzte Tabakfilter mehr als 80 Gew.% an dem Polyolefin, d.h. weniger als 20 Gew.% an

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dem verseiften Äthylen-Vinylacetat-Copolymeren, dann ist die Fähigkeit des Filters, die schädlichen Bestandteile des Tabaks zu entfernen, stark vermindert. Wenn andererseits das zusammengesetzte Tabakfilter weniger als 20 Gew.% des Polyolefins enthält, dann kann das Polyolefin nicht seine vollständige Wirkung entfalten, und das Filter kann nicht dazu verwendet werden, viel Tabak während einer langen Zeit zu rauchen, da es die Inhalation des Tabakrauchs durch den Raucher hemmt, bedingt durch das adsorbierte Material, das das Filter in relativ kurzer Zeit verstopft. Der Ausdruck "Polyolefine", wie er hierin verwendet wird, umfaßt beispielsweise Polypropylen, hochdichtes Polyäthylen, Polyäthylen mit niedriger Dichte und Copolymere, die hauptsächlich aus diesen Polyolefinen und anderen Nebenbestandteilen bestehen. Diese Polyolefine besitzen eine Kombination von günstigen Eigenschaften und verhindern, daß das Tabakfilter einen erhöhten Widerstand bei der Inhalation des Rauchers für den Raucher darstellt. Sie besitzen weiterhin den Vorteil, daß sie wenig hygroskopisch sind, keine toxischen Gase abgeben und leicht zu Fasern verarbeitet werden können.

Soll ein verseiftes Äthylen-Vinylacetat-Copolymer oder eine Mischung aus dem Copolymer und den zuvor erwähnten Polyolefinen als Tabakfilter verwendet werden, so ist es ratsam, diese Filtermaterialien zu Fasern, Faserteilen, Filmen und Forrastücken (beispielsweise Pfeifenpatronen) je nach Bedarf zu verarbeiten. Besonders bevorzugt sind Faserr, oder gespaltene bzw. geschnittene Fasern, die einen großen Adsorptionsbereich besitzen. Die Verarbeitung des zuvor erwähnten verseiften Äthylen-Vinylacetat-Copolymeren oder einer Mischung des Copolymeren und der Polyolefine in Fasern kann beispielsweise durchgeführt werden, indem man übliche Schmelzspinn- oder Streufaserverfahren verwendet. Die so hergestellten Fasern besitzen bevorzugt eine Dicke von einigen oder 10 und mehr Deniereinheiten bzw. etwas über 10 Deniereinheiten. Die Herstellung eines Tabakfilters aus den Fasern kann durchgeführt , werden, indem man die Fasern zuerst in bestimmten Richtungen

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bündelt und ein Werg bildet und dann einen dünnen Überzug auf dem Werg bildet, indem man beispielsweise Hitze anwendet oder indem man das Werg mit einem dünnen Stück auf synthetischem Harz od.Papier umgibt. Es ist auch möglich, ein getrenntes Gefäß mit dem Werg oder mit einzelnen Fasern in der Masse zu füllen.

Ein erfindungsgemäßes Tabakfilter kann ebenfalls nach dem folgenden Verfahren hergestellt werden. Das Rohmaterial des Tabakfilters wird zuerst aus 100 bis 50 Gew.Teilen Pulver, Fasern oder deren Mischungen aus Äthylen-Vinylacetat-Copolymerem, das 20 bis 65 Mol-% Äthylen enthält und in einem Ausmaß von mehr als 90% verseift ist, und aus 0 bis 50 Gew.Teilen Pulvern, Fasern oder Mischungen der Polyolefine hergestellt. Danach wird das so hergestellte Rohmaterial nach einem der folgenden Verfahren (1) oder (2) behandelt.

(1) An dem Rohmaterial wird Wasser in einer Menge von

5 bis 100 Gew.Teilen, bezogen auf 100 Gew.Teile des Rohmaterials, adsorbiert und dann wird die durchfeuchtete Masse auf eine Temperatur von 55 bis 150⁰C erwärmt.

(2) Das Rohmaterial wird mit gesättigtem Dampf bei 80 bis 14O°C behandelt.

Die oben erwähnte Zusatzbehandlung ermöglicht, daß das Filtermaterial bei einer relativ niedrigen Temperatur hergestellt werden kann, und dadurch wird verhindert, daß das fertige Filterprodukt durch die hohe Wärme verfärbt wird, der das Produkt während seiner Herstellung hätte ausgesetzt sein können. Man nimmt an, daß das von dem Filtermaterial absorbierte Wasser oder der auf das Filtermaterial gespritzte gesättigte Dampf als eine Art von Weichmacher wirkt und. ·■> die Erweichungs- und Schmelzpunkte des Filtermaterials erniedrigen. Die zuvor erwähnte Behandlung bedingt, daß die Pulver oder Fasern, aus denen das Filtermaterial besteht, einander tangential berühren und dadurch entstehen zahlreiche

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kleine Hohlräume. Wenn das in diesen Hohlräumen enthaltene Wasser verdampft ist, erhält man ein Tabakfilter, das eine gute Atmung erlaubt bzw. eine hohe Atmungsfähigkeit auf v/eist und eine Porosität von 50 bis 85% besitzt.

Die Bedingungen, bei denen die erfindungsgemäßen Tabakfilter hergestellt v/erden, d.h. die Menge an Wasser, die an dem Filtermaterial absorbiert wird, die Temperatur des gesättigten Dampfes, der daraufgespritzt wird, und die Temperatur und Dauer, die zur Herstellung erforderlich sind, können entsprechend dem Äthylengehalt, dem Ausmaß der Verseifung und der fertigen Form des Äthylen-Vinylacetat-Copolymeren, das in dem Filtermaterial enthalten ist, gewählt werden. Wird ein Copolymer, das einen niedrigen Äthylengehalt besitzt, oder das stark verseift ist, bei gleicher Temperatur verarbeitet, daß ist es erforderlich, eine große Menge Wasser zuzufügen. Wenn andererseits ein Copolymer, das einen hohen Äthylengehalt besitzt oder das nur geringfügig verseift ist, verarbeitet wird, dann muß V/asser nur in geringer Menge zugegeben werden.

Das gleiche gilt für die Verwendung von gesättigtem Dampf. Verarbeitet man das zuvor erwähnte Copolymer, das einen niedrigen Äthylengehalt besitzt oder das stark verseift ist, so muß gesättigter Dampf bei höherer Temperatur und während längerer Zeit verwendet werden als im umgekehrten Fall.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie zu beschränken.

Beispiele 1 bis 4 und Vergleichsbeispiele Λ bis 4

Proben aus Äthylen-Vinylacetat-Copolymerem, die 20, 35, 40 bzw. 55 Mol-% Äthylen enthielten und in einem Ausmaß von nicht mehr als 98,5% verseift waren, wurden auf einem Schmelzspinnextruder zu Fasern verarbeitet. Die Fasern wurden zu Werg mit einem Gesamtdenier von 55 000 gebündelt, sie enthielten 20 Büschel/2,5 cm (clumps per inch), wobei die

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Monofilamente ungefähr 4 den. maßen. Proben des Wergs wurden in vier Arten von Tabakfiltern jeweils 102 mm lang und 24,7 mm Umfangslänge auf einer TabakfilterherStellungsvorrichtung verarbeitet. Jede Probe des Filters wurde an eine Zigarette mit einer Länge von 17 mm angebracht. Vergleichsversuche wurden mit diesen vier Arten von Tabakfiltern und den Vergleichsproben 1 bis 4 durchgeführt, wobei die Ergebnisse in der folgenden Tabelle I aufgeführt sind. Die Vergleichsprobe 1 ist ein bekanntes Celluloseacetat-Tabakfilter. Die Vergleichsprobe 2 ist ein Tabakfilter aus Äthylen-Vinylacetat-Copolymer, das 8 Mol-% Äthylen enthält und in einem Ausmaß von mehr als 98,5% verseift ist. Die Vergleichsprobe 3 ist ein Tabakfilter aus einem Äthylen-Vinylacetat-Copolyraer, das 85 Mol-% Äthylen enthält und in einem Ausmaß von mehr als 98,5% verseift ist. Die Vergleichsprobe 4 ist ein Tabakfilter aus einem Äthylen-Vinylacetat-Copolymeren, das 40 Mol-% Äthylen enthält und in einem Ausmaß von 80% verseift ist. Erfolgte die Verseifung zu weniger als 85% wie bei der Vergleichsprobe 4, so klebt die verseifte Masse an der Extruderschnecke und verhindert, daß der nachfolgende Teil des Rohmaterials durch den Extruder durchläuft, und somit ist es nicht möglich, ein Tabakfilter herzustellen. Daher wurden die Monofilamente zuerst durch Verspinnen in Lösung (wobei man Dimethylformamid in wäßriger Lösung von Natriumsulfat verwendete) hergestellt und aus den Monofilamenten wurden Tabakfilter hergestellt.

Tabelle I

Gehalt an Gewicht des Filterwiderstand Äthylen (Mol%) Filter(mg/17 mm) gegenüber der Inhalation von Tabakdampf (mm H₂O)

110 57

112 54^l>

117 60

112 5k

110 53

1.13 58

115 53

115 63

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Bsp.	1	20
	2	35
	3	40
	4	55
Vergl	.Bsp.1	-
	2	8
	I	85 40

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Entfernung der
Teerstoffe(%)

Entfernung des Entfernung der Nicotine (%) phenolischen Verbind. (%)

Bsp. 1	75
2	82
3	83
4	80
Vergl.Bsp.
1	35
2	52
3	42
4	51

65 72 73 70

93

92

90

38 42 39 40

60 93 52 78

Beispiele 5 bis 7 und Vergleichsbeis-oiel 5

Proben aus Äthylen-Vinylacetat-Copolymeren, die 15, 30 und 50 Mol-% Äthylen enthielten und zu mehr als 99,0% verseift waren, wurden zu Filmen, die jeweils 50/U dick waren, auf
einem Extruder mit einer T-Düse verarbeitet. Nach dem Verstrecken aus das 2,5fache der ursprünglichen Größe wurden die Filme auf einer Spaltvorrichtung zu Fibrillen verarbeitet. Diese Fibrillen wurden zu Tabakfiltern verarbeitet. Mit diesen Filtern wurden die gleichen Untersuchungen wie zuvor beschrieben durchgeführt, die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle II aufgeführt. Die Vergleichsprobe 5 ist ein bekanntes Celluloseacetat-Tabakfilter.

Tabelle II

Gehalt an

Äthylen

(Mol-%)

Gewicht des Filters (mg/17 mm)

Filterwiderstand gegenüber d.Inhalation von Tabakdampf (mm H₂O)"

Beispiel

5 6 7

15
30
50

115 113 110

59 60 68

Vergl.Bsp.

110

58

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	5	Entfernung Teerstoffe	der 00	Entfernung Nicotins (	des	Entfernung der phenolischen Ver bindungen (°/o)	und 7
Beispiel	6	78		60		95
	7	80		73		90
	. 5	82		74		90
Vergl.Bsp	42		38		65
Beispiele	8 bis 11 und Vergleichsbeispiele 6

Proben wurden hergestellt, indem man 100 Gew.% Äthylen-Vinylacetat-Copolymer, das 40 Mol-% Äthylen enthielt und in einem Ausmaß von 99,5% verseift war, mit 7 Gew.Teilen der in der folgenden Tabelle III aufgeführten Zusatzstoffe vermischte. Jede Mischung wurde durch Blasverformen zu einem Film von einer Dicke von 60/U verarbeitet. Nach dem Strecken auf das 3fache der ursprünglichen Größe wurde der Film auf einer Spaltvorrichtung in Fasern zerschnitten. Verschiedene Arten von Tabakfiltern wurden aus den Fasern hergestellt und auf gleiche Weise wie in den vorherigen Beispielen beschrieben untersucht, die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle III aufgeführt. Die Vergleichsprobe 6 entspricht einem zusatzfreien Äthylen-Vinylacetat-Copolymeren, das 40Mol-% Äthylen enthält und zu 99,5% verseift ist. Die Vergleichsprobe 7 ist ein bekanntes Celluloseacetat-Tabakfilter.

	Zusatzstoffe	-	Tabelle	III	Ent	Ent
		—	Gewicht d	. Filterwi	fernung	fern.
		Filters	derst, ge	d.Teer	d. Ni
		(mg/17mm)	genüber d.	stoffe	cotins
			Inhalation	(%)	(90
			v.Tabak
	Äthylenglykol		dampf (mm H2O)	93	90
Bsp. 8	1,4-Butandiol	115	58	95 '	88
9	Diäthylenglykol	118	60	94	86
10	1,2,6-Hexantriol	116	63	92	84
11	Verg.Bsp.	115	65
	6			83	73
7	117	60	42	38
110	58

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Beispiele 12 bis 17 und Vergleichsbeismele 8 bis 12

Patronenartige Tabakfilter wurden auf einer Spritzgußmaschine aus einer Mischung aus 100 Gew.Teilen Äthylen-Vinylacetat-Copolymerem, das 35 Mol-So Äthylen enthielt und zu 98,5% verseift war, und Glycerin in den in Tabelle IV angegebenen Teilen hergestellt. Die Tabakfilter wurden in einen Zigarettenhalter eingesetzt und dann wurden die patronenartigen Tabakfilter den gleichen Rauchversuchen unterworfen, wie sie in den vorhergehenden Beispielen durchgeführt wurden. Das zuvor erwähnte, verseifte Copolymer, das mehr als 12 Gew.-Teile Glycerin enthielt, klebte an der Extruderschnecke, wenn man versuchte, aus der Masse ein Tabakfilter herzustellen. Dadurch konnte der nachfolgende Teil der Masse nicht durch den Extruder durchtreten, und es war somit nicht möglich, aus diesem Material ein Tabakfilter herzustellen.

Zu Vergleichszwecken wurden die gleichen Rauchuntersuchungen mit den Vergleichsproben 8 bis 12 durchgeführt. Die Vergleichsprobe 8 ist ein bekanntes Celluloseacetat-Tabakfilter und die Vergleichsproben 9 bis 12 sind alle patronenartige Tabakfilter. Die Vergleichsprobe 9 entspricht einem Tabakfilter, das man hergestellt hat, indem man Glasteilchen in ein Polystyrolmaterial einarbeitete. Die Vergleichsprobe 10 ist ein Tabakfilter, das man herstellt, indem man Polystyrol mit Silikagelteilchen verarbeitet, und die Vergleichsprobe 11 ist ein hohles Polystyrol-Tabakfilter besonderer Form, worin die eingeführten Tabakdämpfe durch die adiabatische Expansion kondensiert v/erden und an der inneren Oberfläche des Tabakfilters gesammelt werden. Die Vergleichsprobe 12 ist ein patronenartiges Tabakfilter, das hergestellt ist, indem man Polypropylen mit Teilchen aus schäumendem Kautschuk füllt.

Die gleichen Rauchversuche wurden mit den Beispielen 12 bis 17 und den Vergleichsproben 8 bis 12 durchgeführt. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle IV aufgeführt.

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Tabelle IV

:	Menge an zu gefügtem Gly cerin (Gew.Teile)	Gewicht d.Fil ters (mg)	; Filterwi derst, ge- genüb.d.In- halat.v.Ta-	Entfer nung d. Teer stoffe (*)	Entfernung d.Nicotins <*)
	0	630	(mm H2O)	75
Bsp. 12	0,05	631	62	78	65
13	0,1	630	65	80	69
14	1	632	62	82	70
15	5	631	63	88	72
16	10	630	61	90	75
17	-	110	62	42	80
Vgl.Bsp. 8	-	1390	58	40	38
9	-	1720	52	43	32
10	-	525	60	53	35
11	—	770	53	32	45
12	56		35
Beispiel 18 und Verffleichsbeispiel 13

Aus einer Mischung aus 50 Gew.Teilen Äthylen-Vinylacetat-Copolyraerem, das 42,0 MoI-S Äthylen enthielt und zu 98,596 verseift war, und 50 Gew.Teilen Polypropylen (hergestellt von Showa Yuka K.K., verkauft unter den Warenzeichen "Shoallomer MA 410") wurden Fasern hergestellt und zu eines Werg mit 55 OOOGesamtdenier und 20 Büscheln/2,5 cm (per inch) gebündelt, wobei die Monofllaaente ungefähr 4 den. maßen. Das Werg wurde zu Tabakfiltern mit einer Länge von 102 mm und einer Umkreislänge von 24,7 im verarbeitet. Das so hergestellte Filter wurde in einer Lange von 17 mm an ein Ende einer Zigarette angebracht. Vergleichsversuche wurden mit diesen Tabakfiltern und der Vergleichsprobe 13, einem bekannten Celluloseacet-Tabakfilter,durchgeführt. Dabei wurden der Widerstand gegenüber der Inhalation von Tabakrauch, die Entfernung der schädlichen, Bestandteile des Tabaks und der Geschmack bzw. Duft des Tabaks, den der Raucher durch all diese Filter schmeckte, bestimmt. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle V aufgeführt.

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Tabelle V

Beispiel Vergleichsbeispiel

18 13 (bekanntes Filter)

Filterwiderstand gegenüber der Inhalation von Tabakdampf(mm H₂O) 54 53

Entfernung d. Teerstoffe (%) 67 35

Entfernung d. Nicotins (%) 61 38

Entfernung von phenolischen

Verbindungen (%) 92 60

Geschmack bzw. Duft mild leicht herb

Beispiele 19 bis 22 und Vergleichsbeispiel 14

Es wurde Werg mit einem Gesamtdenier von 50 000 und 18 Büscheln/ 2,5 cm (per inch) hergestellt, wobei die Monofilamente ungefähr 4,5 den. maßen, und man Fasern als Ausgangsmaterial verwendete, die entweder aus Äthylen-Viny la cetat-Copolymerem, das 35,5 Mol-% Äthylen enthielt und zu 99,296 verseift war, oder aus einer Mischung davon und Polypropylen (hergestellt von Showa Yuka K.K., verkauft unter dem Warenzeichen "Shoallomer FA 310") bestanden, wobei man die in der folgenden Tabelle VI angegebenen Mengen verwendete. Das Werg wurde zu einem kontinuierlichen, stabartigen Filter mit einer umkreislänge von 20,1 mm verarbeitet. Dieses verlängerte, stabartige Filtermaterial wurde in Teile mit einer Länge von 33 mm geschnitten. Die geteilten Teile wurden jeweils in eine Hülse bzw. Patrone eingesteckt, die ihrerseits in eine Pfeife paßte. Versuche wurden durchgeführt, indem man zwanzig japanische Zigaretten mit dem Warenzeichen "Hi-lite" durch die Pfeife, die die Filter enthielt, rauchte. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle VI aufgeführt. Aus der Tabelle VI ist ersichtlich, daß ein Filter (Beispiel 19), das nur das verseifte Äthylen- Vinylacetat-Copolymer allein enthält, die schädlichen Bestandteile des Tabaks stark entfernt. Es war aber schnell mit absorbiertem Material verstopft. Ein Filter (Vergleichsprobe 14), das aus Polypropylen allein hergestellt ist, entfernt nur geringe Mengen der schädlichen Bestandteile des Tabaks, und als Folge davon waren die gerauchten Zigaretten fade bzw. schal und ohne Geschmack, obgleich das Filter mit adsorbiertem Material nur

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wenig verstopft war. Im Vergleich dazu ersparten Filter (Beispiele 20 bis 22), die aus einer Mischung aus dem verseiften Äthylen-Vinylacetat-Copolymerem und Polypropylen hergestellt waren, einem Raucher viel Mühe während des Rauchens der obigen zwanzig Zigaretten und entfernten geeignete Mengen der schädlichen Bestandteile des Tabaks und dabei zeigten die Zigaretten auch einen guten Geschmack

	Proben Mischverhältnis (Gew.Teile)	Poly propy len	Widerstand	gegenüber (mm HoO)	d. Inhalation
Tabelle VI	verseif tes Co polymer	0	vor dem Rauchen	nach dem 10 Ziga retten	Rauchen von 20 Ziga retten
Bsp. 19 100	20	83	130	180
20 80	50	83	99	115
21 50	80	85	97	109
22 20	80	84	84

Vgl.Bsp.14 0

100

76

76

77

Entfernung von Nicotin und Teerstoffen(mg/Zigarette)

1 Ziga- 10 Ziga- 20 Zigarette retten retten (Durchschn.)(Durch- -^^- schnitt)

Duft bzw.Geschmack d. Zigaretten,bewertet v. Rauchprüfern

Bsp. 19 16,4

15,4 11,3 10,1

14,3

14,0

10,7

9,8

13.5 Urteil von 65% der Prüfer: geschmackvoll

12.6 Urteil v.85% d.Prüfer: mild und geschmackvoll

10,2 Urteil v.9O5i d.Prüfer:

sehr mild u.geschmackvoll

9,4 Urteil v.75# d.Prüfer: geschmackvoll,der Rest urteilte:etwas geschmacklos, das Filter erleichtert das Rauchen

Vergl.
Bsp. 14

6,9

6,7

6,5 Urteil v.20# d.Prüfer: geschmackvoll, der Rest jedoch: geschmacklos

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- 16 - 2?U36]

Beispiel 23

Ein V/erg rait Gesamtdenier von 48 OOO aus Monofilamenten, die ungefähr 3,5 den. maßen, wurde aus schmelzgesponnenen Fasern, die 75 Gew.Teile Äthylen-Vinylacetat-Copolymer, das 78 HoI-Jo Äthylen enthielt und in einem Ausmaß von 96,5>a verseift war, und 25 Gew.Teilen hochdichtem Polyäthylen (hergestellt von Showa Yuka K.K., vertrieben unter dem Warenzeichen "Sholex 6009M") enthielten, hergestellt. Das Werg wurde zu einem stabartigen Filter verarbeitet, das in eine Patrone mit einem inneren Durchmesser von 6,5 mm und einer Länge von 35 mm eingesteckt wurde. Ein Rauchversuch wurde mit einer Pfeife durchgeführt, die die Patrone enthielt. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle VII aufgeführt.

Tabelle VII Beispiel 23

Widerstand gegenüber der Inhalation:(mm EuO)

vor dem Rauchen 72

nach dem Rauchen von 10 Zigaretten 105

nach dem Rauchen von 20 Zigaretten 117

Entfernung von Nicotin und Teerstoffen (mg/Zigarette):

nach dem Rauchen von

1 Zigarette 12,6

10 Zigaretten (Durchschnitt) 12,1

20 Zigaretten (Durchschnitt) 11,7

Bewertung des Geschmacks der Zigaretten durch Versuchspersonen:

75/0 der Versuchspersonen bewerteten die Probe als mild und geschmackvoll

Beispiel 24

100 Gew.Teile Pulver aus Äthylen-Vinylacetat-Copolymerem, das 35,5 Mol-% Äthylen enthielt und zu 98,5/3 verseift war (das Pulver hatte eine Teilchengröße entsprechend einem Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,54 mm = 35 mesh, eine Schüttdichte von 0,32 und eine wäßrige Phenollösung, die 2OJi

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V/asser enthielt, in der das Pulver gelöst war, hatte eine grundmolare.Viskosität von 0,95 dl/g bei 30⁰C),wurden mit 50 Gew.Teilen Wasser imprägniert. Die Masse wurde in eine Metallform mit einem Durchmesser von 0,80 cm und einer Länge von 1,7 cm gegeben und 50 Sekunden bei einer Temperatur von 87°C erwärmt. Sie wurde dann aus der Metallform entnommen, nachdem man die Form durch Versprühen mit Wasser von außen abgekühlt hatte. Die Probe wurde im Vakuum über Nacht bei 20°C getrocknet. Das so hergestellte Filter hatte eine Porosität von 79% und einen Inhalationswiderstand von 72 mm HpO. Wurde eine Zigarette durch eine Pfeife geraucht, die das Filter enthielt, so fand man, daß das Filter eine gute Atmungsfähigkeit besaß und daß ebenfalls die Zigaretten, die durch das Filter geraucht wurden, sehr geschmackvoll waren. Bestimmt nach dem üblichen Verfahren, entfernte das Filter 80?ό der Teerstoffe, 72% Nicotin Und 93% der phenolischen Bestandteile, die in dem Tabak enthalten waren.

VerKleicbsbeispiel 15

Man versuchte, ein Tabakfilter aus dem gleichen Copolymeren wie es in Beispiel 24 verwendet wurde herzustellen, mit der Ausnahme, daß das Copolymere jeweils mit 50 Gew.Teilen und 100 Gev/.Teilen V/asser imprägniert wurde und daß die Masse 5 Minuten bei 50°C erwärmt wurde. Die Pulver des Copolymeren waren in diesem Fall ungenügend miteinander verschmolzen und konnten als Filtermaterial nicht verwendet werden. Man arbeitete dann in die Pulver 3 Gew.Teile Wasser ein, erv/ärmte jeweils während 7 Minuten bei 16O°C und während 3 Minuten bei 200⁰C. Die Pulver waren bei der ersteren Behandlung ungenügend zusammengeschmolzen und gelb verfärbt und bei der letzteren Behandlung zu stark zusammengeschmolzen. Man fand, daß die Pulver aus dem Copolyiaeren, die nach irgendeinem der beiden oben erwähnten Verfahren behandelt wurden, in jedem Fall nicht als Filtermaterial geeignet waren.

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- 18 - 23U361

Beispiel 25

Fasern mit 8 bis 10 den. wurden durch Schmelzverspinnen bei 240°C aus einer Mischung aus 100 Gew.Teilen Äthylen-Vinylacetat-Copolymerem, das 29,8 Mol-% Äthylen enthielt und zu 95,4% verseift war (eine wäßrige Lösung von Phenol, die 20% V/asser enthielt und in der das Copolymer gelöst wurde, hatte eine grundmolare Viskositätszahl bei 30⁰C von 1,05 dl/g), und 3 Gew.Teilen Glycerin hergestellt. 100 Gew.Teile der breiartigen Fasern, die man erhielt, indem man die oben erwähnten, schmelzgesponnenen Fasern auf einer Schneidenwalzvorrichtung (refiner roll unit) v/eiterspaltete, wurden mit 10 Gew.Teilen V/asser imprägniert. Die Masse wurde dann in die gleiche Form, wie sie in Beispiel 24 verwendet wurde, gefüllt und 3 Minuten bei 14O°C erwärmt. Anschließend wurde auf gleiche Weise wie oben beschrieben getrocknet. Das so hergestellte Filter hatte eine Porosität von 75% und einen Inhalationswiderstand von 73 mm HpO. Es zeigte eine gute Atmungsfähigkeit und die damit gerauchten Zigaretten waren sehr geschmackvoll. Das Filter entfernte 82% der Teerstoffe, 71% des Nicotins und 92% der phenolischen Verbindungen, die in dem Tabak enthalten waren.

Vergleichsbeispiel 16

Man versuchte, ein Tabakfilter aus dem gleichen Copolymeren, wie es in Beispiel 25 verwendet wurde, herzustellen, mit der Ausnahme, daß das Copolymer mit 10 Gew.Teilen Wasser imprägniert und 1 Minute auf 170°C erwärmt wurde oder mit 30 Gew.-Teilen Wasser imprägniert und 5 Minuten bei 50°C erwärmt wurde. Bei der ersteren Behandlung erhielt man nur eine beschränkt geformte Masse, die eine wellenartige Oberfläche enthielt und die im Inneren stark geschmolzen war, während die letztere Behandlung die gegenseitige Verschmelzung der breiartigen Fasern verhinderte. Man fand so, daß beide Behandlungen nicht geeignet sind, um die gewünschten Tabakfilter herzustellen.

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.-. 19 -

Beispiel 26

Fasern mit 4 den. wurden durch Schmelzverspinnen und anschließendes Verstrecken aus Äthylen-Vinylacetat-Copolymerem, das 35,5 Mol-% Äthylen enthielt und zu 99,8% verseift war, hergestellt,(eine wäßrige Phenollösung, die 20% Wasser enthielt, worin das Copolymer gelöst v/ar, zeigte eine grundmolare Viskositätszahl von 0,95 dl/g bei 30⁰C). 25 000 der Fasern wurden zu einem Werg, das 20 Büschel/2,5 cm (per inch) enthielt, verarbeitet, wobei man ein Zusammenballungs- oder Büschelverfahren (dumping process) verwendete.(In der der vorliegenden Anmeldung wird der Ausdruck "Büschel" (clumps) auch im Sinne von Noppen oder Knötchen verwendet).* Das Werg wurde in warmes V/asser bei J5O°C eingetaucht und mit 50 Gew.-Teilen Wasser (einschließlich des adsorbierten Wassers), bezogen auf 100 Gew.Teile des Wergs, imprägniert. Das mit Wasser imprägnierte Werg wurde in eine Pfeife mit einem Durchmesser von 0,8 cm gegeben, 1 Minute auf eine Temperatur von 80°C von der äußeren Seite der Pfeife erwärmt. Nach dem vollständigen Trocknen wurde das Werg aus der Pfeife genommen und in 1,7 cm lange Stücke geschnitten. Tabakfilter, die aus den geschnittenen Stücken des Wergs bestanden, hatten eine Porosität von 80% und einen Inhalationsv/iderstand von 68 mm HpO Die äußere Fläche des Filters war mit einem dünnen Überzug, bedingt durch die obige Wärmebehandlung, überzogen, und das Innere des Filters bestand aus einer idealen faserartigen Struktur.

Bestirnt nach dem üblichen Verfahren, entfernte das Filter 82% der Teerstoffe, T5% Nicotin und 91% der phenolischen Bestandteile, die in dem Tabak enthalten waren.

Beispiel 27

Das gleiche gebüschel'te Werg, das in Beispiel 26 verwendet wurde, wurde in eine poröse Pfeife mit einem Durchmesser von 0,8 cm gegeben, v/obei die peripheren Wände 50 Löcher/cm enthielten. Das Werg wurde 5 Sekunden mit gesättigtem Dampf bei

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110⁰C behandelt. Nach dem Abkühlen und Trocknen erhielt man aus dem Werg ein Filter mit einer Porosität von 81% und einem Inhalationswiderstand von 60 mm HoO, wobei die periphere Oberfläche allein mit einem dünnen Überzug beschichtet war, bedingt dadurch, daß die Fasern zusammengeschmolzen waren, und das Innere des Filters eine ideale faserartige Struktur bildet.

Bestimmt nach dem üblichen Verfahren, entfernte das so hergestellte Filter 83% der Teerstoffe, 72% des Nicotins und 92% der phenolischen Bestandteile, die in dem Tabak enthalten waren.

Beispiel 28

Eine Mischung aus 30 Gew.Teilen Pulver aus Äthylen-Vinylacetat-Copolymerem, das 35,5% Äthylen enthielt und zu 94,5% verseift war (das Pulver hatte eine Teilchengröße entsprechend einem Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,589 mm bis 0,417 mm = 28 bis 35 mesh und ein Schüttgewicht von 0,25 und eine wäßrige Lösung von Phenol, die 20% Wasser enthielt, worin die Pulver gelöst v/aren, hatte eine grundmolare Viskositätszahl von 1,10 dl/g bei 30°C), und 70 Gew.Teilen der breiartigen Fasern, die man erhielt, indem man Fasern mit ungefähr 10 den. fein auf einer Spaltvorrichtung spaltete, wurden in eine Metallform mit einem Durchmesser von 0,8 cm und einer Länge von 1,7 cm gegeben, wobei die peripheren Wände 20 Löcher/cm enthielten. Die Fasern von ungefähr 10 den., die man zur Herstellung der breiigen Fasern verwendete, wurden durch Schmelzverspinnen von Äthylen-Vinylacetat-Copolymerem erhalten, das 35,5 Mol-% Äthylen enthielt und zu 99,8% verseift war" (eine \räßrige Phenollösung, die 20% V/asser enthielt und worin das Pulver gelöst war, zeigte eine grundmolare Viskositätszahl von 0,92 dl/g bei 30°C).

Die Masse v/urde in der Form 5 Sekunden mit gesättigtem Dampf bei 120⁰C behandelt. Nach dem Abkühlen wurde die Masse aus der Form entnommen und getrocknet. Man erhielt ein Filter mit

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einer Porosität von 71% und einem Inhalationswiderstand von 75 mm HpO. Das Filter war an seiner peripheren Oberfläche allein mit einer dünnen Kruste beschichtet, da die Fasern durch die Wärmebehandlung mit gesättigtem Dampf an der Oberfläche zusammengeschmolzen waren. Das Innere des Filters bestand aus Fasern, die sich tangential berührten. Das Filter entfernte 82% der Teerstoffe, 70% des Nicotins und 92% der phenolischen Bestandteile, die im Tabak enthalten waren.

Beispiele 29 bis 33 und Vergleichsbeispiele 17 und 18

Die gleiche Art von Metallform, wie sie in Beispiel 28 verwendet wurde, wurde mit Pulvern aus Äthylen-Vinylacetat-Copolymerem, das 38,0 Mol-% Äthylen enthielt und zu 99,8% verseift v/ar (das Pulver hatte eine Teilchengröße entsprechend einem Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,59 bis 0,42 mm 28 bis 35 mesh, ein Schüttgewicht von 0,28 und eine wäßrige Phenollösung, die 20% V/asser enthielt, worin das Pulver gelöst war, hatte eine grundmolare Viskositätszahl von 0,90 dl/g bei 30°C), und einem Pulver aus Polyäthylen mit niedriger Dichte mit einer Teilchengröße, die einem Material entspricht, das durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,542 mm = 30 mesh hindurchgeht, und einem Schüttgewicht von 0,15 gefüllt, wobei beide Arten von Pulver in den in der folgenden Tabelle VIII aufgeführten Verhältnissen zusammen vermischt wurden. Jede Probe wurde 10 Sekunden mit gesättigtem Dampf bei 100°C behandelt. Man erhielt ein Filter, dessen Porosität und Inhalationswiderstand wie auch die Fähigkeit, Nicotin, Teerstoffe und phenolische Bestandteile zu entfernen, in der folgenden Tabelle VIII angegeben sind. In der Tabelle sind ebenfalls die Eigenschaften von Vergleichsfiltern (Vergleichsproben 17 und 18) aufgeführt. Bei der Vergleichsprobe 17 wurde ein Filter verwendet, das aus der gleichen Art von verseiftem Copolymerem bestand wie es in den Beispielen 29 bis 33 verwendet wurde, und das mit niedrigdientern Polyäthylen in einem Verhältnis von 40:60 vermischt war. Die Vergleichsprobe 18 ist ein bekanntes Celluloseacetatfilter.

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2 3 H 3 6 1

Aus der Tabelle VIII ist ersichtlich, daß die erfindungsgemäßen Tabakfilter (Beispiele 29 bis 33) alle eine gute
Atmungsfähigkeit besitzen und eine ausgezeichnete Kapazität aufweisen, die schädlichen Bestandteile des Tabaks zu adsorbieren oder zu absorbieren.

Tabelle VIII

Mi s chverhältni s

Verseiftes Copoly mer (Teile)

niedrigdichtes Polyäthylen (Teile)

Beispiel 29	100
30	90
31	75
32	60
33	50

0 10 25 40 50

Vergl.Bsp.17
18

Eigenschaften der Filter

	Poro sität 00	Inhala tionswi derstand (mm PI2O)	Entfer nung d. Teerstof fe (50	Entfer nung d. Nicotins 00	Entfernung v. phenolisehen Bestandtei len ($0
Beispiel 29	77	72	82	70	91
30	78	69	80	68	90
31	77	68	71	65	85
32	76	75	65	60	82
33	79	72	60	52	69
Vergl.Bsp.17	79	63	50	45	52
18	85	53	35	38	60

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Claims (7)

1. 2ΉΑ361

   - 23 Patentansprüche

   Tabakfilter, enthaltend ein Äthylen-Vinylacetat-Copolymer, das 10 bis 80 Mol-% Äthylen enthält und in einem Ausmaß von mehr als 85% verseift ist.
2. 2. Tabakfilter, enthaltend eine Mischung aus Äthylen-Vinylacetat-Copolymerem, das 10 bis 80 Mol-% Äthylen enthält und in einem Ausmaß von mehr als 90% verseift ist, und Polyolefinen, wobei der Gehalt an dem verseiften Copolymeren in der Mischung 20 bis 80 Gew.% beträgt.
3. 3. Verfahren zur Herstellung von Tabakfiltern mit einer Porosität von 50 bis 85%, dadurch gekennzeichnet, daß man

   (a) ein Filtermaterial aus 100 bis 50 Gew.Teilen aus einem Pulver, Fasern oder Mischungen davon eines Äthylen-Vinylacetat-Copolyraeren, das 20 bis 65 Mol-% Äthylen enthält und in einem Ausmaß von mehr als 90% verseift ist, und 0 bis 50 Gew.Teilen eines Pulvers, Fasern oder Mischungen davon von Polyolefinen herstellt und

   (b) man 100 Gew.Teile des in Stufe (a) hergestellten Filtermaterials mit 5 bis 100 Gew.Teilen Wasser imprägniert und die Masse auf eine Temperatur von 55 bis 150°C erwärmt.
4. 4. Verfahren zur Herstellung von Tabakfiltern mit einer Porosität von 50 bis 85%, dadurch gekennzeichnet, daß man

   (a) ein Filtermaterial aus 100 bis 50 Gew.Teilen eines Pulvers, Fasern oder Mischungen davon anas einem Äthylcn-Vinylacetat-Copolymeren, das 20 bis 65 Mol-% Äthylen enthält und zu mehr als 90% verseift ist, und 0 bis 50 Gew.-Teilen eines Pulvers, Fasern oder deren Mischungen von Polyolefinen hergestellt und

   (b) das in Stufe (a) hergestellte Filtermaterial mit gesättigtem Dampf bei 80 bis 14O°C behandelt.

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   2 31 /f 3 6 1
5. 5. Tabakfilter gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das verseifte Copolymer außerdem mit einem Zusatzstoff wie mit Wasser, Äthylengiykol, Propylenglykol, Butandiol, Pentandiol, Diäthylenglykol, Triäthylenglykol, Tetraäthylenglykol, Dipropylenglykol, 1,2,6~Hexan.triol und/oder Glycerin imprägniert ist.
6. 6. Tabakfilter gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das verseifte Copolymer in Form von Fasern vorliegt.
7. 7. Tabakfilter gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung in Form von Fasern vorliegt.

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