EP1032282B1 - Biologisch abbaubarer filter für cigaretten - Google Patents

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EP1032282B1
EP1032282B1 EP98965660A EP98965660A EP1032282B1 EP 1032282 B1 EP1032282 B1 EP 1032282B1 EP 98965660 A EP98965660 A EP 98965660A EP 98965660 A EP98965660 A EP 98965660A EP 1032282 B1 EP1032282 B1 EP 1032282B1
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Edgar Mentzel
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Reemtsma Cigarettenfabriken GmbH
HF and PhF Reemtsma GmbH and Co
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24D—CIGARS; CIGARETTES; TOBACCO SMOKE FILTERS; MOUTHPIECES FOR CIGARS OR CIGARETTES; MANUFACTURE OF TOBACCO SMOKE FILTERS OR MOUTHPIECES
    • A24D3/00—Tobacco smoke filters, e.g. filter-tips, filtering inserts; Filters specially adapted for simulated smoking devices; Mouthpieces for cigars or cigarettes
    • A24D3/06—Use of materials for tobacco smoke filters
    • A24D3/08—Use of materials for tobacco smoke filters of organic materials as carrier or major constituent
    • A24D3/10—Use of materials for tobacco smoke filters of organic materials as carrier or major constituent of cellulose or cellulose derivatives

Definitions

  • the invention relates to a biodegradable filter according to Preamble of claim 1.
  • paper filters are an ecological one optimal solution. The low success of pure paper filters but is based on several material-specific properties of the paper.
  • paper filters The main problem with paper filters is the difference in taste of smoke compared to conventional cellulose acetate filter cigarettes. They make other problems clear different retention, significantly worse hardness with the same retention and a coarse-pored structure of the filter cut surface compared to cellulose acetate filters.
  • the paper is in fleece or Leaf form, the cellulose acetate in fiber form before. All attempts about different processing methods, e.g. B. the different strong crimping or pleating of the paper web to the optical and haptic properties of the cellulose acetate failed to achieve. So far there is none Process known the paper in its chemical retention properties to change so that it corresponds to the acetate.
  • Double filters which contain a paper and a cellulose segment, constructed.
  • This embodiment is due to complicated manufacturing techniques expensive and not yet optimal from an ecological perspective.
  • EP 0 032 044 B1 discloses a method for producing fiber webs with loosely packed fibers, in which the dry fibers are applied to a carrier web in a sieve in an air stream.
  • the fibers are not subjected to cross-flow forces as they pass through a forming head and exit therefrom, thereby maintaining a substantially uniform basis weight in the transverse direction of the fiber web. It can be used to produce fiber beds with basis weights of more than 70 g / m 2 .
  • This known method is also referred to as an "air-laid" method. Due to the fluffiness of the cotton-like material, however, it was not possible to manufacture cigarette filters.
  • EP-A-0 711 512 discloses a cigarette filter consisting mainly of cellulose esters.
  • the filter material ie the cellulose ester, can also contain other substances which are referred to as secondary or secondary components. These other substances, which may also be present, include natural cellulose.
  • the object of the invention is to develop a monofilter which is significantly more biodegradable than cellulose acetate and at the same time maintains the taste impression, the appearance, the hardness and the retention property of cellulose acetate indistinguishably for the consumer, the production should be possible in a simple manner ,
  • the processed cellulose fibers are not suspended in water as in the classic paper production process and placed on a permeable sieve to form sheets, on which the cellulose fibers then cross-link with each other due to their grinding and fibrillation, but they are separated as much as possible placed in an air stream, which transports them onto a permeable endless sieve and places them on this in an unordered manner.
  • a mechanical bond and thus the necessary strength, which is required for further processing, is obtained by adding a binder such as e.g. As polyvinyl alcohol, polyvinyl acetate, polymer starch, dextrin or latex.
  • the degree of density (g / cm 3 ) and thus the volume or thickness is set by means of subsequent calendering.
  • the weight per unit area (g / m 2 ) is controlled via the sieving speed or the fiber entry into the air flow.
  • the five fibrous web strips 1-5 which are obtained by longitudinal cuts in the fibrous web 10 of FIG. 1, are first folded in a V-shape by a suitable device, as shown in FIG.
  • the free ends of the V-shaped fibrous web strips 1-5 are then placed next to one another and the strips are brought together by a suitable device such that the apex 14 of the V-shaped fibrous web strips are arranged in the area around the central axis of the cigarette filter to be produced and are thus spirally adjacent to one another a cylinder jacket are rotated, as indicated schematically in Figure 3 in cross section.
  • the individual fibrous web strips 1-5 are so close together after the spiral winding according to FIG.
  • the fiber web strips 1-5 wound according to FIG. 3 are held together in the usual way by a filter covering paper 12, so that the paper filter according to the invention has the appearance of a cellulose acetate filter after its completion.
  • the analytically and physically determined data are corresponding valid DIN / ISO regulations have been created and show no differences within the measuring accuracy.
  • the Taste rating was assessed by 15 trained smokers performed and resulted in insignificant comparisons in pairs Differences.
  • the biodegradation of the cigarette filter material according to the invention takes place within a period of time comparable to that of commercially available (cigarette) cellulose filter material. This means a clear improvement over the cellulose acetate.
  • the biodegradation is assessed according to the "storm test” used in industry, which was described by RN Sturm in J. Americ. Oil Chemists' Soc. 50 (1973) May, pp. 159-167 in the article "Biodegradability of nonionic surfactants: screening test for predicting rate and ultimate biodegradation".

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Description

Die Erfindung betrifft einen biologisch abbaubaren Filter gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Für Cigaretten stellen Papierfilter aus ökologischer Sicht die optimale Lösung dar. Der trotzdem geringe Erfolg reiner Papierfilter ist aber auf mehrere materialspezifische Eigenschaften des Papiers zurückzuführen.
Das Hauptproblem von Papierfiltern ist die geschmackliche Andersartigkeit des Rauches im Vergleich zu herkömmlichen Celluloseacetatfilter-Cigaretten. Weitere Probleme stellen die deutlich unterschiedliche Retention, eine deutlich schlechtere Härte bei gleicher Retention und eine grobporige Struktur der Filterschnittfläche im Vergleich zu Celluloseacetatfiltern dar.
Diese Probleme führen dazu, daß der Raucher Cigaretten mit Papierfiltern aus geschmacklichen, optischen und haptischen Gründen ablehnt.
Als Hauptursache hierfür kann die unterschiedliche Form der Materialien gesehen werden. Das Papier liegt in Vlies- oder Blattform, das Celluloseacetat in Faserform vor. Alle Versuche über unterschiedliche Verarbeitungsverfahren, z. B. das unterschiedlich starke Krimpen oder Plissieren des Papiervlieses, um die optischen und haptischen Eigenschaften des Celluloseacetats zu erreichen, sind fehlgeschlagen. Ebenso ist bis dato kein Verfahren bekannt, das Papier in seinen chemischen Retentionseigenschaften so zu verändern, daß es dem Acetat entspricht.
Als Folge dieser ungelösten Probleme werden Cigaretten heute mit Doppelfiltern, die ein Papier- und ein Cellulosesegment enthalten, konstruiert.
Diese Ausführungsform ist bedingt durch komplizierte Herstelltechniken teuer und aus ökologischer Sicht noch nicht optimal.
Aus der EP 0 032 044 B1 ist ein Verfahren zur Herstellung von Faserbahnen mit locker gepackten Fasern bekannt, bei dem die trockenen Fasern in einem Luftstrom in ein Sieb auf eine Trägerbahn aufgebrächt werden. Die Fasern werden bei ihrem Durchgang durch einen Formierungskopf und ihrem Austritt daraus keinen Querströmungskräften unterworfen, wodurch ein im wesentlichen gleichmäßiges Basisgewicht in Querrichtung der Faserbahn beibehalten wird. Damit lassen sich Faserbetten mit Flächengewichten von mehr als 70 g/m2 herstellen. Dieses bekannte Verfahren wird auch als "Air-Laid" Verfahren bezeichnet. Aufgrund der Flauschigkeit des watte-ähnlichen Materials ließen sich damit jedoch keine Cigarettenfilter herstellen.
Die EP-A-0 711 512 offenbart einen Cigarettenfilter, der hauptsächlich aus Celluloseester besteht. Dabei kann das Filtermaterial, also der Celluloseester auch andere Substanzen enthalten kann, die als sekundäre oder zweitrangige Komponenten bezeichnet werden. Zu diesen anderen Substanzen, die zusätzlich vorhanden sein können, gehört u.a. natürliche Cellulose.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Monofilter zu entwickeln, der deutlich besser biologisch abbaubar als Celluloseacetat ist und dabei den Geschmackseindruck, das Aussehen, die Härte und die Retentionseigenschaft von Celluloseacetat für den Konsumenten nicht unterscheidbar beibehält, wobei die Herstellung auf einfache Weise möglich sein soll.
Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale des Patentanspruchs 1.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß ein Papier, das nach einem sog. Air-Laid-Verfahren hergestellt,und zu einem Filter in der erfindungsgemäßen Weise weiterverarbeitet wurde, die gestellte Aufgabe löst.
Bei dem Air-Laid-Verfahren werden die aufbereiteten Cellulosefasern nicht wie im klassischen Papierherstellungsverfahren in Wasser suspendiert und zur Blattbildung auf ein durchlässiges Sieb gegeben, auf dem sich dann die Cellulosefasern, bedingt durch deren Mahlung und Fibrillierung, untereinander vernetzen, sondern sie werden maximal vereinzelt in einen Luftstrom gegeben, der sie auf ein durchlässiges Endlossieb transportiert und auf diesem ungeordnet ablegt. Hierdurch erhält man ein fast watteförmiges voluminöses Vlies, das so keine mechanische Festigkeit oder Faserverknüpfung aufweist. Eine mechanische Bindung und damit die notwendige Festigkeit, die zur Weiterverarbeitung erforderlich ist, erhält man durch in den Luftstrom erfolgende Zugabe eines Bindemittels wie z. B. Polyvinylalkohol, Polyvinylacetat, Polymerstärke, Dextrin oder Latex. Den Grad der Dichte (g/cm3) und damit der Voluminösität bzw. Dicke stellt man über anschließendes Kalandrieren ein. Das Flächengewicht (g/m2) wird über die Siebgeschwindigkeit oder den Fasereintrag in den Luftstrom gesteuert.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert; es zeigen:
Figur 1
eine nach dem Air-Laid Verfahren hergestellte Faserbahn mit in Längsrichtung verlaufenden Schnittlinien;
Figur 2
die angedeutete Art der Faltung der geschnittenen Faserbahnstreifen;
Figur 3
die spiralförmige Wicklung der Faserbahnstreifen von Figur 2.
Figur 1 zeigt eine nach dem Air-Laid Verfahren hergestellte Faserbahn 10 mit einem Flächengewicht von etwa 40-50g/m2, die beginnend von einer Linie A-A in eine Anzahl von n Faserbahnstreifen geschnitten ist, wobei für das dargestellte Ausführungsbeispiel gilt n = 5. Es wird darauf hingewiesen, daß n aber auch eine andere Anzahl sein kann, beispielsweise 4 oder 6, wobei allerdings n = 4 eine bevorzugte Anzahl ist, die sich allerdings zeichnerisch in der spiralförmigen Anordnung gemäß Figur 3 nicht gut darstellen ließ.
Die fünf Faserbahnstreifen 1-5, die durch Längsschnitte in der Faserbahn 10 von Figur 1 erhalten werden, werden gemäß Erfindung durch eine geeignete Vorrichtung zunächst V-förmig gefaltet, wie dies in Figur 2 dargestellt ist. Anschließend werden die freien Enden der V-förmig gefalteten Faserbahnstreifen 1-5 aneinander gelegt und die Streifen durch eine geeignete Vorrichtung derart zusammengeführt, daß die Scheitel 14 der V-förmig gefalteten Faserbahnstreifen im Bereich um die Mittelachse des herzustellenden Cigarettenfilters angeordnet und spiralförmig aneinanderliegend so zu einem Zylindermantel gedreht werden, wie dies Figur 3 im Querschnitt schematisch andeutet. In der Realität liegen die einzelnen Faserbahnstreifen 1-5 nach der spriralförmigen Wicklung gemäß Figur 3 durch eine Vorpressung so dicht aneinander, daß dadurch der Eindruck eines homogenen, geschlossenen Filters entsteht, die wie das mundseitige Ende eines Celluloseacetat-Filters aussieht. Mit anderen Worten erkennt man aufgrund der Flauschigkeit des Materials nicht mehr, daß nur wenige Lagen von Faserbahnstreifen spiralförmig so miteinander verdrillt sind, wie dies Figur 3 zeigt.
Die gemäß Figur 3 gewickelten Faserbahnstreifen 1-5 werden auf übliche Weise von einem Filterbelagpapier 12 zusammengehalten, so daß der erfindungsgemäße Papierfilter nach seiner Fertigstellung das Aussehen eines Celluloseacetats-Filters hat.
Beispiele:
Die in der nachfolgenden Tabelle aufgeführten Cigarettenmuster wurden angefertigt und miteinander verglichen:
Figure 00050001
Als Filtermaterialien wurden folgende Spezifikationen eingesetzt:
  • Acetat 3,0y/35000 HK mit 7 % Triacetinbeaufschlagung
  • Acetat 2,1y/36000 SK mit 7 % Triacetinbeaufschlagung
  • Air-Laid B+D 48 g/m2, Latexbinder und ca. 0,8 mm Dicke
          E 70 g/m2, Latexbinder und ca. 1,1 mm Dicke
    • Darin bedeuten HK = hochgekräuselt und SK = superstark gekräuselt.
    Ergebnis:
    Die analytisch und physikalisch ermittelten Daten sind entsprechend gültiger DIN/ISO-Vorschriften erstellt worden und zeigen im Rahmen der Meßgenauigkeiten keine Unterschiede. Die geschmackliche Bewertung wurde von 15 geschulten Rauchern durchgeführt und führten im paarweisen Vergleich zu nicht signifikanten Unterschieden.
    Der biologische Abbau des erfindungsgemäßen Cigarettenfiltermaterials erfolgt innerhalb einer vergleichbaren Zeitspanne wie bei handelsüblichem (Cigaretten-) Cellulosefiltermaterial. Dies bedeutet eine eindeutige Besserstellung gegenüber dem Celluloseacetat. Die Bewertung des biologischen Abbaus erfolgt nach dem in der Industrie gebräuchlichen "Sturm-Test", der von R.N. Sturm in J. Americ. Oil Chemists' Soc. 50 (1973) Mai, S. 159-167 in dem Artikel "Biodegradability of nonionic surfactants: screening test for predicting rate and ultimate biodegradation" beschrieben ist.

    Claims (14)

    1. Filter für Tabakwaren, insbesondere Cigaretten, der aus einem nach einem Air-Laid-Verfahren hergestellten Cellulosevlies hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, daß V-förmig gefaltete Faserbahnstreifen (1-5) des Cellulosevlieses im Bereich ihrer Scheitel (14) um die Mittelachse des herzustellenden Cigarettenfilters angeordnet und spiralförmig aneinanderliegend zu einem Zylindermantel gedreht sind.
    2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Flächengewicht des Cellulosevlieses zwischen 20 und 100 g/m2 liegt.
    3. Filter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Flächengewicht des Cellulosevlieses zwischen 40 und 70 g/m2 liegt.
    4. Filter nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Cellulosevlieses zwischen 0,5 - 1,5 mm liegt.
    5. Filter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Cellulosevlieses zwischen 0,7 - 1,2 mm liegt,
    6. Filter nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Cellulosevlies 5 - 30 % Bindemittel beigegeben sind.
    7. Filter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Cellulosevlies 20 % Bindemittel enthält.
    8. Filter nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel Latex ist.
    9. Filter nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel Polyvinylalkohol ist.
    10. Filter nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel Polyvinylacetat ist.
    11. Filter nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel ein Copolymer von Vinylacetat und Äthylen ist.
    12. Filter nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel eine wasserlösliche Stärke ist.
    13. Filter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel eine wasserlösliche Polymerstärke ist.
    14. Filter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel Dextrin ist.
    EP98965660A 1997-11-21 1998-11-10 Biologisch abbaubarer filter für cigaretten Expired - Lifetime EP1032282B1 (de)

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    DE19753195A DE19753195A1 (de) 1997-11-21 1997-11-21 Biologisch abbaubarer Filter für Cigaretten
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