DE2319735C2 - Method for manufacturing a filter material - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Filtermaterials gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches. Das herzustellende Filtermaterial wird für Tabakrauch-Filter, insbesondere Zigaretten, verwendetThe invention relates to a method for producing a filter material according to the preamble of Main claim. The filter material to be produced is used for tobacco smoke filters, especially cigarettes, used
Bei einem bekannten Verfahren dieser Art (DE-OS 16 32 182) wird ein Polyolefinfilm über eine rotierende
Feile, ein gewindebohrerähnliches oder ein mit einer Drahtbürste versehenes Schneidwerkzeug geführt Dabei
wird der Film im wesentlichen in sich in der Längsrichtung erstreckende Hauptfasern unterteilt, die mit
Verbindungsfasern zu einem etwa gleichmäßigen Netzwerk verbunden sind. Es hat sich gezeigt, daß die Filterwirkung
eines derartigen Netzwerks, das nur eine geringe Zerfaserung des Ausgangsfilms aufweist, nicht befriedigt
Bei einem anderen bekannten Verfahren zur Herstellung von Filtermaterial für Zigaretten (DE-AS
11 64 302) werden die Fäden eines Faserstranges zu einem
Band ausgebreitet und durch mit unterschiedlicher Drehzahl angetriebene Walzenpaare gestreckt Dabei
wird das Band über eine mit scharfkantigen Haken besetzte
Walze geführt, deren Drehung gehemmt ist, so daß ein Teil der Fäden durchschnitten wird. Dieses Verfahren,
das von einem Faserstrang ausgeht, liefert ebenfalls eine für eine ausreichende Filterwirkung nicht befriedigende
Zerfaserung der Fäden.In a known method of this type (DE-OS 16 32 182), a polyolefin film is passed over a rotating file, a tap-like cutting tool or a cutting tool provided with a wire brush are connected to a roughly uniform network. It has been shown that the filter effect of such a network, which has only a slight defibration of the starting film, is unsatisfactory
In another known method for the production of filter material for cigarettes (DE-AS 11 64 302), the threads of a fiber strand are spread into a band and stretched by pairs of rollers driven at different speeds Rotation is inhibited so that some of the threads are cut. This method, which starts from a fiber strand, also provides a defibering of the threads which is unsatisfactory for a sufficient filter effect.
Bei einem durch ein älteres Patent (DE-PS 22 10 928) geschützten weiteren Verfahren zur Herstellung von Material für Tabakrauch-Filter wird von einem Hochmolekularfilm ausgegangen, der durch Spalten zu einer netzartigen Struktur verarbeitet ist, die aus dickeren Längsfasern und dünneren Querfasern (Fibrillen) besteht. Ein Strang dieses Fasermatcrials wird in einem zweiten Arbeitsgang ausgebreitet und über den Umfang einer mit geraden Nadeln bestückten, aktiv angetriebenen Trommel geführt. Die Nadeln sind dabei in in Umfangsrichtung ausgerichteten, versetzten Reihen angeordnet, so saß die längsgerichteten Fasern gespalten und zur Bildung weiterer Fibrillen verdünnt werden. Bei diesem nicht zum Stand der Technik gehörenden Verfahren sind zwei Verfahrensschritte notwendig, um aus einem Film zu dem zum Filtern bestimmten Fasermaterial zu gelangen.In one of an older patent (DE-PS 22 10 928) protected further process for the production of The material for tobacco smoke filters is based on a high molecular film that splits into a network-like structure is processed, which consists of thicker longitudinal fibers and thinner transverse fibers (fibrils). A strand of this fiber material is spread over the circumference in a second step an actively driven drum equipped with straight needles. The needles are in Arranged circumferentially aligned, staggered rows, so sat the longitudinal fibers split and thinned to form further fibrils. In this process, which is not part of the state of the art two process steps are necessary to convert a film to the fiber material intended for filtering to get.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs angegebenen Art so auszugestalten, daß es Filtermaterial mit einer besseren Filterwirkung liefert.The invention is based on the object of designing the method of the type specified at the outset in such a way that that it provides filter material with a better filter effect.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenden Merkmale gelöst. Durch die Wahl der Anzahl, Länge und Anordnung der Stiftreihen sowie der Umfangsgeschwindigkeit der mit den Stiften besetzten Walze und der Laufgeschwindigkeit des Films läßt sich in einem einzigen Arbeitsgang eine netzartige Struktur des unterteilten Films erreichen, bei der eine Vielzahl von Fäden durchschnitten wird. Dabei ergeben sich freie Enden mit einer größeren Zahl von Prallflächen, so daß die Zurückhaltung der in dem Tabakrauch enthaltenen Rückstände verbessert wird. Das Filtermaterial, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltAccording to the invention, this object is achieved by what is stated in the characterizing part of claim 1 Features solved. By choosing the number, length and arrangement of the rows of pins and the peripheral speed the roller with the pins and the running speed of the film can be controlled in one A single operation can achieve a reticulated structure of the subdivided film in which a multitude of threads is cut through. This results in free ends with a larger number of baffles, so that the Retention of the residues contained in the tobacco smoke is improved. The filter material that produced by the method according to the invention
wird, weist daher einen guten Filtrationswirkungsgrad auf.therefore has a good filtration efficiency on.
Die Erfordernisse zur Erziehung einer Vielzahl von freien Enden können mit Hilfe von Rechnungen und/ oder Routineexperimenten durch einen auf dem Gebiet der Faserbildung erfahrenen Fachmann bestimmt werden. Um eine beträchtliche Anzahl freier Enden zu erhalten, liegt nach Anspruch 2 und 3 das Verhältnis der Umfangsgeschwindigkeit der Walze zu der Laufgeschwindigkeit des Films vorteilhaft zwischen 1,05 :1 und 3 :1, vorzugsweise zwischen 2 :1 und 2,5 -1.The requirements for growing a plurality of free ends can be determined by calculation and / or routine experimentation by one skilled in the art of fiber formation. In order to obtain a substantial number of free ends, is according to claim 2 and 3, the ratio of the peripheral speed of the roll to the running speed of the film advantageously between 1.05: 1 and 3: 1, preferably between 2: 1 and 2.5 to 1.
Um die Herstellung von schmalen Fasern zu erleichtern, sind nach Anspruch 4 vorzugsweise die Stiftreihen auf je einer zu einer Parallellinie der Walzenachse geneigten Linie angeordnet Die Stifte können nach Anspruch 5 auch in parallelen Zweierreihen angeordnet sein, die sich auf zu Parallellinien der Walzenachse geneigten Linien über die Walze erstrecken, wobei unmittelbar benachbarte Zweierreihen gegeneinander geneigt sind. Auch kann es nach Anspruch 6 vorteilhaft sein, wenn die Stiftreihen auf je einer sinusförmigen Linie parallel zur Walzenachse angeordnet sind. Nachfolgend sind Beispiele für Materialien und Vorrichtungen zur Herstellung von Tabakrauch-Filtermaterial sowie Versuche mit nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestelltem Filtermaterial beschrieben.In order to facilitate the production of narrow fibers, the rows of pins are preferably according to claim 4 arranged on a line inclined to a parallel line of the roller axis. The pins can according to claim 5 can also be arranged in parallel rows of two which are inclined to parallel lines of the roller axis Lines extend across the roller, with immediately adjacent rows of two being inclined towards one another are. It can also be advantageous according to claim 6 if the rows of pins each on a sinusoidal Line are arranged parallel to the roller axis. The following are examples of materials and devices for the production of tobacco smoke filter material and experiments with according to the method according to the invention produced filter material described.
Ein Mischpolymerisat aus Propylen und Äthylen mit einem Schmelzindex von 0,8 und etwa 20 Gewichtsprozent copolymerisiertem Äthylen wurde unter Verwendung eines bekannten Explosionsverfahrens zu einem Film von nominell 25 μ Stärke extrudiert. Der so hergestellte Film wurde in gewünschter Breite zerschnitten (z. B. ca. 28 cm), und der zerschnittene Film wurde durch eine herkömmliche Erwärmungs- und Dehnungs-(Richtvorrichtung geführt, in der er mit einem Dehnungsverhältnis von 7:1 zu einem Film von 14 μ Stärke längsgerichtet wurde. Der gerichtete Film wurde um einen Teil des Umfangs einer Faserbildungswalze mit Stiften geführt Die physikalischen Daten der Walze und die Arbeitsbedingungen waren wie folgt:A copolymer of propylene and ethylene with a melt index of 0.8 and about 20 percent by weight copolymerized ethylene became one using a known explosion method Film of nominal 25μ thick extruded. The film thus produced was cut into a desired width (e.g. about 28 cm), and the cut film was adjusted by a conventional heating and stretching (straightening device led, in which he with an elongation ratio of 7: 1 to a film of 14 μ thickness was aligned lengthways. The oriented film was wrapped around part of the circumference of a fiber forming roller Pens led The physical data of the roller and the working conditions were as follows:
der Laufgeschwindigkeit
des Filmsthe running speed
of the film
2:12: 1
Der aufgefaserte Film wurde mit herkömmlichen Mitteln direkt nach der Zerfaserung eingesammelt Schließlich wurde eine Anzahl (z. B. drei) aufgefaserter Filme miteinander verbunden, um die erforderliche Länge je Gewichtseinheit zu erhalten.The frayed film was collected by conventional means immediately after the fraying Finally, a number (e.g., three) of the frayed films were joined together to the required length per unit of weight.
Der so hergestellte aufgefaserte Film wurde dann gekräuselt z. B. durch Führen des Films durch eine Stopfmaschine auf bekannte Art und Weise.The frayed film thus prepared was then curled z. By passing the film through a tamping machine in a known manner.
Im folgenden wird die Erfindung anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert Es zeigtIn the following the invention is explained in more detail with reference to schematic drawings of exemplary embodiments It shows
F i g. 1 ein Stück des aufgefaserten Films, der zur Verdeutlichung des Netzwerks seitlich gedehnt wurde, bevorder Kräuselvorgang durchgeführt wurde,F i g. 1 a piece of the frayed film for clarity the network was laterally stretched before the crimping process was performed,
F i g. 2 eine Zigarette mit einem Filter.F i g. 2 a cigarette with a filter.
Wie aus F i g. 1 ersichtlich, bezeichnet das Bezugszeichen 1 Hauptfasern, zwischen denen sich Verbindungsfasern 2 erstrecken. Mit 3 sind freie Enden bezeichnet In F i g. 2 ist eine Zigarette 4 dargestellt, die einen Filter 5 aus Filtermaterial 6 in einer rohrförmigen Außenhülle 7 umfaßtAs shown in FIG. 1, the reference numeral 1 designates main fibers, between which connecting fibers 2 extend. With 3 free ends are designated In Fig. 2 shows a cigarette 4 which has a filter 5 made of filter material 6 in a tubular outer casing 7 includes
Test 1Test 1
Tabakrauchfilter wurden aus einem aufgefaserten Film nach dem zuvor beschriebenen Verfahren hergestellt Der aufgefaserte Film mit einer Länge von 55,5 m je 453 g (8175 tex) wurde auf einer herkömmlichen Filterstabmaschine zu Filterstäben verarbeitet, die zu Filterstäbchen von 15 mm Länge geschnitten wurden. Jeder Filter enthielt 103 mg aufgefaserten Film. Das Druckgefälle des Filters betrug 5,6 cm Wassersäule bei einem Luftstrom von 1050 ml/min.Tobacco smoke filters were made from a frayed film by the method previously described The frayed film with a length of 55.5 m per 453 g (8175 tex) was on a conventional filter rod machine processed into filter rods, which were cut into filter rods of 15 mm in length. Everyone Filter contained 103 mg of frayed film. The pressure drop of the filter was 5.6 cm water column an air flow of 1050 ml / min.
Die Filter wurden an Zigaretten angebracht und mit Hilfe einer Rauchmaschine geraucht, die jede Minute einen Zug von 35 ml Volumen und zwei Sekunden Dauer nahm. Ein Vergleich des Gewichts der Gesamtrückstände aus Zigaretten mit Filtern, mit denen aus Zigaretten ohne Filter ergab, daß der Filter 40% der Rückstände beseitigte.The filters were attached to cigarettes and smoked using a smoking machine every minute took a puff of 35 ml volume for two seconds. A comparison of the weight of the total residues from cigarettes with filters, those from cigarettes without filters showed that the filter contained 40% of the residues eliminated.
Durchmesserdiameter
der Faserbildungswalze 20,3 cmof the fiberizing roller 20.3 cm
Die Stifte verlaufen im
Abstand versetzt zueinander
auf parallelen sinusförmigen
Linien parallel zur
WalzenachseThe pins run in the
Offset to each other
on parallel sinusoidal
Lines parallel to the
Roller axis
Anzahl von Reihen mit Stiften 90
Dichte der Stifte
in jeder Reihe 16 Stifte je cmNumber of rows with pins 90
Density of pins
in each row 16 pins per cm
Neigungswinkel der Stifte (Winkel der Stifte zur Tangente
an die Walze, entgegengesetzt
zur Umdrehungsrichtung
der Walze) 60°Angle of inclination of the pins (angle of the pins to the tangent
on the roller, opposite
to the direction of rotation
of the roller) 60 °
Vorstehen der Stifte 1 mm eoThe pins protrude 1 mm eo
Durchmesser der Stifte 0,368 mmPin diameter 0.368 mm
Berührung zwischen Film und
Walze auf einem Kreisbogen von 60°
Film-Eingangsgeschwindigkeit 45,7 m/min
Oberflächengeschwindigkeit derTouch between film and
Roller on an arc of 60 °
Film entry speed 45.7 m / min
Surface speed of the
Faserbildungswalze 91,4 m/minFiber forming roll 91.4 m / min
Verhältnis der Umfangsgeschwindigkeit der Walze zuRatio of the peripheral speed of the roller to
Test 2Test 2
15 mm eines üblicherweise verwendeten Zigarettenfilters aus Acetat-Zellulose-Fasern (denier-Spezifikation 3/46 000) enthielt 101 mg Acetat-Zellulose. Beim Test unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 1 betrug das Druckgefälle 5,5 cm Wassersäule, und der Filter beseitigte 35% der Rückstände.15 mm of a commonly used cigarette filter made of acetate-cellulose fibers (denier specification 3/46 000) contained 101 mg acetate cellulose. When tested under the same conditions as in Example 1 the pressure drop was 5.5 cm water column, and the filter removed 35% of the residue.
Test 3Test 3
Filter wurden hergestellt und wie in Beispiel 1 getestet, in diesem Fall enthielt der aufgefaserte Film jedoch keine abgespaltenen Enden. Der Filter enthielt 103 mg aufgefaserten Film, und das Druckgefälle betrug 4,8 cm Wassersäule bei einem Luftstrom von 1050 ml/min. Die Filterwirksamkeit für Rückstände betrug 35%.Filters were made and tested as in Example 1, but in this case contained the frayed film no split ends. The filter contained 103 mg of frayed film and the pressure drop was 4.8 cm Water column with an air flow of 1050 ml / min. The filter efficiency for residues was 35%.
Nachfolgend ist ein weiteres Beispiel für ein Verfahren zur Herstellung von Filtermaterial beschrieben.Another example of a method for producing filter material is described below.
Ein Mischpolymerisat aus Propylen und Äthylen mit einem Schmelzindex von 0,8 (20% copolymerisiertesA copolymer of propylene and ethylene with a melt index of 0.8 (20% copolymerized
Äthylen enthaltend) wurde nach einem bekannten Explosionsverfahren unter Verwendung einer oszillierenden Form zu einem Film von 28 μ Stärke geformt. Die so hergestellte Doppelschicht des Films wurde zur gewünschten Breite geschnitten (z.B. ca. 16,3cm). Drei 5 solcher Stücke doppelschichtigen Films wurden aufeinandergelegt und durch eine herkömmliche Erwärmungs- und Dehnungs-(Richt-)vorrichtung geführt, in der sie mit einem Dehnungsverhältnis von 7:1 zu Filmen von 14 μ Stärke längsgerichtet wurden. Die gerichteten Filme wurden um einen Teil des Umfangs einer Faserbildungswalze mit Stiften geführt. Die physikalischen Daten der Walze und die Arbeitsbedingungen waren wie folgt:Containing ethylene) was by a known explosion process formed into a film of 28 µ thick using an oscillating mold. the The double layer of film thus produced was cut to the desired width (e.g. about 16.3 cm). Three 5 such pieces of double-layer film were laid one on top of the other and and stretching (straightening) device in which they are made into films with a stretching ratio of 7: 1 of 14 μ thickness were aligned lengthways. The oriented films were wrapped around part of the circumference of a fiberizing roll guided with pens. The physical data of the roller and the working conditions were as follows:
Durchmesserdiameter
der Faserbildungswalze 20,3 cmof the fiberizing roller 20.3 cm
Die Stifte sind im Abstand
versetzt zueinander inThe pins are in the distance
offset to each other in
parallelen Zweierreihen aufparallel rows of two
der Walze angeordnet und
erstrecken sich auf zu Parallellinien der Walzenachse
geneigten Linien über diethe roller arranged and
extend to parallel lines of the roller axis
inclined lines across the
Walze, wobei unmittelbarRoller, being immediately
benachbarte Zweierreihen
gegeneinander geneigt sind.
Anzahl von Reihen mit Stiften 180
Dichte der Stifteadjacent rows of two
are inclined towards each other.
Number of rows with pins 180
Density of pins
in jeder Reihe 10 Stifte je cm 3Q in each row 10 pins per cm 3Q
Neigungswinkel der Stifte
(Winkel der Stifte zur Tangente an die Walze, entgegengesetzt zur UmdrehungsrichtungAngle of inclination of the pins
(Angle of the pins to the tangent to the roller, opposite to the direction of rotation
der Walze) 60°of the roller) 60 °
Vorstehen der Stife 1 mmThe pins protrude 1 mm
Durchmesser der Stifte 0,368 mmPin diameter 0.368 mm
Berührung zwischen Film und
Walze auf einem Kreisbogen von 45°
Filmeingangsgeschwindigkeit 64 m/min
Oberflächengeschwindigkeit
der Faserbildungswalze 160 m/minTouch between film and
Roller on an arc of 45 °
Film entry speed 64 m / min
Surface speed
of the fiber forming roller 160 m / min
Verhältnis der Umfangsgeschwindigkeit der Walze zu
der Laufgeschwindigkeit
des Films 2,5 :1Ratio of the peripheral speed of the roller to
the running speed
of the film 2.5: 1
Das aufgefaserte Filtermaterial wurde mit herkömmlichen Mitteln direkt nach der Zerfaserung eingesammelt. The frayed filter material was collected by conventional means directly after the defibration.
Das Produkt hatte 4444 tex (d. h. eine lineare Garndichte [Länge je Gewichtseinheit] von 40 000 denier).The product was 4444 tex (i.e., yarn linear density [length per unit weight] of 40,000 denier).
Das im zuvor beschriebenen Beispiel erhaltene aufgefaserte Material wurde dann wie zuvor beschrieben strukturiert, indem es durch eine Stopfmaschine gekräuselt wurde.The frayed one obtained in the example described above Material was then structured as previously described by curling it through a tamping machine became.
Test 4Test 4
Auf den Strukturierungsvorgang folgte ein Entkräuselungsprozeß, wobei eine flaumige, flockige Masse entstand, deren Kräuselmerkmal 40 Kräuselungen/cm war. Bei der Verarbeitung dieses Materials zu einem Filterstab, wie in Test 1 beschrieben, enthielt jeder Filter (15 mm lang) 72 mg aufgefaserten Film. Das Druckgefälle des Filters betrug 4,2 cm Wassersäule bei einem Luftstrom von 1050 ml/min.The structuring process was followed by a de-curling process, a fluffy, fluffy mass was formed, the curling characteristic of which was 40 curls / cm. When this material was made into a filter rod as described in Test 1, each filter contained (15 mm long) 72 mg of frayed film. The pressure drop of the filter was 4.2 cm water column for one Air flow of 1050 ml / min.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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