DE2732904C3 - Längliches Filter - Google Patents

Längliches Filter

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Description

Es besteht die Aufgabe, ein Filter zu schaffen, bei welchem die Notwendigkeit der ersten Umhüllung entfallen kann und das im Vergleich zu einem Celluloseacetatfilter bei gleichem Filterwiderstand einen verbesserten Filtrierwirkungsgrad aufweist r»
Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar
Neben dem Wegfall der ersten Umhüllung und neben einem besseren Filtrierwirkungsgrad im Vergleich zu in einem Celluloseacetatfilter weist das Filter gemäß der Erfindung den Vorteil auf. daß seine Härte vergleichbar ist mit derjenigen eines Celluloseacetatfilters, also diesbezüglich wesentlich günstiger ist als ein Krepppapierfilter. Daneben weist das Filter ein günstiges r> Aussehen auf. Die Verfärbung durch die Filterstoffe ist gleichmäßig. Das Filter kann ohne Schwierigkeiten auf schnellarbdtenden Zigarettenmaschinen verarbeitet werden.
Der Faserkern des Filters dient zur wirksamen Filtrierung von Gasen, während die versteifte fasrige Oberflächenschicht dazu dient, daß das Filter seir.e Form beibehält, wobei die Oberflächenschicht gehäuseartig wirkt und für die Form des Filters bestimmend ist.
Die Filter werden hergestellt aus einer wäßrigen ->~> Dispersion von Cellulosefasern oder einer Mischung von Cellulose- und synthetischen Fasern. Diese wäßrige Dispersion wird in eine röhrenförmige Form eingespritzt, wobei auf das Rohr von außen ein Vakuum wirkt Auf diese Weise wird das Suspensionsmedium in durch die Wandungen der Form abgezogen, so daß sich die Fasern an der Innenwandung niederschlagen und einen Strang bilden.
Der Gehäuseeffekt der Rinde rührt von den» höheren Faseranteil in der Oberflächenschicht her, wobei diese )'> Fasern längs orientiert sind. Es hat sich gezeigt, daß die gewünschte Orientierung erhalten wird durch Steuerung des Austrittsverhältnisses, d. h. des Verhältnisses der Geschwindigkeiten der fasrigen Suspension und der Lochform. Dis Mindestausströinverhältnis hängt ab -to von der Art der verwendeten Fasern, das bei der Verwendung von Alphacellulosefasern mindestens im Bereich von 10:1 liegt.
Der Erfindungsgegenstand wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert Es zeigt «
F i g. I einpn Längsschnitt durch die \chse des Filters;
F i g. 2 eine perspektivische Ansicht auf ein Filter gemäß F i g. I nach Abtrennung durch Einwirken einer Zugkraft;
F i g. 3 eine perspektivisrhe Ansicht auf ein konisches ">o Faserelement, wie es sich längs der Linien IH-III in Fig. I erstreckt,
F i g. 4 einen Schnitt längs der Linien IV-IV in Fig. 5;
F i g. 5,6 und 7 Kontaktbetaradiogramme durch etwa 13 mm dicke SchniUe des Filters bei einer Belichtungs- « zeit von näherungsweise 7 Stunden und
Fig.8, 9 und 10 graphische Darstellungen der relativen Materialdichte längs des Durchmessers bei den Schnitten gemäß den F i g. 5, 6 und 7, ermittelt mit einer Beta Röntgendurchleuchtung bei Schritten von «) jeweils 1 mm.
Die F i g. 1 zeigt einen Schnitt durch das Filter, welches eine fasrige Kernzone 3 und eine fasrige Rinde in Form einer Oberflächenschicht 4 aufweist. Die Oberflächenschicht 4 weist hierbei eine höhere Dichte als der Kernbereich 3 auf.
In der Verwendung als Zigarettenfilter wird das Filter vom Zigarettenrauch durchströmt in Richtung des Pfeiles 5. Die Filterwirkung geht hierbei in erster Linie von der Kernzone 3 aus, während die Oberflächenschicht 4 in erster Linie zur Versteifung des Aufbaus dient Im Vergleich mit einem umhüllten Filter erlaubt dieser Aufbau ein größeres radiales Eindringen der Gase in Richtung auf oder weg vom Kern.
Die F i g. 2 zeigt die innere Struktur des Filters, die deutlich wird, wenn infolge einer Zugspannung das Filter getrennt wird. Die Trennfläche ist im wesentlichen konisch, wobei die äußere Oberfläche des Konus bei 6 geringfügig konvex ist Der Konus endet in einem zentralen Büschel 7. Ein einzelnes Strukturelement ist in F i g. 3 im Schnitt dargestellt Dieses konusförmige Element 8 verdeutlicht die konvexe Oberfläche 9 und die büschelartige Spitze 7, welche bei der Trennung des Filters entstehen.
Das Material weist also einen schichtförmigen Aufbau auf, wobei wie bei Papier der Sch.ichtaufbau nicht sichtbar ist und nur sichtbar gemacht werden kann durch Trennen des Materials.
In F i g. 3 ist auch sichtbar, daß die niandbereiche des Elements 8 Zonen 10 höherer Dichte bilden, die zusammen mit weiteren Zonen weiterer Elemente die Oberflächenrinde 4 bilden.
Der Schnitt gemäß Fig.4 verdeutlicht, wie die Oberflächenschicht oder Rinde 4 die Kernschicht 3 einschließt.
Der Schnitt gemäß r i g. 5 wurde gefertigt von einem Filterstrang aus 100% Weichholzculf at pulpe. Die Schnitte gemäß Fig.fa und 7 sind von Filtersträngen gefertigt die aus einer Pulpenmischung bestehen, welche 55% PV5 und 45% Alphagras aufwies.
Die Dunkeltönung des Betaradiogramms ist umgekehrt proportional zur Betastrahlendurchlässigkeit des Schnitts. Die Schwärzung ist daher direkt proportional zur Dichte des Filtermaterials und es ist klar ersichtlich, daß d-e Rinde in jedem Fall eine größere Dichte aufweist.
Die graphische Darstellung gemäß den F i g. 8, 9 und 10 ist eine Bestätigung für die sichtbare Schlußfolge aus den F i g. 5.6 und 7. Die Diagramme zeigen deutlich, daß die betastrahlendurchlässigkeit in den Zentralbereichen wesentlich größer ist, was wiederum bedeutet, daß die Dichte der Fibermasse im Zentrum geringer 'M als an der Peripherie.
Das Filter kann aus verschiedenen Fasermateriaiien bestehen, jedoch sollte ein Anteil relativ steifer Fasern vorhanden sein, damit sich eine entsprechende Strukturmatrix ergibt in Kombination mit feineren Fasern zur Verbesserung der Filtereigenschaften und der Festig keit Es können Zusatzstoffe zugegeben sein, um die Filtereigenschaften zu modifizieren.
Als steife grobe Fasern wird vorzugsweise hochextrahie'te, chemisch gebleichte Alphacellulose verwendet, die einen hohen Anteil an Nadelholz, beispielsweise an Fichte, aufweist.
Die feinen Fasern mit einem Anteil von vorzugsweise 40 bis 50% sollen eine hohe spezifische Oberfläche haben. Beispiele solcher Fasern sind Alphagras. Eukalyptus und Baumwolle. Es hat sich als vorteilhaft gezeigt, bestimmte Faseranteile zu entfernen, um einen optimalen Ausgleich der funktionelien Eigenschaften des Produkts zu erhalten. Bezüglich der Zuschlagstoffe hat es sich als vorteilhaft gezeigt, 10% Kaolin oder Calciiimcarbonat beizMgeben, um die Filtriereigenschaften zu verbessern. Andere mineralische Filtermaterialien, wie beispielsweise Diatomeenerde können verwendet werden, um die Dampfphasenkomponenten besser
zu filtern. Weiterhin kann Aktivkohle beigefügt sein. Rs ist auch möglich, einen Anteil eines anderen
Wenn jedoch derartige Zusatzstoffe verwendet werden, geeigneten Fasermaterials zu verwenden, wie beispiels-
ist es wünschenswert, ein Bindemittel hinzuzufügen, um weise synthetische Fasern, beispielsweise: Polyolefinfa-
ein Stauben des Produkts zu verhindern. Als Bindemittel sern.
kann beispielsweise verwendet werden Stärke oder > Die Erfindung wurde vorstehend anhand eines
wasserlösliche Harze. Die Stärke kann entweder Zigarettenfilters beschrieben. Das Filtermaterial ist
kationisch oder anionisch sein und bei dem Harz kann es jedoch auch für andere tinsatzzwecke einsetzbar, wie
sich beispielsweise um Polyamin oder um Polyäthylen- beispielsweise für das Filtern von Öl. Der Querschnitt
amin handeln. Bei der Verwendung von Stärke kann des Filters braucht nicht kreisförmig zu sein. F.s ist auch
diese auch auf der Oberfläche nach der Bildung des ή jede andere Querschnittsform möglich.
Strangs aufgebracht werden.
Hierzu 2 I)IaIl Zeichnungen

Claims (16)

! Patentansprüche:
1. Längliches Filter mit unterschiedlichen Faserflächen und mit einem fasrigen Kern, bei welchem die Fasern wahllos verteilt angeordnet sind, ι dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (3) durch eine ihn umgebende Rinde (4) aus Fasermaterial versteift wird, die integral zum Kern (3) ist und eine Oberflächenschicht größerer Dichte als der Kern (3) bildet i"
2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Fasern der als Rinde (4) ausgebildeten Oberflächenschicht zu einem hohen Anteil in Längsrichtung des Filters angeordnet sind.
3. Filter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich- is net daß bei Ausüben einer Zugspannung in Längsrichtung des Filters ein Abtrennen an einer im wesentlichen konischen Zwischenschicht (6) erfolgt
4. Filter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß die fuserstruktur im Innern im wesentlichen 2» konisch verläuft, wobei am Rand jeder konischen Struktur eine Faserrinde (10) vorhanden ist
5. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß die Fasern aus einem Fasergemisch aus steifen groben Fasern und feinen ->'> Fasern besteht.
6. Filter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die steifen groben Fasern aus einer Pulpe aus hochextrahierter, chemisch gebleichter Alpha-Cellulcse gestehen, die einen hohen Anteil von >" Nadelholz auf veist.
7. Filter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet daß die feinen Fasern eine hohe spezifische Oberfläche h iben.
8. Filter nach Anspruch 7, dao„rch gekennzeich- 'r> net daß die feinen Fasern aus Alphagras, Eukalyptus Oder Baumwolle hergestellt sind.
9. Filter nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet daß der Anteil der feinen Fasern 40 bis 50% beträgt. «>
10. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß dem Filtermaterial Zuschlagsstoffe, wie beispielsweise Kaolin, Calciumtarbonat, Aktivkohle und Diatomeenerde zugegeben sind. *r'
11. Filter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß dem Filtermaterial ein Bindemittel, wie beispielsweise Stärke oder wasserlösliches Harz Zugegeben ist.
12. Filter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich- w net, daß das Harz Polyamin oder Polyäthylenamin ist.
13. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet daß die Stärke bevorzugt
In der Oberflächenschicht angeordnet ist. v·
14. Filter nach einem der Ansprüche I bis II, dadurch gekennzeichnet daß das Filtermaterial tynthetische Fasern aufweist.
15. Filter nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die synthetischen Fasern Polyolefinfasern &" •ind.
16. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter die Form eines Zigarettenfilters aufweist.
Die Erfindung betrifft ein längliches Filter mit unterschiedlichen Faserflächen und mit einem fasrigen Kern, bei welchem die Fasern wahllos verteilt angeordnet sind. Derartige Filter finden beispielsweise Verwendung als Filter bei Zigaretten.
In der Zigarettenindustrie werden derzeit hauptsächlich zwei Filterarten verwendet neben einer dritten Filterart welche eine Kombination der beiden ersten Filter darstellt
Einer dieser Filter besteht aus Celluloseacetat in Form eines Faserstranges. Dieser Strang wird mit einem Weichmacher, wie beispielsweise Astriacetin behandelt um eine teilweise Bindung der Fasern zu erhalten und dieser Strang wird mit Papier umhüllt damit er seine Zjlindrische Form beibehält Wird ein solches Filter in einer Zigarette verarbeitet denn ist eine zweite Umhüllung erforderlich, um das Filter in Kontakt mit der vorbereiteten Tabaksäule zu halten. Diese zweite Umhüllung hat üblicherweise das Aussehen einer Korkhülle.
Eine zweite Ausführungsform besitzt einen Kern aus Kreppapier. Auch hier ist eine erste Umhüllung erforderlich, um das Filter in zylindrischer Form zu halten. Neben dieser ersten Umhüllung ist eine weitere Umhüllung unbedingt erforderlich, um das Kreppapierfilter an der Zigarette zu halten. Diese Filter haben üblicherweise an ihre. Stirnseite ein unschönes Aussehen und weiterhin tritt der Nachteil auf, daß beim Gebrauch das Filter sich ungleichmäßig verfärbt. Weiterhin ist der Nachteil zu verzeichnen, daß wegen des kreppapierartigen Aufbaus das Filter ungleichmäßig hart wird, was zu Schwierigkeiten bei der Verarbeitung auf schnellarbeitenden Zigarettenmaschinen führt.
Eine dritte Ausführungsform ist als Doppelfilter bekannt und wurde entwickelt zur Vermeidung einiger Nachteile, die bei den ersten beiden Filterarten auftreten. Bei diesem Filter sind zwei zylindrische Segmente axial hintereinander angeordnet und verbunden durch eine Papierhülle. Das ZyJ idersegment aus Celluloseacetat wird hierbei bei der Zigarette hinten angeordnet so daß das Erscheinungsbild verbessert ist. Weiterhin ist dieses Filter etwas weicher. Die Herstellung dieses Filters ist jedoch weitaus teurer infolge der Notwendigkeit der genauen Verarbeitung zweier in der Str iktur unterschiedlicher Segmente. Neben den Verarbeitungsschwierigkeiten wird nicht der Nachteil einer doppelten Umhüllung vermieden, vielmehr ist eine dritte Umhüllung erforderlich, um die beiden Zylindersegmente zusammenzuhalten.
Um die Filterwirkung zu ermitteln, wird in Abhängigkeit des Filterwiderstandes die Menge des abgefilterten Materials ermittelt. Unter Filterwiderstand ist der Widerstand zu verstehen, der beim Durchströmen des Filters auftritt. Für einen gegebenen Filterwiderstand weist das Kreppapierfilter einen höheren Filtrierwirkungsgrad auf als das Filter aus Celluloseacetat. Das Doppelfilter liegt bezüglich seines Wirkungsgrads zwischen diesen Werten und zwar im Verhältnis des Anteils von Kreppapier zu Celluloseacetat.
Bei einem aus der US-PS 28 49 005 bekannten Filter der eingangs genannten Art wird am Fiiterende ein latentes Bild eines Emblems erzeugt das sich beim Rauchen der Zigarette entwickelt. Das latente Bild wird durch auf das Filterende beschränkte unterschiedliche Faserflächen erzeugt, indem ein filmbildendes oder faseranlösendes Material stirnseitig eingepreßt oder aufgedruckt wird. Diese Filter entsprechen jedoch im übrigen den vorstehend beschriebenen.
DE2732904A 1976-08-02 1977-07-21 Längliches Filter Expired DE2732904C3 (de)

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