EP3072405A1 - Cigarette filter - Google Patents
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- EP3072405A1 EP3072405A1 EP15161440.1A EP15161440A EP3072405A1 EP 3072405 A1 EP3072405 A1 EP 3072405A1 EP 15161440 A EP15161440 A EP 15161440A EP 3072405 A1 EP3072405 A1 EP 3072405A1
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- filaments
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- 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
- A24D3/14—Use of materials for tobacco smoke filters of organic materials as additive
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- A24D3/02—Manufacture of tobacco smoke filters
- A24D3/0204—Preliminary operations before the filter rod forming process, e.g. crimping, blooming
- A24D3/0212—Applying additives to filter materials
- A24D3/022—Applying additives to filter materials with liquid additives, e.g. application of plasticisers
Definitions
- the invention relates to cellulosic filaments, such as e.g. Rayon, for tobacco smoke filters, in particular cigarette filters, and a method for producing such cellulosic filaments for tobacco smoke filters.
- cellulosic filaments such as e.g. Rayon
- the technical acetate production is carried out essentially by reaction of pulp with acetic anhydride in acetic acid under sulfuric acid catalysis.
- the three partial steps, pre-activation of the pulp, complete acetylation to cellulose triacetate and partial hydrolysis (saponification) to the desired cellulose-2,5-acetate go through.
- the cellulose 2,5-acetate is dissolved in acetone and spun into long multifilament yarns by dry spinning.
- the diameter of the filaments is 30-50 microns. Very many threads (3000 to 35000) are brought together to form an endless band and this band is then crimped into stuffer boxes.
- the product is dried and is then ready to be presented in the next process step as a filter tow.
- the filter tow is placed in filter rod machines, wherein the filter tow is first stretched and then charged with an adhesive triggering additive. After forming a three-dimensional sliver, the filter tow is introduced by means of an inlet funnel in a format part, there transversely compressed axially, wrapped in paper and cut to the length of the filter rods.
- This conventional manufacturing method involves some problems and disadvantages, such as e.g. often insufficient pre-activation. This can lead to the formation of gel particles due to the different acetone solubility of the partially hydrolyzed cellulose-2,5-acetate.
- Another disadvantage is the use of sulfuric acid as a catalyst. In the case of too slow a reaction due to insufficient activation or use of too low molecular weight pulp, cellulose chain degradation may become critical. In addition, sulfuric acid ester groups in the cellulose also cause gel particles in the solution of cellulose 2,5-acetate and the thermal instability of the final product.
- NMMO N-methylmorpholine N-oxide
- ionic liquids ionic liquids
- phosphoric acid phosphoric acid
- porous rayon is used as a filter, which shows a correspondingly increased retention capacity for the pollutants contained in tobacco smoke.
- underivatized cellulose does not cut well due to poorer cure in the process. Furthermore, it is difficult to obtain exactly round filter cross sections, which comply with the specified very tight tolerance limits.
- the tows of such cellulosic filaments thus obtained exhibit quite sufficient hardness during filter production so that the uniformity of the circular cross-sections of the filters is maintained even after cutting the tows.
- substantially non-acetylated those cellulosic filaments that have virtually no actetate groups, more preferably that the filaments have no acetate groups at all, and in particular no O-acetylation, and most preferably that all of the filaments are OH Groups are free within the chain.
- the preparation of the cellulosic filaments is therefore not limited to a particular method per se.
- the cellulosic filaments of the present invention may be prepared by both a direct dissolving process such as the NNMO process and by regenerating processes such as e.g. the viscose or rayon process are obtained.
- the rayon process is particularly preferred as the starting process for the claimed cellulosic filaments.
- the degree of polymerization of the oligomeric or low-polymer saccharides used is greater than about 20, preferably greater than about 50, and more preferably greater than about 100.
- saccharides is to be understood as meaning not only the substances which fall under the gross formula C n (H 2 O) m (often also carbohydrates in the narrower sense, that is to say hydrates of the carbon), but also Representatives of this class, which differ significantly from this gross formula and contain other functional groups and heteroatoms such as nitrogen or sulfur. Oligomeric or low-polymer representatives of saccharides with heteroatoms are also referred to below as “heterosaccharides”.
- oligomeric or low polymer saccharides during the spinning process of the rayon filaments causes their water solubility, preferably at room temperature or at temperatures between 20 and 35 ° C.
- xylans or xylene derivatives are known to those skilled in the art as the most important representatives of hemicelluloses or polyoses. Although the xylans are per se water-insoluble, the water solubility can be adjusted by appropriate adjustment of the degree of polymerization and by targeted influencing of the side groups of the xylan chains. In addition, for example, a high degree of acetylation of xylan is favorable for water solubility.
- starch or starch derivatives or also cellulose or cellulose derivatives are used as saccharides.
- Natural starch is hardly soluble in water.
- aqueous starch solutions are obtained, for example, with hot water, which solidify on cooling to a gel and form a starch paste.
- the production of wallpaper paste is also based on this principle.
- gelatinization in the case of the methylcellulose of the wallpaper pasteuriser already takes place with cold water. Measures for this purpose are known to the expert.
- the concentration of the saccharides is chosen so that they are present in the filaments between 5000 and 100,000 ppm, preferably between 10,000 and 50,000 ppm, based on the cellulosic filaments.
- This concentration is usually quite sufficient to achieve and maintain the desired properties in the resulting cigarette filter.
- increasing the hardness of the tow for example, rayon
- gelatinization the saccharides present in the cellulosic filaments.
- the effect of the gluing, or gelatinization of the saccharide-modified Cellulosic filaments can be achieved by moistening the correspondingly equipped cellulosic filaments in the process of filter production and then drying them again.
- the present invention is also directed to a process for producing substantially non-acetylated cellulosic filaments for tobacco smoke filters, in particular cigarette filters, wherein additives are added to the spinning solution in aqueous solution immediately before or during the spinning process, and wherein the additives are oligomeric or lower polymer saccharides.
- Rayon is particularly preferably treated as regenerated cellulose by means of these additives.
- the process for producing rayon is known per se. Usually, first of all, e.g. made of wood through a digestion process pulp, a fine-fiber mass consisting mainly of cellulose.
- the pulp obtained is first treated with 18 to 22% sodium hydroxide solution, whereupon the alkali cellulose (Na salt of cellulose) is formed.
- the alkali cellulose is then reacted with carbon disulfide (CS 2 ) to cellulose xanthate.
- CS 2 carbon disulfide
- the ripened spinning solution is forced through fine nozzles into a "precipitation bath” or “spin bath”, ie a solution of sulfuric acid (H 2 SO 4 ) and sulfates such as sodium sulfate (Na 2 SO 4 ) and zinc sulfate (ZnSO 4 ).
- a precipitation bath ie a solution of sulfuric acid (H 2 SO 4 ) and sulfates such as sodium sulfate (Na 2 SO 4 ) and zinc sulfate (ZnSO 4 ).
- the carbon disulfide molecules that are bound to the cellulose are split off again, resulting in the viscose filaments or rayon filaments, which consist of almost pure cellulose.
- the degree of polymerization of the saccharides is greater than about 20, preferably greater than about 50 and more preferably greater than about 100.
- heterosaccharides are preferably used and particularly preferably xylans or xylene derivatives.
Landscapes
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Abstract
Es werden Filamente aus regenerierter Cellulose für Tabakrauchfilter, insbesondere für Zigarettenfilter vorgeschlagen, wobei die Filamente Additive enthalten, die sich dadurch auszeichnen, dass es sich bei den Additiven um oligomere oder niederpolymere Saccharide handelt. Außerdem stellt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung derartiger Filamente zur Verfügung.There are proposed filaments of regenerated cellulose for tobacco smoke filter, in particular for cigarette filters, wherein the filaments contain additives, which are characterized in that the additives are oligomeric or low-polymer saccharides. In addition, the invention provides a method for producing such filaments.
Description
Die Erfindung betrifft cellulosische Filamente, wie z.B. Rayon, für Tabakrauchfilter, insbesondere Zigarettenfilter, sowie ein Verfahren zur Herstellung solcher cellulosischer Filamente für Tabakrauchfilter.The invention relates to cellulosic filaments, such as e.g. Rayon, for tobacco smoke filters, in particular cigarette filters, and a method for producing such cellulosic filaments for tobacco smoke filters.
Üblicherweise geht man bei der Herstellung des Grundstoffes von Zigarettenfiltern von Cellulose aus. Die technische Acetat-Herstellung erfolgt im Wesentlichen durch Umsetzung von Zellstoff mit Essigsäureanhydrid in Essigsäure unter Schwefelsäure-Katalyse. Dabei werden die drei Teilschritte, Voraktivierung des Zellstoffes, vollständige Acetylierung zum Cellulosetriacetat und partielle Hydrolyse (Verseifung) zum gewünschten Cellulose-2,5-acetat, durchlaufen. Nach dem Verseifungsschritt wird das Cellulose-2,5-acetat in Aceton gelöst und im Trockenspinnverfahren zu langen Multifilamentgarnen versponnen. Der Durchmesser der Filamente liegt bei 30-50 µm. Sehr viele Fäden (3000 bis 35000) werden zu einem Endlos-Band zusammengeführt und dieses Band dann in Stauchkammern gekräuselt. Das Produkt wird getrocknet und ist daraufhin bereit, im nächsten Prozessschritt als Filter-Tow vorgelegt zu werden. Zur Herstellung der Zigarettenfilter wird das Filter-Tow in Filterstabmaschinen gegeben, wobei das Filter-Tow zunächst verstreckt und sodann mit einem eine Verklebung auslösenden Zusatzstoff beaufschlagt wird. Nach Bildung einer dreidimensionalen Lunte wird das Filter-Tow mit Hilfe eines Einlauftrichters in ein Formatteil eingeführt, dort quer-axial verdichtet, mit Papier umhüllt und auf die Länge der Filterstäbe geschnitten.Usually one starts in the production of the base of cigarette filters of cellulose. The technical acetate production is carried out essentially by reaction of pulp with acetic anhydride in acetic acid under sulfuric acid catalysis. In this case, the three partial steps, pre-activation of the pulp, complete acetylation to cellulose triacetate and partial hydrolysis (saponification) to the desired cellulose-2,5-acetate, go through. After the saponification step, the cellulose 2,5-acetate is dissolved in acetone and spun into long multifilament yarns by dry spinning. The diameter of the filaments is 30-50 microns. Very many threads (3000 to 35000) are brought together to form an endless band and this band is then crimped into stuffer boxes. The product is dried and is then ready to be presented in the next process step as a filter tow. To produce the cigarette filter, the filter tow is placed in filter rod machines, wherein the filter tow is first stretched and then charged with an adhesive triggering additive. After forming a three-dimensional sliver, the filter tow is introduced by means of an inlet funnel in a format part, there transversely compressed axially, wrapped in paper and cut to the length of the filter rods.
Dieses übliche Herstellungsverfahren beinhaltet einige Probleme und Nachteile, wie z.B. eine oft nicht ausreichende Voraktivierung. Dies kann aufgrund der unterschiedlichen Acetonlöslichkeit des partiell hydrolysierten Cellulose-2,5-acetats zur Ausbildung von Gelpartikeln führen. Ein weiterer Nachteil liegt in der Verwendung von Schwefelsäure als Katalysator. Im Falle einer zu langsam ablaufenden Reaktion als Folge von nicht ausreichender Aktivierung oder Verwendung von zu niedermolekularem Zellstoff kann der Cellulosekettenabbau kritisch werden. Zusätzlich verursachen auch Schwefelsäureester-Gruppierungen in der Cellulose Gelpartikel bei der Lösung von Cellulose-2,5-acetat sowie die thermische Unbeständigkeit des Endproduktes.This conventional manufacturing method involves some problems and disadvantages, such as e.g. often insufficient pre-activation. This can lead to the formation of gel particles due to the different acetone solubility of the partially hydrolyzed cellulose-2,5-acetate. Another disadvantage is the use of sulfuric acid as a catalyst. In the case of too slow a reaction due to insufficient activation or use of too low molecular weight pulp, cellulose chain degradation may become critical. In addition, sulfuric acid ester groups in the cellulose also cause gel particles in the solution of cellulose 2,5-acetate and the thermal instability of the final product.
Es hat nicht an Versuchen gefehlt, das oben beschriebene Verfahren mit cellulosischen Fasern bzw. cellulosischen Regeneratfasern (anstelle von Celluloseacetat (im Folgenden auch nur Acetat genannt) durchzuführen. Weltweit ist Cellulose das häufigste und bedeutendste natürlich vorkommende Polymer. Cellulosische Fasern, Filamente und Multifilamente können bekanntlich auf vielfältigen Wegen und in unterschiedlichen Formen erhalten werden, die gleichfalls der Fachwelt bekannt und geläufig sind. Bekanntermaßen kann man eine Einteilung nach dem Herstellungsverfahren durchführen, bei der man zwischen dem Direktlöseverfahren und dem Regeneratverfahren unterscheidet. Die aus diesen Verfahren resultierenden Fasern bzw. Filamente - wobei die Bezeichnungen "Fasern" bzw. "Filamente" im Rahmen dieser Erfindung synonym gebraucht werden - werden im Folgenden und unabhängig vom Herstellungsverfahren als underivatisierte oder auch als nicht-acetylierte Cellulose bezeichnet - im Gegensatz z.B. zu ihren Acetaten.There has been no lack of attempts to carry out the process described above with cellulosic fibers or regenerated cellulose fibers (instead of cellulose acetate (also referred to simply as acetate).) Cellulose is the most common and important naturally occurring polymer in the world, cellulosic fibers, filaments and multifilaments As is known, one can perform a classification according to the manufacturing process, in which a distinction is made between the direct dissolving process and the regenerating process, the fibers or filaments resulting from these processes - The terms "fibers" or "filaments" are used synonymously in the context of this invention - are referred to below and regardless of the preparation process as underivatized or non-acetylated cellulose - in contrast, for example to their acetates.
Als Direktlöseverfahren sind u.a. Prozesse bekannt, bei denen die Gewinnung cellulosischer Fasern aus Lösungen in tertiären Aminoxiden, wie N-Methylmorpholin-N-oxid (NMMO), ionischen Flüssigkeiten (ionic liquids) oder auch Phosphorsäure und anschließendem Ausfällen in geeignete Koagulationsmedien erfolgt.As a direct dissolving process, inter alia, processes are known in which the recovery of cellulosic fibers from solutions in tertiary amine oxides, such as N-methylmorpholine N-oxide (NMMO), ionic liquids (ionic liquids) or phosphoric acid and subsequent precipitation into suitable coagulation occurs.
Weitere gängige Verfahren zur Herstellung von cellulosischen Filamenten, die zur Garn- bzw. Kordherstellung verwendet werden, sind Regeneratverfahren, bei denen Cellulose zunächst chemisch zu löslichen Derivaten (Xanthogenate oder Carbamate) umgesetzt und gelöst wird. Die Lösung wird durch Spinndüsen gepumpt und schließlich im Fällbad zu cellulosischen Filamenten regeneriert. Solche Filamente sind u.a. unter der Bezeichnung Rayon bekannt.Other common processes for the production of cellulosic filaments, which are used for yarn or Kordherstellung, Regeneratverfahren in which cellulose is first reacted to be chemically soluble derivatives (xanthates or carbamates) and dissolved. The solution is pumped through spinnerets and finally regenerated in the precipitation bath to cellulosic filaments. Such filaments are i.a. known as rayon.
Die Herstellung von Zigarettenfiltern direkt aus den cellulosischen Filamenten würde auch einen zusätzlichen Vorteil aus Umweltgesichtspunkten mit sich bringen. Cellulose, wie Rayon, weist eine deutlich bessere Abbaubarkeit auf als Acetat und bei einer jährlichen Produktion von rund 6.000 Milliarden Zigaretten, wovon der weit überwiegende Teil Filterzigaretten sind, wäre die bessere Abbaubarkeit der übrigbleibenden Filter ein ganz entscheidender ökologischer, wie wirtschaftlicher Vorteil und sicherlich auch für die Branche imagefördernd.The production of cigarette filters directly from the cellulosic filaments would also bring an additional environmental benefit. Cellulose, like rayon, has a much better digestibility than acetate and with an annual production of around 6.000 billion cigarettes, of which the vast majority are filter cigarettes, the better digestibility of the remaining filters would be a decisive ecological as well as economic advantage and certainly promoting the image of the industry.
Es sind demzufolge auch schon seit längerem Bestrebungen im Gang, Zigarettenfilter aus cellulosischen Filamenten, wie z.B. aus der regenerierten Cellulose, und nicht aus dem Acetat herzustellen.Accordingly, efforts have been underway for quite some time now to develop cigarette filters made of cellulosic filaments, e.g. from the regenerated cellulose, and not from the acetate.
Die wesentlichen Nachteile gemäß Literatur, die dazu geführt haben, dass sich z.B. die Verwendung von Rayon in Zigarettenfiltern nicht durchgesetzt hat, ist zum einen die Tatsache, dass - aufgrund der glatteren Oberfläche von Rayonfilamenten - die Bestandteile des Rauches ungenügend gefiltert werden. Die
Auf diese Weise wird poröses Rayon als Filter eingesetzt, das ein entsprechend erhöhtes Rückhaltevermögen für die im Tabakrauch enthaltenden Schadstoffe zeigt.In this way, porous rayon is used as a filter, which shows a correspondingly increased retention capacity for the pollutants contained in tobacco smoke.
Ein weiterer - allerdings bis jetzt ungelöster - Nachteil beim Einsatz von Cellulose anstelle des Acetats, ist die geringere Härte des bei der Filterherstellung zu bearbeitenden Filterstrangs; dies führt während des kontinuierlichen Prozesses der Zigarettenherstellung an der Filterstabmaschine und an der Schneidemaschine zu Problemen, schränkt aber v.a. auch die Gebrauchseigenschaften des Filters entscheidend ein, da ein zu weicher Filter sensorisch nachteilig ist. Theoretisch ließe sich das durch ein festeres Filter-Deckpapier ausgleichen, wobei dies sensorisch immer noch gewöhnungsbedürftig wäre. Eine andere Möglichkeit läge darin, die Filterhärte durch höhere Materialverdichtung des Filtermaterials in dem gegebenen Filtervolumen zu erhöhen. Letzteres hätte jedoch wiederum unerwünschte Auswirkungen auf die Filterdichte und den Saugkraftbedarf zur Erreichung des gewünschten Rauchdurchsatzes.Another - but still unsolved - disadvantage in the use of cellulose instead of the acetate, is the lower hardness of the filter strand to be processed in the filter production; this causes problems during the continuous process of cigarette production on the filter rod machine and on the cutting machine, but restricts v. a. also the performance characteristics of the filter crucial, as too soft a filter is sensitive to the senses. Theoretically, this could be compensated by a firmer filter cover paper, which would still take some getting used to sensory. Another possibility would be to increase the filter hardness by higher material compression of the filter material in the given filter volume. However, the latter would in turn have undesirable effects on the filter density and the suction power requirement to achieve the desired smoke flow.
Hinzu kommt, dass sich - im Gegensatz zum Acetat - die underivatisierte Cellulose aufgrund der schlechteren Härtung im Prozess nicht gut schneiden lässt. Weiterhin ist es schwierig, exakt runde Filterquerschnitte zu erhalten, welche die vorgegebenen sehr engen Toleranzgrenzen einhalten.In addition, unlike acetate, underivatized cellulose does not cut well due to poorer cure in the process. Furthermore, it is difficult to obtain exactly round filter cross sections, which comply with the specified very tight tolerance limits.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, cellulosische Filamente zur Verfügung zu stellen, die für die Herstellung von Zigarettenfiltern geeignet sind und die die oben beschriebenen Nachteile nicht bzw. in geringerem Ausmaß aufweisen. Außerdem soll ein Verfahren zur Herstellung derartiger Filamente vorgeschlagen werden.It is therefore an object of the present invention to provide cellulosic filaments which are suitable for the production of cigarette filters and which do not or to a lesser extent have the disadvantages described above. In addition, a method for producing such filaments to be proposed.
Es wurde nun überraschenderweise gefunden, dass die oben erwähnten Probleme des Standes der Technik durch im Wesentlichen nicht-acetylierte cellulosische Filamente gelöst werden können, wobei diese Filamente Additive enthalten, bei denen es sich erfindungsgemäß um oligomere oder niederpolymere Saccharide handelt.It has now surprisingly been found that the above-mentioned problems of the prior art can be solved by substantially non-acetylated cellulosic filaments, which filaments contain additives which are oligomeric or low-polymer saccharides according to the invention.
In unerwarteter Weise zeigen die Tows aus derartig erhaltenen cellulosischen Filamenten eine völlig ausreichende Härte während der Filterherstellung, so dass auch nach dem Schneiden der Tows die Gleichmäßigkeit der zirkularen Querschnitte der Filter erhalten bleibt.Unexpectedly, the tows of such cellulosic filaments thus obtained exhibit quite sufficient hardness during filter production so that the uniformity of the circular cross-sections of the filters is maintained even after cutting the tows.
Unter dem Begriff "im Wesentlichen nicht-acetyliert" sollen solche cellulosischen Filamente verstanden werden, die praktisch keine Actetatgruppen aufweisen, noch bevorzugter, dass die Filamente überhaupt keine Acetatgruppen und insbesondere keine O-Acetylierung aufweisen und am meisten bevorzugt, dass bei den Filamenten alle OH-Gruppen innerhalb der Kette frei vorliegen.By the term "substantially non-acetylated" is meant those cellulosic filaments that have virtually no actetate groups, more preferably that the filaments have no acetate groups at all, and in particular no O-acetylation, and most preferably that all of the filaments are OH Groups are free within the chain.
Die Herstellung der cellulosischen Filamente ist daher an sich nicht auf ein bestimmtes Verfahren beschränkt. So können die erfindungsgemäßen cellulosischen Filamente beispielsweise sowohl über ein Direktlöseverfahren, wie das NNMO-Verfahren, als auch durch Regeneratverfahren, wie z.B. das Viskose- oder Rayonverfahren erhalten werden. Das Rayonverfahren ist allerdings im Rahmen der vorliegenden Erfindung besonders bevorzugt als Ausgangsverfahren für die beanspruchten cellulosischen Filamente.The preparation of the cellulosic filaments is therefore not limited to a particular method per se. Thus, for example, the cellulosic filaments of the present invention may be prepared by both a direct dissolving process such as the NNMO process and by regenerating processes such as e.g. the viscose or rayon process are obtained. However, in the context of the present invention, the rayon process is particularly preferred as the starting process for the claimed cellulosic filaments.
Grundsätzlich ist es bevorzugt, wenn der Polymerisationsgrad der eingesetzten oligomeren oder niederpolymeren Saccharide größer ist als etwa 20, bevorzugt größer als etwa 50 und noch bevorzugter größer als etwa 100.In principle, it is preferred if the degree of polymerization of the oligomeric or low-polymer saccharides used is greater than about 20, preferably greater than about 50, and more preferably greater than about 100.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sollen unter dem Begriff "Saccharide" nicht nur die Substanzen verstanden werden, die unter die Bruttoformel Cn(H2O)m fallen (oft auch im engeren Sinne Kohlenhydrate, also als Hydrate des Kohlenstoffs aufgefasst), sondern auch Vertreter dieser Stoffklasse, die erheblich von dieser Bruttoformel abweichen und weitere funktionelle Gruppen und Heteroatome wie Stickstoff oder Schwefel enthalten. Oligomere bzw. niederpolymere Vertreter von Sacchariden mit Heteroatomen werden im Folgenden auch als "Heterosaccharide" bezeichnet.In the context of the present invention, the term "saccharides" is to be understood as meaning not only the substances which fall under the gross formula C n (H 2 O) m (often also carbohydrates in the narrower sense, that is to say hydrates of the carbon), but also Representatives of this class, which differ significantly from this gross formula and contain other functional groups and heteroatoms such as nitrogen or sulfur. Oligomeric or low-polymer representatives of saccharides with heteroatoms are also referred to below as "heterosaccharides".
Der Einsatz der oligomeren oder niederpolymeren Saccharide während des Spinnprozesses der Rayonfilamente bedingt deren Wasserlöslichkeit, bevorzugt bei Raumtemperatur bzw. bei Temperaturen zwischen 20 und 35 °C.The use of the oligomeric or low polymer saccharides during the spinning process of the rayon filaments causes their water solubility, preferably at room temperature or at temperatures between 20 and 35 ° C.
Ganz besonders bevorzugt im erfindungsgemäßen Produkt ist es, wenn es sich bei den einzusetzenden Sacchariden um Xylane bzw. Xylanderivate handelt. Xylane sind dem Fachmann als die wichtigsten Vertreter der Hemicellulosen bzw. Polyosen bekannt. An sich sind die Xylane zwar wasserunlöslich, jedoch kann die Wasserlöslichkeit durch entsprechende Einstellung des Polymerisationsgrades sowie durch gezielte Beeinflussung der Seitengruppen der Xylanketten eingestellt werden. Für die Wasserlöslichkeit ist darüber hinaus z.B. ein hoher Acetylierungsgrad des Xylans günstig.It is very particularly preferred in the product according to the invention if it is in the saccharides to be used are xylans or xylene derivatives. Xylans are known to those skilled in the art as the most important representatives of hemicelluloses or polyoses. Although the xylans are per se water-insoluble, the water solubility can be adjusted by appropriate adjustment of the degree of polymerization and by targeted influencing of the side groups of the xylan chains. In addition, for example, a high degree of acetylation of xylan is favorable for water solubility.
In diesem Zusammenhang ist es auch bevorzugt, wenn als Saccharide Stärke bzw. Stärkederivate oder auch Cellulose bzw. Cellulosederivate zum Einsatz kommen.In this context, it is also preferred if starch or starch derivatives or also cellulose or cellulose derivatives are used as saccharides.
Wiederum ist hierbei darauf zu achten, dass die gewünschte Wasserlöslichkeit der Saccharide durch eine geeignete Vorbehandlung eingestellt wird. Natürliche Stärke ist kaum wasserlöslich. Wässrige Stärkelösungen erhält man aber beispielsweise mit heißem Wasser, die beim Abkühlen zu einem Gel erstarren und einen Stärkekleister bilden. Auf diesem Prinzip beruht auch die Herstellung von Tapetenkleister. Im Gegensatz zur natürlichen Stärke findet die Verkleisterung bei der Methylcellulose des Tapetenkleisters schon mit kaltem Wasser statt. Maßnahmen hierzu sind dem Fachmann bekannt.Again, care should be taken that the desired water solubility of the saccharides is adjusted by a suitable pretreatment. Natural starch is hardly soluble in water. However, aqueous starch solutions are obtained, for example, with hot water, which solidify on cooling to a gel and form a starch paste. The production of wallpaper paste is also based on this principle. In contrast to natural starch, gelatinization in the case of the methylcellulose of the wallpaper pasteuriser already takes place with cold water. Measures for this purpose are known to the expert.
Bevorzugt wird die Konzentration der Saccharide so gewählt, dass sie in den Filamenten zwischen 5000 und 100.000 ppm, bevorzugt zwischen 10.000 und 50.000 ppm, bezogen auf die cellulosischen Filamente vorliegen. Diese Konzentration ist in der Regel völlig ausreichend, um die gewünschten Eigenschaften im erhaltenen Zigarettenfilter zu erreichen und beizubehalten. Ohne sich auf eine Theorie festlegen zu wollen, wird angenommen, dass die Erhöhung der Härte des Tows (beispielsweise aus Rayon), die sich günstig auf die anschließende Filterherstellung und die Dimensionsstabilität auswirkt, durch eine Verklebung der Filamente ("Verkleisterung"), hervorgerufen von den in den cellulosischen Filamenten verteilt vorliegenden Sacchariden, bewirkt wird. Der Effekt der Verklebung, bzw Verkleisterung der saccharidmodifizierten cellulosischen Filamente kann erreicht werden, indem die entsprechend ausgerüsteten cellulosischen Filamente im Prozess der Filterherstellung befeuchtet und anschließend wieder getrocknet werden.Preferably, the concentration of the saccharides is chosen so that they are present in the filaments between 5000 and 100,000 ppm, preferably between 10,000 and 50,000 ppm, based on the cellulosic filaments. This concentration is usually quite sufficient to achieve and maintain the desired properties in the resulting cigarette filter. Without wishing to be bound by theory, it is believed that increasing the hardness of the tow (for example, rayon), which has a beneficial effect on subsequent filter production and dimensional stability, is due to gluing of the filaments ("gelatinization") the saccharides present in the cellulosic filaments. The effect of the gluing, or gelatinization of the saccharide-modified Cellulosic filaments can be achieved by moistening the correspondingly equipped cellulosic filaments in the process of filter production and then drying them again.
Die vorliegende Erfindung ist ebenfalls auf ein Verfahren zur Herstellung von im Wesentlichen nicht-acetylierten cellulosischen Filamenten für Tabakrauchfilter, insbesondere Zigarettenfilter, gerichtet, wobei der Spinnlösung Additive in wässriger Lösung unmittelbar vor oder während des Spinnvorganges zugesetzt werden, und wobei es sich bei den Additiven um oligomere oder niederpolymere Saccharide handelt.The present invention is also directed to a process for producing substantially non-acetylated cellulosic filaments for tobacco smoke filters, in particular cigarette filters, wherein additives are added to the spinning solution in aqueous solution immediately before or during the spinning process, and wherein the additives are oligomeric or lower polymer saccharides.
Besonders bevorzugt wird Rayon als Regeneratcellulose mittels dieser Additive behandelt.Rayon is particularly preferably treated as regenerated cellulose by means of these additives.
Das Verfahren zur Herstellung von Rayon ist an sich bekannt. Üblicherweise wird zunächst z.B. aus Holz durch ein Aufschlussverfahren Zellstoff gewonnen, eine feinfaserige Masse, die vorwiegend aus Cellulose besteht.The process for producing rayon is known per se. Usually, first of all, e.g. made of wood through a digestion process pulp, a fine-fiber mass consisting mainly of cellulose.
Der erhaltene Zellstoff wird zunächst mit 18 bis 22%iger Natronlauge behandelt, woraufhin sich die Alkalicellulose (Na-Salz der Cellulose) bildet. Die Alkalicellulose wird sodann mit Schwefelkohlenstoff (CS2) zum Cellulosexanthogenat umgesetzt. Durch Lösen dieses Xanthogenats in Natronlauge wird die "Spinnlösung", die sog. Viskose, erhalten, die vor dem Verspinnen noch 2 - 3 Tage "nachreifen" muss. Die gereifte Spinnlösung wird durch feine Düsen in ein "Fällbad" oder "Spinnbad" gepresst, d.h. in eine Lösung von Schwefelsäure (H2SO4) und Sulfaten, wie Natriumsulfat (Na2SO4) und Zinksulfat (ZnSO4). Im Fällbad werden die Schwefelkohlenstoffmoleküle, die an die Cellulose gebunden sind wieder abgespalten, es entstehen die Viskosefilamente bzw. Rayonfilamente, die aus fast reiner Cellulose bestehen.The pulp obtained is first treated with 18 to 22% sodium hydroxide solution, whereupon the alkali cellulose (Na salt of cellulose) is formed. The alkali cellulose is then reacted with carbon disulfide (CS 2 ) to cellulose xanthate. By dissolving this xanthate in sodium hydroxide solution, the "spinning solution", the so-called viscose is obtained, which must "ripen" for 2 - 3 days before spinning. The ripened spinning solution is forced through fine nozzles into a "precipitation bath" or "spin bath", ie a solution of sulfuric acid (H 2 SO 4 ) and sulfates such as sodium sulfate (Na 2 SO 4 ) and zinc sulfate (ZnSO 4 ). In the precipitation bath, the carbon disulfide molecules that are bound to the cellulose are split off again, resulting in the viscose filaments or rayon filaments, which consist of almost pure cellulose.
Auch im Verfahren ist es bevorzugt, wenn der Polymerisationsgrad der Saccharide größer ist als etwa 20, bevorzugt größer als etwa 50 und noch bevorzugter größer als etwa 100.Also in the process it is preferred if the degree of polymerization of the saccharides is greater than about 20, preferably greater than about 50 and more preferably greater than about 100.
Die Zugabe der Saccharide erfolgt günstigenfalls durch Zugabe in wässrigalkalischer Lösung (pH = 10-14) entweder per Injektion direkt in die Viskoseleitung oder in das Spinnbad.The addition of the saccharides is conveniently carried out by adding in aqueous alkaline solution (pH = 10-14) either by injection directly into the viscose line or into the spinning bath.
Wiederum werden bevorzugt auch Heterosaccharide eingesetzt und besonders bevorzugt Xylane bzw. Xylanderivate.Again, heterosaccharides are preferably used and particularly preferably xylans or xylene derivatives.
Claims (14)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP15161440.1A EP3072405A1 (en) | 2015-03-27 | 2015-03-27 | Cigarette filter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP15161440.1A EP3072405A1 (en) | 2015-03-27 | 2015-03-27 | Cigarette filter |
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EP15161440.1A Withdrawn EP3072405A1 (en) | 2015-03-27 | 2015-03-27 | Cigarette filter |
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Citations (8)
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---|---|---|---|---|
GB749340A (en) | 1953-06-30 | 1956-05-23 | Algemene Kunstzijde Unie Nv | Improved cigarette filter and process for manufacturing same |
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2015
- 2015-03-27 EP EP15161440.1A patent/EP3072405A1/en not_active Withdrawn
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