DE3932891A1 - Tabakrauchfilter mit partikelfoermigem zusatzstoff - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Tabakrauchfilter, der einen partikelförmigen Zusatzstoff enthält - beispielsweise ein Sorptionsmittel, wie Aktivkohle, Silikagel, Sepiolith (Meerschaum), Aluminiumoxid, Ionenaustauscher etc.

Die verschiedenen bekannten Verfahren zur Herstellung solcher Filter haben bisher unter einer oder mehreren Schwierigkeiten bei der Herstellung gelitten, nämlich Schwierigkeiten bei der Kontrolle der Qualität und Gleich­ förmigkeit des Produkts und Schwierigkeiten mit dem Verschleiß von Maschinen.

Gemäß der Erfindung ist zumindest ein Teil des partikel­ förmigen Zusatzstoffes auf einen oder eine begrenzte Anzahl von Fäden und/oder Streifen konzentriert, die in den übrigen Körper des Filtermaterials eingebracht sind, wobei der Zusatzstoff an dem Faden bzw. den Fäden und/oder Streifen haftet. Vorzugsweise ist zumindest der Großteil des partikelförmigen Zusatzstoffs in dem Filter von dem Faden bzw. den Fäden und/oder Streifen getragen; besonders bevorzugterweise ist der gesamte partikelförmige Zusatzstoff in dieser Weise getragen; obwohl es möglich ist, daß das Filter einen Teil des partikelförmigen Zusatzstoffs nicht an den Fäden und/oder Streifen fixiert enthält.

Der partikelförmige Zusatzstoff haftet in geeigneter Weise an den Fäden und/oder Streifen Mittels eines Klebers mit hohem Schmelzpunkt, einem hochschmelzenden Polyethylen­ glykol oder einem Emulsionskleber wie Polyvinylalkohol (PVA).

Ein verwendeter partikelförmiger Zusatzstoff kann aus einer einzelnen Substanz oder einer Mischung bestehen.

Die den Zusatzstoff tragenden Fäden und/oder Streifen werden sich üblicherweise über die ganze Länge des Filter­ stabs erstrecken.

Vorzugsweise ist der oder jeder den Zusatzstoff tragende Faden oder Streifen über seine gesamte Länge gleichförmig mit dem daran haftenden partikelförmigen Zusatzstoff beschichtet; es kann jedoch auch eine nicht gleichförmige Beschichtung vorliegen, und es ist möglich, daß ein solcher Faden oder Streifen einen oder mehrere Teile seiner Länge aufweist, die einen darauf haftenden oder angeklebten partikelförmigen Zusatzstoff tragen, und einen oder mehrere andere Teile seiner Länge, die keinen partikelförmigen Zusatzstoff oder einen anderen Zusatzstoff oder mehrere andere Zusatzstoffe tragen; es können auch beide Arten (über die ganze Länge und über einen Teil der Länge beschichtet), vorliegen. Während ein Streifen oder Faden über verschiedene Teile seiner Länge mit verschiedenen partikelförmigen Beschichtungen verfügen kann (die beispielsweise in dem Gewicht der Beschichtung, der Identität oder Zusammensetzung, der Partikelgröße oder einem anderen Charakteristikum oder in mehreren von diesen verschieden sein können), ist es vorzuziehen, daß ein bestimmter Faden oder Streifen nur eine gleichför­ mige partikelförmige Beschichtung aufweist (entweder über die gesamte oder einen Teil der Länge). Die partikel­ förmige(n) Beschichtung(en) auf einem Streifen oder Faden können von der (den) Beschichtung(en) auf einem anderen Streifen oder Faden verschieden sein.

Wenn zwei oder mehr einen partikelförmigen Zusatzstoff tragende Fäden und/oder Streifen vorhanden sind, können sie über den Filterquerschnitt verteilt oder in einer Gruppe zusammengefaßt sein, um einen oder mehrere den Zusatzstoff enthaltenden Kern in dem Körper mit dem übrigen Filtermedium zu bilden; durch einen solchen Kern kann vorteilhafterweise ein Weg durch den Filter mit einem geringeren Druckabfall als den des übrigen Filters geschaffen werden - so daß der Strom des Rauchs in Kontakt mit dem Zusatzstoff vergrößert wird. Ein solcher Kern kann in einer Hülse enthalten sein, beispiels­ weise aus einem Kunststoff-Film oder einer üblichen spitzen -Umhüllung oder -Umwicklung; eine derartige Hülse kann aus einem luftdurchlässigen oder einem luftun­ durchlässigen Material bestehen, und sie kann perforiert sein. Ein Kern mit einer Hülse wird üblicherweise als ein vorgefertigter Artikel vorliegen.

Der Filterkörper, welcher die den partikelförmigen Zusatz­ stoff tragenden Fäden und/oder Streifen enthält, kann aus einem für die Herstellung von Tabakrauchfiltern (Zigarettenfiltern) üblichen Material bestehen, also aus Stapelfasern oder aus Faserkabel (in beiden Fällen geeigneterweise aus Zelluloseacetat) oder aus Kreppapier.

Wenn der Zusatzstoff an einen oder mehrere Fäden angeklebt ist, werden diese üblicherweise gröber sein als die den übrigen Filterkörper bildenden Fasern (z. B. Stapelfa­ sern oder Faserkabel). Der Filterkörper kann anstelle dessen aus einem anderen üblichen Material, z. B. Krep­ papier bestehen.

Bei einem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren wird das Filtermaterial (vorzugsweise Faserkabel) aufgenommen und in eine röhrenförmige Form gebracht (z. B. mittels einer mit einem zentralen Dorn versehenen Garnitur) und einer oder mehrere Fäden und/oder Streifen mit dem darauf aufgeklebten partikelförmigen Zusatzstoff werden in den zentralen Durchgang (z. B. über eine zentrale Bohrung durch den Dorn) gebracht, um bei oder nach der Bildung der Röhre einen Kern herzustellen, wobei der sich ergebende, kontinuierlich hergestellte Stab in begrenzte Längen geschnitten wird. Durch den den Zusatz enthaltenden Kern kann ein Pfad mit geringerem Abfall durch den Filter geschaffen werden als der umgebende ringförmige Bereich. Dazu können Fäden für den Kern verwendet werden, die gröber und/oder weniger dicht gepackt sind als die die umgebende Röhre bildenden Fasern. Durch den Dorn kann ein vorgeformter Kern der den Zusatz­ stoff tragenden Fäden oder Streifen in einer umgebenden Hülse eingeführt werden.

Bei einem anderen Verfahren gemäß der Erfindung wird das Filtermaterial (z. B. Stapelfasern, Faserkabel, Kreppapier oder ein anderes übliches Filtermaterial) stabförmig zusammengefaßt, wobei ein oder mehrere Fäden und/oder Streifen mit dem darauf haftenden partikelförmigen Zusatzstoff bei oder vor der Stabformung - z. B. mittels einer üblichen Garnitur - mit dem Filtermaterial mitgeris­ sen werden.

Bei diesen Verfahren gemäß der Erfindung kann die Zuführung des Filtermaterials und der den Zusatzstoff tragenden Fäden und/oder Streifen, deren Zusammenfassen und Formen in Stabform oder in eine Form einer mit einem Kern versehe­ nen Röhre und das Schneiden des sich ergebenden längs ausgedehnten Erzeugnisses in begrenzte Längen kontinuier­ lich in einer Fertigungslinie unter Verwendung üblicher Filterherstellungsmaschinen erfolgen. Das Filtermaterial kann gebunden werden, wenn es zusammengefaßt und geformt wird, um ein Erzeugnis zu erhalten, das in seinen Abmes­ sungen ohne Spitzenumhüllung stabil ist. Eine Spitzenumhül­ lung oder -umwicklung kann kontinuierlich zugeführt und der Filter damit umhüllt werden, wenn dieser geformt ist, sofern dies notwendig oder wünschenswert ist.

Der oder die Fäden und/oder Streifen können als Teil des oben angegebenen kontinuierlichen Fertigungslinienpro­ zesses mit dem Kleber beschichtet werden (z. B. indem sie durch ein Bad gezogen werden oder durch eine andere Zuführung des wirksamen Klebers) und dann mit dem Zusatz­ stoff (z. B. indem sie durch einen Vorratsbehälter, ein fluidisiertes Bett, einen bewegten Strom oder einen anderen Vorrat des partikelförmigen Zusatzstoffes gezogen werden, während der Kleber wirksam ist). Anstelle dessen können klebstoffbeschichtete Fäden und/oder Streifen separat hergestellt oder von außen erhalten werden, wobei die Aktivierung (z. B. die Erweichung durch Hitze) des Klebers und die Aufbringung des Zusatzstoffes in der Fertigungslinie und kontinuierlich mit der Filterher­ stellung durchgeführt werden. Eine gleichförmige Aufbrin­ gung des Klebers (z. B. aus einem Bad einer Polyvinyl­ alkoholflüssigkeit) kann durch Rakeln sichergestellt werden, z. B. durch eine Öffnung oder nach oder zwischen einer oder mehreren Rakeln. Die Beladung eines mit dem Kleber beschichteten Fadens oder Streifens mit dem partikel­ förmigen Zusatzstoff wird üblicherweise die größtmögliche sein, wobei dies von Faktoren wie der Partikelgröße, dem Umfang des Fadens oder Streifens usw. abhängt. Wenn ein umwickelter Kern aus den partikelförmigen Zusatzstoff tragenden Fäden verwendet wird, können die beschichteten Fäden wie beschrieben kontinuierlich gebildet, und in einem üblichen Fertigungslinienprozess kontinuierlich zusammengefaßt und umwickelt werden, wobei der sich ergebende umhüllte Kern direkt in der Fertigungslinie der beschriebenen Filterherstellung zugeführt wird. Weniger vorteilhaft wird es sein, den oder die mit dem Zusatzstoff beschichteten Fäden oder Streifen getrennt vorzufertigen und dann dem Filterherstellungsprozeß zuzuführen (möglicherweise über den Prozeß, bei dem der umhüllte Kern gebildet wird).

Für die Verwendung bei der Erfindung sind verschiedene Polyesterkleber mit hohen Schmelzpunkten geeignet.

Für die Zwecke der Erfindung sind mit dem Zusatzstoff beschichtete Fäden gegenüber Streifen vorzuziehen. Es können beispielsweise ein bis zehn Fäden, vorzugsweise ein bis vier, in dem Filterkörper enthalten sein. die Beladung eines jeden Fadens mit dem Zusatzstoff kann in weiten Grenzen variieren (z. B. von 0,25 bis 2,0 mg/mm), ebenso wie die gesamte Beladung der Filterspitze (z. B. von 25 bis 100 mg für eine Spitze mit 20 mm Länge), je nach den Erfordernissen bei dem Erzeugnis. Die Beladung der Spitze kann selbstverständlich durch Auswahl der Anzahl der Fäden und/oder deren Beladung eingestellt werden.

Andere Parameter können ebenso innerhalb weiter Grenzen variieren entsprechend der Anforderungen an das Erzeugnis, beispielsweise das Faser/Kabel-Denier, wenn der Filterkör­ per aus Faserkabel besteht, das Faden-Denier, wenn ein Faden verwendet wird, um den partikelförmigen Zusatzstoff zu tragen, die Partikelgröße des Zusatzstoffes etc. Geeignete Faser/Kabel-Deniergewichte können beispielsweise 5/32 000, 5/90 000 und 2,5/45 000 sein. Ein geeigneter den Zusatzstoff tragender Faden hat ungefähr 1000 Denier. Eine geeignete Partikelgröße für Aktivkohle als Zusatzstoff beträgt 12/30 British Standard Mesh, eine andere 30/70 British Standard Mesh.

Der erfindungsgemäß verwendete Faden oder Streifen kann aus einem beliebigen unschädlichen Material bestehen. Der Faden oder Streifen kann ein Textilmaterial sein, z. B. ein oder mehrere Monofilamente, ein Garn oder ein Faserband oder ein Zwirn, oder ein gewebtes oder nicht-gewebtes Band. Ein geeigneter Faden ist Nähgarn, nennenswert wegen seiner Gleichförmigkeit. Die Identität des Fadens ist nicht kritisch, er kann aus natürlichem und/oder synthetischen Fasern bestehen. Rayon, Nylon und Polyester sind Materialien, die in zufriedenstellender Weise für den Faden verwendet werden können, ein anderes geeignetes Material jedoch ist Baumwolle, insbesondere mercerisierte Baumwolle, wie sie für ein Nähgarn hoher Qualität verwendet wird.

Der partikelförmige Zusatzstoff ist oder enthält üblicher­ weise ein Sorptionsmittel oder eine Mischung von Sorptions­ mitteln. Zumindest einige der partikelförmigen Zusatzstoffe können einen Geschmacksstoff tragen.

Die Erfindung erlaubt es, Aktivkohle oder andere partikel­ förmige Zusatzstoffe unter Verwendung üblicher Vorrichtun­ gen in Tabakrauchfilter einzubringen, ohne daß hinsichtlich der Herstellung oder der Vorrichtung Probleme auftreten, und insbesondere auf einfache Weise eine gleichförmige Zusatzstoffbeladung - und einfach und genau eine Verän­ derung dieser Beladung, wenn sie gewünscht ist, zu er­ halten. Gemäß der Erfindung hergestellte Filter erlauben es dem auf den oder die Fäden und/oder Streifen aufgekleb­ ten partikelförmigen Zusatzstoff, seine Filterwirkung ungehindert oder zumindest im wesentlichen ungehindert auf den Strom des Tabakrauchs auszuüben. Somit ergeben erfindungsgemäße Filter gute Teer-Nikotin- und Dampfphasen- Retentionen und gute Teer/Nikotin-Retentionsverhältnisse.

Filterstäbe gemäß der Erfindung können kontinuierlich hergestellt und in begrenzte Längen geschnitten werden. Jedes einzelne Element derart begrenzter Länge könnte für sich selbst als Filter für eine Zigarette verwendet werden, jedoch wird es vorzugsweise in längs fluchtender Anordnung mit mindestens einem weiteren Filterelement als Teil eines zusammengesetzten (z. B. doppelten oder dreifachen) Zigarettenfilters verwendet. Vorzugsweise wird ein einzelnes Filterelement gemäß der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit einem längs fluchtend angeordne­ ten Mundstückelement üblicher Erscheinungsform - z. B. einem einheitlichen Stab aus Zelluloseacetat-Faserkabel verwendet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungs­ beispielen erläutert.

Bei den Beispielen 1 bis 6 wurde Kohle mit der Bezeich­ nung SC2 (Chemviron) mit einer Größe 12/30 British Standard Mesh verwendet, die mittels eines hochschmelzenden Poly­ esterklebers auf drei Textilfäden als Schicht aufgebracht wurde; jeder Faden hatte ungefähr 1000 Denier. Die Länge des Filterstäbchens betrug in jedem Fall 20 mm und deren Umfang ungefähr 25 mm.

Die Beispiele 1 und 2 wurden durchgeführt unter Verwendung von 2,5/45 000 Denier Zelluloseacetat-Kabel, das über einem Dorn zu einer Röhrenform zusammengefaßt wurde, wobei die drei die Aktivkohle tragenden Fäden durch den Dorn zugeführt wurden, um einen Kern zu bilden.

Bei dem Beispiel 3 wurde das gleiche Zelluloseacetatkabel wie bei den Beispielen 1 und 2 ohne die Verwendung eines zentralen Dorns zu einer Stäbchenform zusammengefaßt, wobei gleichzeitig die drei die Aktivkohle tragenden Fäden eingezogen wurden.

Die Beispiele 4 bis 6 wurden in ähnlicher Weise durchge­ führt wie Beispiel 3, jedoch wurde das Zelluloseacetatkabel durch Kreppapier ersetzt, wobei das Papier so gepackt wurde, daß sich in jedem Fall ein unterschiedlicher Druckabfall über das Stäbchen ergab.

In der folgenden Tabelle ist der Druckabfall und die Gesamtkohlebeladung für jedes Filter aufgestellt zusammen mit der prozentualen Retention für verschiedene Dampfphasen­ komponenten, wobei der Test in Verbindung mit einer standardisierten Zigarette auf einer Standardrauchmaschine unter Standardbedingungen stattfand.

Der in der Tabelle angegebene Druckabfall wurde "vollstän­ dig geschlossen" gemessen - d. h. wobei nur die Endflächen dem Druck ausgesetzt waren - unter Standardluftströmungs­ bedingungen und ausgedrückt in Millimeter Wassersäule.

Bei dem Beispiel 7 wurde Aktivkohle mit der Bezeichnung Sutcliffe Speakman 208C der Größe 12/30 British Standard Mesh verwendet. Fünf Textilfäden, jeder von ungefähr 1000 Denier, wurden mit Hilfe eines Klebers mit einer Schicht der Kohle bedeckt, wobei das mittlere Beschichtungs­ gewicht pro Faden ungefähr 1,5 mg/mm betrug. Die fünf Fäden wurden zuerst mit einem Polyvinylalkoholkleber beschichtet, indem sie durch ein Bad des flüssigen Klebers geführt wurden, wobei durch Rakeln eine kontrolliert gleichmäßige Beschichtung des Klebers sichergestellt wurde. Darauf folgend wurden die Fäden gleichzeitig in Längsrichtung durch einen Behälter mit der Kohle gezogen, wobei der Kleber noch aktiv war, um eine Kohlebe­ schichtung aufzunehmen. Bei demselben kontinuierlichen Fertigungsprozeß wurden die sich ergebenden fünf kohlebe­ schichteten Fäden aufgenommen und mittels einer üblichen Garnitur in eine perforierte "Ecusta Heat Seal" Spitzen­ umhüllung gewickelt und der so erhaltene umwickelte Kern wurde durch einen zentralen Dorn einer Garnitur geführt, wobei 3,3/32 000 Denier Faserzelluloseacetatkabel um den eingewickelten Kern von dem Dorn röhrenförmig zusammengefaßt wurde, um kontinuierlich ein zusammenge­ setztes Filterstäbchen zu bilden; dieses wurde nach seiner Formung in begrenzte Längen geschnitten. Der Gesamtdruckabfall unter geschlossenen Bedingungen dieses zusammengesetzten Filters betrug ungefähr 2 mm Wassersäule pro Millimeter Länge. Abgelängte Elemente (12 mm) dieses Kompositfilters (Druckabfall unter geschlossenen Bedingun­ gen ungefähr 23 mm Wassersäule) wurden zu Mehrfachfiltern zusammengesetzt, wobei das Element mit 12 mm Länge von Ende zu Ende zwischen zwei 6 mm lange MWA-Filter (unum­ wickelt, gebundenes Zelluloseacetat-Faserkabel) eingeschlos­ sen und dieses zusammengesetzte Gebilde mit üblicher Spitzenumwicklung eingewickelt wurde.

Das Mehrfachfilter war 24 mm lang mit einem Umfang von 24,4 mm und hatte einen Druckabfall von 85 mm Wassersäule unter geschlossenen Bedingungen und es ergaben sich die folgenden Dampfphasen-Retentionen:

Acetaldehyd|27,6%
Acrolein	49,4%
Aceton	49,3%
Isopren	31,7%
Toluol	54,1%

Tabelle

Claims (10)

1. Tabakrauchfilter mit einem Stab eines Tabakrauchfilter­ materials, das einen partikelförmigen Zusatzstoff enthält, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil des partikel­ förmigen Zusatzstoffs auf einem oder einer begrenzten Anzahl von in dem übrigen Körper des Filtermaterials befindlichen Fäden und/oder Streifen konzentriert ist, wobei der Zusatzstoff auf den Fäden und/oder Streifen haftet.

2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der gesamte partikelförmige Zusatzstoff auf den Fäden und/oder Streifen befindet.

3. Filter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Fäden und/oder Streifen praktisch gleichför­ mig mit dem partikelförmigen Zusatzstoff beschichtet ist.

4. Filter nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß mehrere der den Zusatzstoff tragenden Fäden und/oder Streifen zur Bildung eines Kerns zusammengefaßt sind.

5. Filter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern durch eine Hülse gebunden ist.

6. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Fäden und/oder Streifen ein von den anderen Fäden und/oder Streifen abweichende partikalförmige Beschichtung aufweist.

7. Verfahren zum Herstellen eines Tabakrauchfilters, bei dem Tabakrauchfiltermaterial in eine Stab- oder Röhrenform zusammengefaßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in das Filter ein oder eine begrenzte Anzahl von Fäden und/oder Streifen eingebracht werden, auf welchen ein partikelförmiger Zusatzstoff haftet.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl der den Zusatzstoff tragenden Fäden und/oder Streifen erst zur Bildung eines Kerns zusammenge­ faßt und dieser dann in das übrige Filtermaterial eingezo­ gen und mit diesen zusammengefaßt wird, wobei der Kern bei Bedarf vor dem Zusammenfügen mit dem übrigen Filter­ material mit einer eigenen Umhüllung versehen werden kann.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeich­ net, daß zumindest das Beschichten der Fäden und/oder Streifen mit dem partikelförmigen Zusatzstoff und das Zusammenfassen der den Zusatzstoff tragenden Fäden und/oder Streifen mit dem übrigen Rauchfiltermaterial in Stab- oder Röhrenform in einem kontinuierlichen Linienfertigungs­ prozeß durchgeführt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Fäden und/oder Streifen durch einen Vorrat flüssigen Klebers (beispielsweise Polyvinylalkohol) und dann durch einen Vorrat des partikelförmigen Zusatzstof­ fes gezogen werden, während der Kleber noch aktiv ist.