DE3005793A1

DE3005793A1 - Poroeses filterpapier, sowie zwischenprodukt und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE3005793A1
Application number: DE19803005793
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Phys. Hermann 7562 Gernsbach Müller
Original assignee: Schoeller und Hoesch GmbH
Current assignee: Papierfabrik Schoeller & Hoesch 7562 Gernsba GmbH
Priority date: 1980-02-15
Filing date: 1980-02-15
Publication date: 1981-08-20
Also published as: DE3005793C2

Description

Die Erfindung betrifft ein poröses Filterpapier, ein Zwischen-
produkt, aus dem das Filterpopier vorzugsueise herstellbar ist, sowie Verfahren zur Herstellung des Zwischenprodukts und des Filterpapiers selbst. Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zur Herstellung luftdurchlässiger Filtermundstücke für Zigaretten unter Verwendung des Filterpapiere sowie auf ein kochfestes Filterpapier und dessen Verwendung zur Herstellung von Teebeuteln.
Poröse Filterpapiere werden z. 8. bei der Herstellung von Filtermundstücken für Zigaretten verwendet, bei denen dem Rauch zusätzliche Luft zugemischt werden soll, um ein gesünderes Rauchen zu ermöglichen. Hierzu werden bisher von Haus aus dichte Umhüllungspapiere entweder mechanisch oder elektrostatisch mit rasterförmigen Loch anordnungen versehen (DE-OS 2 251 903, US-PSen 2 988 088 und 3 046 994).
Man erhält so poröse Filterpapiere mit Flächengewichten von größenordnungsmäßig 30 gim2 und einer Luftdurchlässig-2 2' keit von 30 cm (Minute x m ) bei einem Druckabfall am Filterpapier von 980 Pa.
Zur Befestigung. der Filterpapiere am eigentlichen Filtermaterial wird ein Leim oder in jüngster Zeit zunehmend ein Schmelzkleber verwendet. Beim Anbringen des Filterpapieres am eigentlichen Filtermaterial dringt der Leim oder Schmelzkleber, wenn er gesondert aufgebracht wird, durch die Löcher des Filterpapieres nach außen, was sich bei der Weiterverarbeitung sehr nachteilig auswirkt.
Dieser Nachteil kann zwar bei Verwendung von Schmelzklebern ausgeräumt werden, wenn das Filterpapier zuerst mit dem Schmelzkleber beschichtet und erst denn perforiert wird.
Schon bei nicht beschichteten Filterpapieren können nur Löcher erzeugt werden, die erheblich größer sind als die Poren eines homogenen Filterpapieres; erst recht ist die Erzeugung von kleinen Löchern bei mit Schmelzkleber beschichteten Filterpapieren mit erheblichen Schwierig- keiten verbunden. Darüber hinaus können derartige perforierte Filterpapiere nur aus Ausgangapapieren mit einem Flächengewicht von mindestens 40 gim2 verwendet werden, wozu dann noch das Flächengewicht des Klebers mit 10 % des Papiergewichtes hinzukommt.
Ein allen perforierten porbsen Filterpapieren gemeinssmer Nachteil ist der, daB im fertigen Filtermundstuck, in dem über dem perforierten Filterpapier noch ein perforiertes Mundatückbelagpapier liegt, eine stark schwankende Luftdurchläesigkeit erhalten wird, je nachdem, wie gut die Löcher von Filterpapier und Mundstückbelagpapiar fluchten.
Nur unter optimalen Bedingungen können auf diese Weise Filtermundstücke mit einem Frischluftzusetz von bis zu 25 X erhalten werden.
Aus der DE-OS 2 750 590 ist es bekannt, ein Filterpapier für den oben genannten Zweck herzustellen, auf dessen Grundgerüst von pflanzlichen Fasern eine Deckschicht von Kunstetoffflsern aus Poly#thylen, Polypropylen oder Vinylchlorit/Vinylacetat - Mischpolymerisat aufgebracht ist. Diese Deckschicht wird mit einem zweiten Stoffauflauf in der Papiermaschine auf die Grundschicht gelegt, wobei dann dieses Zweikomponentin-Fsservlies kurzzeitig auf eine Temperatur von 250 - 350ob erwärmt wird.
Dieses bekannte Filterpapier zeichnet sich durch hohe Porosität, Homogenität und gute mechanische Festigkeit aus.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Porosität, Homogenität und mechanische Festigkeit des aus der DE-OS 2 750 590 bekannten Filterpapiers noch weiter zu verbessern.
Diese Aufgabe wird srfindungagemäß dadurch gelöst, daß sich auf einer Seite des Papier rasterartig verteilt angeordnete punktförmige Erhebungen aus heiBachmelzendem Kunststoffmaterial (Hotmelt) befinden. Durch diese Versteifungen aus Kunststoffmsterial wird zum einen die mechanische Festigkeit des Filterpapiers wesentlich erhöht, zum anderen gleichzeitig die Porosität nur unwesentlich vermindert. Die punktförmigen Erhebungen bzw. Versteifungen aus heißschmelzendem Kunststoffmaterial genügen, um ein Verrutschen der Fasern zu verhindern.
Dabei genügt die Aufbringung derartiger Erhebungen bzw. Versteifungen auf nur einer Seite des Papiers bzw. Grundgerüsts.
Wesentlich ist insbesondere die rasterartige Verteilung der Erhebungen, da dadurch eine gleichbleibende mechanische Festigkeit und Porosität über die Fläche erhalten wird.
Rasterartig heißt, daß die Erhebungen über das Papier bzw.
Grundgerüst etwa gleichmäßig verteilt sind. Die Erhebungen sind etwa im gleichen Abstand voneinander angeordnet. Diese Anordnung trägt, wie dargelegt, zu einer gleichmäßigen erhöhten mechanischen Festigkeit und Porosität sowie erhöhten Homogenität bei.
Vorzugsweise beträgt der Gewichtsanteil des Kunststoffmaterials 10 - 50 Gew. %. Dadurch wird einerseits die gewünschte mechanische Festigkeit bei hoher Porosität erhalten; zugleich ist sichergestellt, daß das Strömungsmittel bei Hindurchtreten durch das Filterpapier im wesentlichen nur in Berührung zu den pflanzlichen Fasern tritt.
Insbesondere bei Verwendung des erfindungsgemäßen Filterpapiers für die Herstellung von luftdurchlässigen Filtermundstücken für Zigaretten hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Kunststoffmaterial einen Schmelz- bzw.
Erweichungspunkt von etwa 60 - 900C aufweist. Ferner hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Kunststoffmaterial aus Copolymere von Venylscetat und Äthylen, verschnitten mit Wachsen o. dgl., besteht. Diese Kunststoffmaterialien eignen sich besonders gut für eine kontinuierliche Herstellung von Filterpapierbahnen.
Das Grundgerüst besteht aus pflanzlichen Fasern, wobei diese langfasriger, gebleichter Zellstoff und/oder durch Kochen aufgeschlossene und gebleichte Fasern aus Einjahrespflanzen sind (z. S. Manila, Sisal). Die Fasern haben vorzugsweise eine Faserlänge von etwa 6 mm und einen Faserdurchmesser von etwa 25 >. Außerdem können etwa 20 - 60 Gew. % Cellulose-Regeneratfasern mit 3 - 10 mm Stapellänge und 5 - 30 Dtex zugesetzt sein.
Nach Herstellung eines derartigen Papiervlieses wird mit Hilfe einer mit einem Raster versehenen, geheizten Tiefdruckwalze aus der Schmelze ein Schmelzkleber oder Hotmelt copolymer von Venylacetat und Athylen, verschnitten mit Wachsen) punktförmig aufgetragen. Wie dargelegt, besitzen die genannten Kopolymere einen Erweichungspunkt zwischen 60 und 900C. Die Viskosität liegt bei 1500C bei 1000 -2000 wuPa s und bei 1750C bei 500 - 1000 fiPa-s.
Dadurch, daß der Schmelzkleber separat mit einer Walze aus der Schmelze auf das Papier aufgetragen wird, entfällt die Notwendigkeit, den Kunststoff mit Hilfe eines zweiten Stoffauflaufes innerhalb einer Papiermaschine aufzutragen, was den Vorteil erbringt, jedes Papier von einer herkömmlichen Papiermaschine in dieser Art und Weise zu beschichten.
Durch den niedrigen Erweichungapunkt des verwendeten, Schmelzklebers kann später bei der Filterherstellung der Durchlauf durch die beheizte Formatkammer wesentlich gesteigert werden Dieser Vorteil einer höheren Verarbeitungsgeschwindigkeit kann nur durch einen Schmelzkleber mit tiefem Erweichungspunkt erreicht werden, da in Faserform kein Material vorhanden ist, da es einen notwendigen Erweichungspunkt unter 1000C besitzt.
Da der Auftrag ges Schmelzklebers vorzugsweise mit Hilfe einer Rastertiefdruckwalze erfolgt, können auch wesentlich leichteres Papier als Grundschicht verwendet werden (10 - 35 gim2).-Durch die Reduzierung des Flächengewichte beim Grundgerüst bzw.
Grundpapier (Papiervlies) ist es möglich und vorteilhaft, Papier mit wesentlich höherer Luftdurchlässigkeit, z. B. 10 -700 l/Minute/!10cm2 bei einer Druckdifferenz von 100 mm Ws, einzusetzen. Durch den Aufdruck des Schmelzklebers durch die geheizte Tiefdruckwalzs ist es möglich, gezielt 50 - 80 X der Grundporosität des Papiers zu erhalten.
Der Auftrag des Schmelzklebers mit Hilfe der geheizten Rastertiefdruckwalze hat ferner den Vorteil einer genaueren Einhaltung des Auftrages von etwa + 3 X gegenüber dem Mittelwert, wobei, bei einer Zugabe der Heißsiegelfaser innerhalb der Papiermaschine nur eine Mittelwertstreuung von etwa + 8- +10 % der ~Porosität eingehalten werden kann.
Damit verbunden ist natürlich der Vorteil einer höheren Porositätskonetanz des fertigen Filterpapiers bzw. Filters.
Dies ist insbesondere bei der Herstellung von Filtermundstücken für Zigaretten von Bedeutung.
Das Zwischenprodukt nach Anspruch 8 stellt selbst ein Filterpapier der. Dabei werden Je nach Wahl der geheizten Raster-2 tiefdruckwalzs etwa 9 - 900 Rasterpunkte pro om auf einer Seite der Zwischenproduktbahn aufgetragen.
Das Kunststoffmaterial ist so fest in das Grundgerüst der pflanzlichen Fasern eingebettet, deB das Zwischenprodukt gut handhabbar ist, z. B. geschnitten, gebogen und gewickelt werden kann. In Prüferform eingebrachtes Kunststoffmaterial würde sich bei derartiger Handhabung und Bearbaitung teilweise abscheiden oder unregelm#Big verteilen.
Es ist bekannt und gehört zum Stande der Technik, Filter- papiere z. 8. zum Abpacken von Tee auf einer Papiermaschine herzustellen, in dem auf ein Grundgerüst von pflanzlichen Fasern eine Deckschicht von heißsiegelndum Kunststoffmaterial mit Hilfe eines zweiten Soffauflaufes in der Papiermaschine aufgebracht wird. Diese Heißsiegalechicht dient spSter zum Verechlie#en des gefüllten Beutels in einer Abpackmaschine.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahr@ns für die Herstellung eines heiß@iegelnd@n Filterpapiere kann auch ein Filterpapier für Tee bzw. Teebeutelpapier in herkömmlicher Weise auf einer Papiermaschine hergestellt und, anschließend mit Hilfe einer geheizten Tiefdruckrasterwalze mit heißsiegelnder Kun@t@toff@chicht beschichtet werden.
Allerdings ist hierbei zu beachten, dnß das aufgebrachte Kunstatoffmsterial einen höheren Erweichungapunkt als 100°C hat, da sich sonst der fertige Teebeutel im kochenden Wasser öffnen würde.
Als Kunststoffbeschichtungapiatsrialian kommen in Frage - weichmacherfrei@@ Uenylchlorit/Venylacstat - Miech-, polymerisat - Polyäthylen - Polypropylen, Die Herstellung eines heiß@i@g@lnden Filterpapiers, z. O.
T@@beut@lpapiers, durch eine nachträgliche Beschichtung mit dem genannten Kunststoffmaterial aus der Schmelze hat den Vorteil, daß jedes Filterpapier mittels einer herkömmlichen Papiermaschine mit nur einem Stoffeufleuf hergestellt werden kann.
Durch den punktförmigen Auftrag (ca. 9 - 900 Rasterpunkte/cm2) wird nur ein kleiner Teil der OberflSche des Papiervlieses bzw. Grundgerüatee verschlossen. Es bleibt ein großer Teil der Papieroberfläche offen, der dann eine wesentlich bessere, d. h.
schnellere und intensivere Wesserdiffusion (ieeauslaugung) ermöglicht als bei Verwendung eines Papiers, bei dem durch flächenförmigen Auftrag einer Kunststoffschicht wesentlich mehr Papierflache verschlossen wird, mit der Folge, daß eine entsprechend geringere, d. h. langsamere und weniger intensive Diffusion stattfinden kann.
Für die Herstellung von Teebeutelpapier wird vorzugsweise ein heißschmelzendes Kunststoffmaterial verwendet, das einen Erweichungs- bzw. Schmelzpunkt von 95 - 1700C hat.
Das Gewicht des Grundpapiers beträgt vorteilhafterweise 10 - 100 g/m2, bevorzugt 15 - 17 g/m2 In der anliegenden Zeichnung ist ein Teil eines erfindungegemäßen Filterpapiere in Draufsicht und starker Vargrößerung dargestellt, wobei diejenige Seite gezeigt ist, auf der sich die rasterartig verteilt angeordneten Erhebungen aus heißschmelzendem Kunststoffmsterial befinden.
Das Grundgerüst bzw. Grundpapier ist mit der Bezugsziffer 1 und die rasterartig verteilt angeordneten, punktförmigen Erhebungen aus heißechmelzendem Kunststoffmaterial sind mit der Bezugaziffer 2 gekennzeichnet.
Die schwarzen Linien 3 gehören zu einem Maßstab.

Claims

Poröses Filterpapier, sowie Zwischenprodukt und Verfahren zu seiner Herstellung Patentansprüche oröses Filterpapier mit einem Grundgerüst aus nur wenig gelenen pflanzlichen Fasern, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß sich auf einer Seite des Papiers rasterartig verteilt angeordnete punktförmige Erhebungen aus heißschmelzendem Kunststoffmaterial (z. B. Hotmelt) befinden.
2. Filterpapier nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Gewichtsanteil des hunstatoffmaterials (Hotmelt) 10 - 50 ewichtsprozente beträgt.
3. Filterpapier nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das Kunststoffmaterial einen Schmelz-oder Erweichungspunkt von etwa 60 - 900C aufweist.
4. Filterpapier nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß das Kunststoffmaterial aus Copolymere von Vinylacetat und Äthylen, verschnitten mit Wachsen oder dgl. besteht.
5. Filterpapier nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die pflanzlichen Fasern langfaseriger, gebleichter Zellstoff und/oder durch Kochen aufgeschlossene und gebleichte Fasern aus Einjahrespflanzen sind.
6. Filterpapier nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß unter den pflanzlichen Fasern etwa 10 - 60 ewichtsprozente Celluloseregeneratfasern mit 3 - 10 mm Stapellänge und 5 - 30 Dtex sind.
7. Filterpapier nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Rasterung aus heißschmelzendem Kunststoff auf einer Seite des Papiers bzw.

einer Papierbahn ein Flächengewicht von mindestens 3 g/m2 aufweist.
8. Zwischenprodukt zur Herstellung des Filterpapiers nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t 2 daß etwa 9 - 900 Rasterpunkte pro cm vorgesehen sind.
9. Verfahren zur Herstellung eines Zwischenproduktes nach Anspruch 8, bei dem ein Papierulies aus pflanzlichen Fasern auf dem Sieb einer Papiermaschine hergestellt wird, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß in einem weiteren Arbeitsgang mit Hilfe einer geheizten Tiefdruckwalze ein heißschmelzender Kunststoffkleber (Hotmelt) aus der Schmelze auf einer Seite des Papiers aufgetragen wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der heißschmelzende Kunststoffklezer zunächst in Form von Grenulet vorliegen und einen Erweichungspunkt von 60 - 900C sowie eine Viskosität von 1000 - 20(in pPe-s bei 1500L und 500 - 1000 Pa.s bei 175°C hat.
11. Verfahren zur Herstellung von luftdurchlässigen Filtermundstücken für Zigaretten unter Verwendung des Filterpapiere nach einem der Ansprüche 1 - 7 oder des Zwischenproduktes nach einem der Ansprüche 8 - 10, dadurch g e k e n n z e i c h n e t das das Filterpapier oder das Zwischenprodukt um das eigentliche Filtermsterial herumgelegt wird und die so erhaltene Anordnung über den Schmelzpunkt des Kunststoffmaterials erwärmt wird.
12. Kochfestes Filterpapier, insbesondere nach einem der Ansprüche 1, 2, 5-7 oder hergestellt aus einem Zwischenprodukt nach einem der Ansprüche 8 und 9, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das heißechmelzende Kunststoffmaterial einen Erweichungs- bzw. Schmelzpunkt von 95 - 170°C hat.
13. Filterpapier nach Anspruch 12, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daS als heiBsiegelndes Kunststoffmaterial ein weichmacherfreies Vinylchlorit/Vinylacetst - Mischpolymerisat, Polyäthylen oder Polypropylen dient.
14. Verwendung von Filterpapier nach Anspruch 12 oder 13 zur Herstellung von Teebeuteln.