WO2004043174A2 - Filterelement - Google Patents

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WO2004043174A2
WO2004043174A2 PCT/EP2003/011493 EP0311493W WO2004043174A2 WO 2004043174 A2 WO2004043174 A2 WO 2004043174A2 EP 0311493 W EP0311493 W EP 0311493W WO 2004043174 A2 WO2004043174 A2 WO 2004043174A2
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Harald Schmidt
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Biotec Biologische Naturverpackungen Gmbh & Co. Kg
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    • A24D3/06—Use of materials for tobacco smoke filters
    • A24D3/16—Use of materials for tobacco smoke filters of inorganic materials
    • A24D3/163—Carbon

Definitions

  • the invention relates to a filter element with a biodegradable filter material predominantly from renewable raw materials for use in particular as a cylindrical tobacco smoke filter for cigarettes, cigars or pipes and a method for its production.
  • Cigarettes have a cylindrical shape in which the smokable tobacco material is surrounded by a paper wrapper in shredded form. Most of these cigarettes have a filter at one end, which is connected to the cigarette by a band. Filter elements and cigarette filters are extensively described in the literature as filter tow. A fiber material made from the materials cellulose-2.5-acetate or polypropylene is usually used for the manufacture of cigarette filters. The use of activated carbon is also known for removing toxins contained in tobacco smoke. According to known processes, cellulose acetate fiber material is produced essentially by the jet spinning process.
  • the filter tows are first produced as filter rods by stretching the crimped band, increasing its volume and bringing it to the desired dimension in a formatter and wrapped with paper.
  • the cellulose-2,5-acetate raw materials are usually compounded with glycerin acetate as a plasticizer, which is not unproblematically contained in tobacco smoke.
  • EP 0 658 320 Bl The prior art is further referred to EP 0 658 320 Bl, EP 0 636 324 Bl and DE 33 11 903 AI.
  • the object of the invention is to provide a filter tow or a filter material for producing filters for smokers' goods, in which health risks which result from the release of filter components and the external contamination of cigarettes with filter components are avoided or at least reduced.
  • the invention is based on the basic idea of producing a filter element from a starch material and / or a polymer mixture based on starch and optionally activated carbon, pores and / or filter channels being provided in the filter element.
  • the filter element can contain a filter material made from starch foam, starch polymer fibers or from biopolymer films and optionally embedded activated carbon layers. Such filter materials may be adherent or Filter particles released during smoking can be dissolved in an environment with the appropriate moisture content. They are not considered for the health effects discussed above.
  • the activated carbon can be in the form of a powder or granules and can be present in various ways in the filter material made from starch and / or a polymer mixture based on starch.
  • the starch can be foamed, for example, and form a carrier material for the activated carbon.
  • the activated carbon can be sprayed onto a foamed filter material made of starch material or can be embedded as an intermediate layer.
  • the starch material can be flat (for example as a foamed plate) or can be foamed into an endless round filter rod and can be cut into correspondingly shaped sections.
  • Natural fibers such as cellulose fibers, hemp or cotton fibers can be incorporated in the filter element in an amount of approximately 5% by volume.
  • an activated carbon layer is applied to cut starch foam sections, for example sprayed on as a powder, or brought in another way between starch foam sections or arranged on them.
  • the layers of starch foam sections and activated carbon which are joined and connected to one another are covered with a film or provided with another suitable covering.
  • the round filter rod then has stacks, i.e. alternately arranged slices or layers of starch foam and activated carbon arranged transversely to the gas flow.
  • additional filter channels can be introduced to z. B. to influence the passage of the aromatic molecules of the tobacco.
  • These filter channels can be formed, for example, by needles, water jets or lasers at any time during the manufacture of the filter elements. The arrangement and thickness of the layers of the The filter element is irrelevant for this. So z. B. Starch foam sections are temporarily stored and later combined according to the intended use, optionally with intermediate layers of activated carbon to form filter elements and coated with film.
  • the filter channels can extend or be oriented approximately in the direction of the gas flow, although deviations are possible.
  • the filter channels can also run partially across the direction of the tobacco gas flow.
  • filter elements designed as round filter rods can be wrapped with a corresponding air-permeable and / or perforated paper band or the filter channels are introduced into the round filter rod which has been designed and wrapped with a band.
  • the filter channels can have a size or width of preferably 50 to 100 ⁇ m, and extend into them to a certain depth, for example starting from one or both ends of the filter element or round filter rod.
  • the filter channels can also be oriented in the longitudinal direction and extend through the entire round filter rod. The filter effect can be influenced by the shape, size, number and arrangement of the filter channels.
  • the activated carbon can be formed as granules.
  • the cohesion of the individual layers of the filter element can essentially be ensured by the covering material, e.g. a shrink film can be guaranteed.
  • a filter element By storing activated carbon in a filter material or between layers of a filter material made of starch and / or a polymer mixture based on starch, a filter element is created in which the advantages of both materials are combined.
  • Natural fibers e.g. cotton fibers, cellulose fibers, hemp
  • Starch foam itself does not emit inhalable, volatile products and can adsorb the possibly released carbon particles described above.
  • the Starch foam particles or starch fiber particles adhering to the interfaces are harmless to health, since they are biodegradable.
  • the starch particles or fibers absorb or bind the moisture.
  • the parameters of the starch materials used can be adjusted during their production so that the moisture content of breathing air in the lungs is sufficient to bind or loosen any starch particles or starch fibers that may be attached to which activated carbon particles and toxins adhere, and during exhalation To remove starch particles and fibers together with the air we breathe out of the lungs. This prevents accumulation in the lungs when inhaling tobacco smoke.
  • FIG. 1 a process diagram of filter production from starch foam
  • FIG. 2 longitudinal sections of individual filter elements
  • Figure 3 shows a longitudinal section of a cigarette with a filter element according to the invention.
  • starch materials with thermoplastic properties are used for the production of a filter element, which allow processing after adaptation of the operating conditions, for example in the "melt-blown” process or spin flow process.
  • Methods that can be used for the present invention are explained in detail, for example, in EP 861 036.
  • extremely fine fibers can be discharged as endless threads (filaments), swirled by air and either stretched (to increase the strength) and then crimped (spinning flow process) or not stretched to form a To achieve a soft, fluffy structure with a large surface (melt-blown process).
  • the extruded fibers are first spun and into one Fiber bundles are combined and, after being pulled by compression rollers, formed into an endless filter.
  • a final shaping takes place in a configuration system, the continuous filter optionally being fed to a compression or crimping machine again and processed into individual filter sections in a filter rod machine.
  • starch foam 20 is compressed in an extrusion system 3 from a starting mixture 2 of starch, preferably native potato starch, and plasticizing and film-forming additives by thermal and mechanical introduction of energy, modified, plasticized if necessary, and expanded by temperature and pressure drop and expanded compressed a compression step, wherein it is processed in a calender 22 to an endless filter 7.
  • a foamed round profile with a diameter of 10 mm is produced and calibrated to a diameter of 7.8 mm in the formatting process.
  • the specific density of the foam filter strand is z. B. approx. 12 kg / ⁇ - *.
  • the extruded starch foam 20 is essentially open-pore, so that the foamed filter material made of destructurized starch with a crystalline content of less than 5% is able to adsorb the liquids and liquid pollutants contained in tobacco smoke, such as condensate and tar products, the Starch foam itself does not emit inhalable, volatile products in the tobacco smoke.
  • the continuous filter is cut into filter sections and into a filter element or cigarette filter with a stack-like structure of filter sections based on starch, optionally alternating with activated carbon layers (as in Figure 3 shown) processed.
  • an air permeable configuration extrudate is formed in accordance with the invention, a wide range of air permeability is possible. So the extrudate in the be essentially open-pore, so that a high air permeability is to be expected. The extrudate can also be partially closed-pore and the air permeability can be correspondingly low. In order to adjust the filter material for tobacco smoke filters to specific filter properties, additional number and size filter channels can be installed
  • the filter channels can be introduced into a filter material made of a starch material by needles, water jets or by means of a laser beam.
  • a layered filter element round filter rod
  • the thickness of each filter layer made of starch material and possibly activated carbon and the laser depth, which corresponds to the channel length, are matched to one another.
  • a filter material made of a foamed starch material can be open-pored
  • additional filter channels that are introduced can reinforce the advantageous properties, such as the adhesive properties, of this filter material.
  • a filter material made from starch polymer fibers has improved adhesion properties of the pollutant particles to be filtered in tobacco smoke.
  • FIG. 3 shows a longitudinal section of a cigarette 10 with a filter element 1, as is produced according to a method shown in FIG. 1, a section containing tobacco 11 and a section containing the filter element 1 being wrapped and connected with cigarette paper 12 and the filter element 1 and the transition area to the section containing the tobacco 11 is covered with a further band 13 for reinforcement.
  • the filter element 1 is constructed in a stack-like manner (cf. FIG. 2), layers of starch foam 20 and layers of activated carbon 21 being arranged alternately.

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Abstract

Bei Filtertows bzw. Filtermaterialien zur Herstellung von Filtern für Raucherwaren sollen die gesundheitlichen Risiken, die sich aus der Freisetzung von Filterbestandteilen und der äußeren Kontamination von Zigaretten mit Filterbestandteilen ergeben, vermieden oder zumindest verringert werden. Nach der Erfindung wird ein Filterelement aus einem Stärkewerkstoff und/oder einer Polymermischung auf Stärkebasis mit Poren und/oder Filterkanälen sowie gegebenenfalls darin eingelagerten Aktivkohleschichten hergestellt. Derartigen Filtermaterialien gegebenenfalls anhaftende oder beim Rauchen freigesetzte Filterpartikel können in einer Umgebung mit entsprechendem Feuchtigkeitsgehalt gelöst werden. Sie kommen für gesundheitsschädigende Wirkungen nicht in Betracht.

Description

Filterelement
Die Erfindung betrifft ein Filterelement mit einem biologisch abbaubaren Filtermaterial vorwiegend aus nachwachsenden Rohstoffen zur Verwendung insbesondere als zylindrische Tabakrauchfilter von Zigaretten, Zigarren oder Pfeifen sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Raucherartikel wie z. B. Zigaretten haben eine zylindrische Form, in der das rauchbare Tabakmaterial in geschredderter Form von einer Hülle aus Papier umgeben ist. Überwiegend besitzen diese Zigaretten an einem Ende einen Filter, der mit der Zigarette durch eine Banderole verbunden ist. Filterelemente und Zigarettenfilter sind in der Literatur umfangreich als Filtertow beschrieben. Für die Herstellung von Zigarettenfiltern wird üblicherweise ein Fasermaterial aus den Werkstoffen Cellulose-2,5-Acetat oder Polypropylen verwendet. Zur Entfernung von im Tabakrauch enthaltenen Toxinen ist ferner die Verwendung von Aktivkohle bekannt. Gemäß bekannten Verfahren wird Cellulose- Acetat-Fasermaterial im wesentlichen nach dem Düsenspinnverfahren hergestellt. Aus den Cellulose-Acetat-Filamenten und/oder aus Cellulose-Acetat-Spinnfasern, die gekräuselt bzw. stauchkammergekräuselt sind, werden die Filtertows zunächst als Filterstäbe hergestellt, indem das gekräuselte Band gestreckt, im Volumen vergrößert und in einer Formatiereinrichtung auf die gewünschte Dimension gebracht und mit Papier umwickelt wird. Die Cellulose-2,5-Acetat-Rohstoffe werden üblicherweise mit Glycerinacetat als Weichmacher kompoundiert, welches nicht unproblematisch im Tabakrauch enthalten ist.
Aus der DE 195 36 505 AI und der entsprechenden EP 861 036 A ist ein Verfahren zur Herstellung von biologisch abbaubarem Filtermaterial aus nachwachsenden Rohstoffen zur Verwendung als Tabakrauchfϊlterelement von Zigaretten, Zigarren oder Pfeifen bekannt, wobei ein Filtertow bzw. Filtermaterial aus Fasern und Filamenten aus Biopolymeren auf Basis von thermoplastischer Stärke und deren Polymermischungen hergestellt wird. Filtermaterialien werden bestimmungsgemäß eingesetzt, um Toxine aus dem Tabakrauch zurückzuhalten. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass an der Schnittfläche der Filter von Zigaretten lose, mit bloßem Auge für den Verbraucher nicht ohne Weiteres erkennbare Bestandteile von Filtermaterialien auftreten. Hierbei handelt es sich um Fragmente der in den Zigarettenfiltern meist verwendeten Cellulose-Acetat-Fasern und bei Zigaretten mit Aktivkohlefiltern um Kohlepartikel. Anteile dieser losen Filterbestandteile werden beim Ziehen an den Zigaretten freigesetzt. Beispielsweise können beim Rauchen von Zigaretten, die aktivkohlehaltige Filter aufweisen, Kohlepartikel, die mit Tabakrauch-Toxinen befrachtet sein können, freigesetzt werden. Ferner können sich z. B. beim Zuschnitt der Filter Fasern oder Faserbestandteile lösen. Durch die beschriebenen Filterdefekte beim Zigarettenrauchen kann es zur Inhalation und zum Schlucken von Filterfasern und/oder - partikeln, die mit Toxinen aus dem Tabakrauch beschichtet sind, kommen. Es besteht deshalb zumindest der Verdacht, dass durch die Freisetzung von Filterbestandteilen ein zusätzliches gesundheitliches Risiko zu dem durch das Zigarettenrauchen an sich bereits bedingten beträchtlichen gesundheitlichen Risiko hinzukommt (vgl. "Freisetzung von Celluloseacetatfasern und Kohlepartikeln aus Zigarettenfiltern", Stellungnahme des Bundesministers für gesundheitlichen Verbraucherschutz und Veterinärmedizin vom 04. Juni 2002).
Zum Stand der Technik wird weiter verwiesen auf EP 0 658 320 Bl, EP 0 636 324 Bl und die DE 33 11 903 AI.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Filtertow bzw. ein Filtermaterial zur Herstellung von Filtern für Raucherwaren bereitzustellen, bei dem gesundheitliche Risiken, die sich aus der Freisetzung von Filterbestandteilen und der äußeren Kontamination von Zigaretten mit Filterbestandteilen ergeben, vermieden oder zumindest verringert werden.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Patentansprüche gelöst.
Bei der Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von dem Grundgedanken aus, ein Filterelement aus einem Stärkewerkstoff und/oder einer Polymermischung auf Stärkebasis sowie gegebenenfalls Aktivkohle herzustellen, wobei in dem Filterelement Poren und/oder Filterkanäle vorgesehen sind. Das Filterelement kann ein Filtermaterial aus Stärkeschaum, Stärkepolymerfasern oder aus biopolymeren Folien und gegebenenfalls eingelagerte Aktivkohleschichten enthalten. Derartigen Filtermaterialien gegebenenfalls anhaftende oder beim Rauchen freigesetzte Filterpartikel können in einer Umgebung mit entsprechendem Feuchtigkeitsgehalt gelöst werden. Sie kommen für die eingangs diskutierten gesundheitsschädigenden Wirkungen nicht in Betracht. Die Aktivkohle kann als Pulver oder Granulat vorliegen und auf verschiedene Art und Weise in dem Filtermaterial aus Stärke und/oder einer Polymermischung auf Stärkebasis vorliegen. Die Stärke kann beispielsweise aufgeschäumt sein und ein Trägermaterial für die Aktivkohle bilden. Die Aktivkohle kann auf einem aufgeschäumten Filtermaterial aus Stärkewerkstoff aufgesprüht oder als Zwischenschicht eingelagert sein. Der Stärkewerkstoff kann flächig ausgebildet sein (z.B. als geschäumte Platte) oder zu einem endlosen Rundfilterstab geschäumt sein und in entsprechend geformte Abschnitte zerschnitten sein. In das Filterelement können Naturfasern, wie Cellulosefasern, Hanf oder Baumwollfasern in einer Menge von ca. 5 Volumen- % eingelagert sein.
Zur Herstellung von erfindungsgemäßen Filterelementen, wie Rundfilterstäben wird auf zerschnittene Stärkeschaumabschnitte eine Aktivkohleschicht aufgetragen, zum Beispiel als Pulver aufgesprüht, oder auf andere Art und Weise zwischen Stärkeschaumabschnitte gebracht oder an diesen angeordnet. Die so zusammengefügten und miteinander verbundenen Schichten aus Stärkeschaumabschnitten und Aktivkohle werden mit einer Folie umhüllt oder einer anderen geeigneten Hülle versehen. Der Rundfilterstab weist dann stapelweise, d.h. wechselweise quer zum Gasstrom angeordnete Scheiben bzw. Schichten aus Stärkeschaum und Aktivkohle auf. Mit der Anordnung, Dicke, Porosität oder anderen Parametern der Schichten kann der Durchtritt der aromatragenden Moleküle des Tabakrauches durch das Filtermaterial beeinflusst werden. Dabei spielen gegebenenfalls auch die Tabaksorte und bestimmte gewollte Effekte bezüglich des Durchtritts aromatragender Moleküle (z.B. deren Anzahl) oder andere Parameter mit denen der Tabakgeschmack beeinflusst werden kann, eine Rolle.
In die einzelnen Schichten und/oder in das fertige Filterelement können zusätzliche Filterkanäle eingebracht werden, um z. B. den Durchtritt der aromatragenden Moleküle des Tabaks beeinflussen zu können. Diese Filterkanäle können z.B. durch Nadeln, Wasserstrahlen oder Laser zu einem beliebigen Zeitpunkt während der Herstellung der Filterelemente ausgebildet werden. Die Anordnung und Dicke der Schichten des Filterelementes ist dafür unerheblich. So können z. B. Stärkeschaumabschnitte zwischengelagert und später der vorgesehenen Verwendung entsprechend gegebenenfalls mit Zwischenschichten aus Aktivkohle zu Filterelementen zusammengefügt und mit Folie umhüllt werden. Die Filterkanäle können sich in etwa in der Richtung des Gasstromes erstrecken bzw. orientiert sein, wobei aber Abweichungen möglich sind. Die Filterkanäle können ferner zum Teil quer zur Richtung des Tabakgasstromes verlaufen. In diesem Fall können z.B. als Rundfilterstäbe ausgebildete Filterelemente mit einer entsprechenden luftdurchlässigen und/oder perforierten Papierbanderole umwickelt werden oder die Filterkanäle werden in den fertig ausgebildeten und mit einer Banderole umwickelten Rundfilterstab eingebracht. Die Filterkanäle können eine Größe bzw. Weite von vorzugsweise 50 bis 100 μm aufweisen, und sich bis zu einer bestimmten Tiefe, z.B. von einem oder beiden Enden des Filterelementes bzw. Rundfilterstabes ausgehend, in diesen hinein erstrecken. Die Filterkanäle können ferner in Längsrichtung orientiert sein und sich durch den gesamten Rundfilterstab hindurch erstrecken. Durch die Gestalt, Größe, Anzahl und Anordnung der Filterkanäle kann der Filtereffekt beeinflusst werden.
Bei einer stapelweisen Anordnung der Schichten aus Stärkeschaum und Aktivkohle kann die Aktivkohle als Granulat ausgebildet sein. Der Zusammenhalt der einzelnen Schichten des Filterelementes kann im Wesentlichen durch das Umhüllungsmaterial, z.B. eine Schrumpffolie, gewährleistet werden.
Durch die Einlagerung von Aktivkohle in ein Filtermaterial oder zwischen Schichten eines Filtermateriales aus Stärke und/oder einer Polymermischung auf Stärkebasis wird ein Filterelement geschaffen, in dem die Vorteile beider Materialien vereint sind.
Z. B. ca. 5 Vol.- Naturfasern (z. B. Baumwollfasern, Cellolosefasern, Hanf) können ähnlich einem Docht im Filterelement angeordnet bzw. darin eingelagert sein und eine Saugwirkung entwickeln, wobei ein zusätzliches Herausfiltern schädlicher Bestandteile aus dem Tabakrauch begünstigt wird.
Stärkeschaum selbst emittiert keine inhalierbaren, flüchtigen Produkte und kann die oben beschriebenen gegebenenfalls freigesetzten Kohlepartikel adsorbieren. Beim Zuschnitt der Zigarettenfilter an den Schnittstellen anhaftende Stärkeschaumpartikel bzw. Stärkefaserpartikel sind gesundheitlich unbedenklich, da sie biologisch abbaubar sind. In einer Umgebung mit entsprechendem Feuchtigkeitsgehalt nehmen die Stärkepartikel oder - fasern die Feuchtigkeit auf bzw. binden diese. Die Parameter der verwendeten Stärkewerkstoffe können bei deren Herstellung so eingestellt werden, dass der Feuchtigkeitsgehalt von Atemluft in der Lunge ausreicht, um gegebenenfalls freigesetzte Stärkepartikel oder Stärkefasern, an denen ggf. Aktivkohlepartikel und Toxine haften, zu binden bzw. zu lösen und während des Ausatmens die Stärkepartikel und -fasern zusammen mit der Atemluft wieder aus der Lunge herauszubefördern. Somit kann eine Ansammlung in der Lunge bei der Inhalation von Tabakrauch verhindert werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:
Figur 1 : ein Verfahrensschema der Filterherstellung aus Stärkeschaum,
Figur 2: Längsschnitte einzelner Filterelemente,
Figur 3: einen Längsschnitt einer Zigarette mit einem erfindungsgemäßen Filterelement.
Gemäß vorliegender Erfindung werden zur Herstellung eines Filterelementes Stärkewerkstoffe mit thermoplastischen Eigenschaften verwendet, die eine Verarbeitung nach Anpassung der Betriebsbedingungen, beispielsweise im "Melt-blown"-Verfahren oder Spinnfließverfahren ermöglichen. Verfahren, die für die vorliegende Erfindung anwendbar sind, werden beispielsweise in der EP 861 036 ausführlich erläutert. In den dort vorgestellten Verfahren können mit Hilfe von Extrusionsanlagen und speziellen Düsen hochfeine Fasern als endlose Fäden (Filamente) ausgetragen, durch Luft verwirbelt und entweder verstreckt (um die Festigkeit zu erhöhen) und anschließend gekräuselt werden (Spinnfließverfahren) oder nicht verstreckt werden, um eine weiche, flauschige Struktur mit großer Oberfläche zu erzielen (Melt-blown- Verfahren).
Bei der Herstellung eines Filtermaterials für ein erfindungsgemäßes Filterelement nach dem Spinnfließverfahren werden zunächst die extrudierten Fasern versponnen und zu einem Faserbündel zusammengefasst und nach dem Ziehen durch Kompressionswalzen zu einem Endlosfilter ausgeformt. In einem Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Filterelemente aus Stärkepolymerfasern erfolgt eine abschließende Formgebung in einer Konfigurationsanlage, wobei der Endlosfilter gegebenenfalls nochmals einer Stauch-, Kräuselmaschine zugeführt und in einer Filterstabmaschine zu einzelnen Filterabschnitten verarbeitet wird.
Zur Herstellung von Stärkeschaum durch Extrusion wird die Stärke vorzugsweise in einem Zweiwellenextruder Continua 37® unter Druck und Temperatur gelatinisiert, destrukturiert und als Schaumstrang ausextrudiert. Wie in Figur 1 schematisch dargestellt, wird in einer Extrusionsanlage 3 Stärkeschaum 20 aus einem Ausgangsgemisch 2 von Stärke, vorzugsweise nativer Kartoffelstärke, und plastinfizierenden und filmbildenden Additiven durch thermische und mechanische Energieeinleitung verdichtet, gegebenenfalls modifiziert, plastifiziert und durch Temperatur- und Druckabfall expandiert und in einem Kompressionsschritt verdichtet, wobei er in einer Kalanderanlage 22 zu einem Endlosfilter 7 verarbeitet wird. Dabei wird ein aufgeschäumtes Rundprofil in einem Durchmesser von 10 mm hergestellt und im Formatierungsprozess auf einen Durchmesser von 7,8 mm kalibriert. Das spezifische Raumgewicht des Schaumfilterstranges beträgt z. B. ca. 12 kg/πτ-*. Der extrudierte Stärkeschaum 20 ist im wesentlichen offenporig, so dass das aufgeschäumte Filtermaterial aus destrukturierter Stärke mit einem kristallinen Anteil von weniger als 5 % in der Lage ist, die im Tabakrauch enthaltenen Flüssigkeiten und flüssigen Schadstoffe, wie Kondensat und Teerprodukte, zu adsorbieren, wobei der Stärkeschaumstoff selbst keine inhalierbaren, flüchtigen Produkte in den Tabakrauch emittiert.
Die weitere Formgebung und Vereinzelung zu kurzen Filterstäben bzw. Filterabschnitten 1 erfolgt in einer Konfigurationsanlage 8. Nach der Erfindung wird der Endlosfilter zu Filterabschnitten zugeschnitten und zu einem Filterelement bzw. Zigarettenfϊlter mit einem stapeiförmigen Aufbau von Filterabschnitten auf Stärkebasis gegebenenfalls im Wechsel mit Aktivkohleschichten (wie in Figur 3 dargestellt) verarbeitet.
Obwohl nach der Erfindung ein Extrudat mit luftdurchlässiger Konfiguration ausgebildet wird, ist für die Luftdurchlässigkeit ein großer Bereich möglich. So kann das Extrudat im wesentlichen offenporig ausgebildet sein, so dass eine hohe Luftdurchlässigkeit zu erwarten ist. Ebenso kann das Extrudat teilweise geschlossenporig ausgebildet und die Luftdurchlässigkeit entsprechend niedrig sein. Um das Filtermaterial für Tabakrauchfilter auf besstimmte Filtereigenschaften einzustellen, können zusätzliche Filterkanäle in geegneter Anzahl und Größe eingebracht werden
Nach der Erfindung können in ein Filtermaterial aus einem Stärkewerkstoff die Filterkanäle durch Nadeln, Wasserstrahlen oder mittels Laserstrahl eingebracht werden. In einem schichtweise aufgebauten Filterelement (Rundfilterstab) werden die Dicke jeder Filterschicht aus Stärkewerkstoff und gegebenenfalls Aktivkohle und die Lasertiefe, die der Kanallänge entspricht, aufeinander abgestimmt. Obwohl ein Filtermaterial aus einem geschäumten Stärkewerkstoff offenporig ausgebildet sein kann, können zusätzlich eingebrachte Filterkanäle die vorteilhaften Eigenschaften, wie die Adhäsionseigenschaften, dieses Filtermateriales verstärken. Ferner besitzt beispielsweise ein Filtermaterial aus Stärkepolymerfasern verbesserte Adhäsionseigenschaften der zu filternden Schadstoffteilchen im Tabakrauch. Ein Filtermaterial aus einem faserigen Stärkewerkstoff kann zu Stapelfasern zugeschnitten werden, wobei die Enden der kurzen Fasern beispielsweise in zusätzlich in das Filtermaterial eingebrachte Filterkanäle hineinragen und so die Filtereigenschaften weiter verbessert werden können. Die Figur 3 zeigt einen Längsschnitt einer Zigarette 10 mit einem Filterelement 1, wie es gemäß einem in Figur 1 dargestellten Verfahren hergestellt wird, wobei ein Tabak 11 enthaltender Abschnitt und ein das Filterelement 1 enthaltender Abschnitt mit Zigarettenpapier 12 umwickelt und verbunden sind sowie das Filterelement 1 und der Übergangsbereich zum den Tabak 11 enthaltenden Abschnitt mit einer weiteren Banderole 13 zur Verstärkung umhüllt sind. Das Filterelement 1 ist stapeiförmig aufgebaut (vgl. Figur 2), wobei Schichten aus Stärkeschaum 20 und Schichten aus Aktivkohle 21 abwechselnd angeordnet sind.
Die Verfahrensbedingungen und Rezepturen zur einstufigen Verfahrensgestaltung und Herstellung eines im wesentlichen elastischen komprimierbaren Filtertows aus Stärkeschaum mit einer offenporigen Schaumstruktur, wie in der EP 861 036 vorgestellt, können für die Zwecke der vorliegenden Erfindung verwendet werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Filterelement zur Herstellung von Tabakrauchfiltern mit einem Filtermaterial, das im wesentlichen Stärke und/oder eine Polymermischung auf Stärkebasis enthält und in Richtung des Gasstromes offene Poren und/oder Filterkanäle aufweist.
2. Filterelement nach Anspruch 1 mit vorzugsweise durchgehenden Filterkanälen im wesentlichen in Richtung des Gasstroms, wobei der Durchmesser der Filterkanäle vorzugsweise im Bereich von 50 bis 100 μm liegt.
3. Filterelement nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Stärke und/oder die Poiymermischung ein Trägermaterial für Aktivkohle (21) bildet.
4. Filterelement nach Anspruch 1 oder 2 mit abwechselnd aufeinanderfolgenden Schichten des Filtermaterials aus Stärke und/oder einer Polymermischung auf Stärkebasis und aus Aktivkohle (21).
5. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Filtermaterial aus Stärke und/oder einer Poiymermischung auf Stärkebasis ein Schaumstoff (20) oder ein Faserstoff ist.
6. Filterelement nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Schichten stapelweise quer zur Richtung des Gasstromes angeordnet sind.
7. Filterelement nach Anspruch 5 oder 6, wobei der Schaumstoff (20) oder der Faserstoff ein Trägermaterial für ein Aktivkohlepulver (21) bildet.
8. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7 enthaltend Naturfasern, wie Cellulosefasern, Hanf oder Baumwollfasern, vorzugsweise in einer Menge von etwa 5 Vol.-%.
9. Verfahren zur Herstellung eines Filterelements nach einem der Ansprüche 1 bis 8 mit den Schritten:
a) kontinuierliches Zuführen einer dosierten Mischung aus Stärke und/oder einer Poiymermischung auf Stärkebasis sowie weiteren Additiven in eine Extruderanlage,
b) Erhitzen und Kneten der Mischung unter einem definierten Temperatur- und Druckregime zur Ausbildung einer Schmelze,
c) Extrudieren der Schmelze durch eine Düse,
d) Ausbilden eines Extrudates mit luftdurchlässiger Konfiguration,
e) Komprimieren des Extrudates und Ausbilden eines Filtermateriales als Endlosfilter (7),
f) Vereinzeln des extrudierten Filtermateriales zu Abschnitten und
g) Ausbilden eines Filterelementes (1) aus mindestens einem Filtermaterialabschnitt.
10. Verfahren zur Herstellung eines Filterelements nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit den Schritten:
a) kontinuierliches Zuführen einer dosierten Mischung aus Stärke und/oder einer Poiymermischung auf Stärkebasis sowie weiteren Additiven in eine Extruderanlage,
b) Erhitzen und Kneten der Mischung unter einem definierten Temperatur- und Druckregime zur Ausbildung einer Schmelze,
c) Extrudieren der Schmelze durch eine Düse,
d) Ausbilden eines Extrudates mit luftdurchlässiger Konfiguration, e) Komprimieren des Extrudates und Ausbilden eines Filtermateriales als Endlosfilter (7),
f) Vereinzeln des extrudierten Filtermateriales zu Abschnitten und
g) Ausbilden eines Filterelementes (1) aus zwei oder mehr Filtermaterialabschnitten und mit jeweils einer Aktivkohleschicht (21) zwischen aufeinanderfolgenden Filtermaterialabschnitten.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei vor dem Ausbilden des Filterelements (1) Filterkanäle in die Filtermaterialabschnitte eingebracht werden.
12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Filterkanäle durch Wasserstrahlen, Nadeln oder mittels Laserstrahl ausgebildet werden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei das Filtermaterial aus Stärkeschaum, biopolymeren Folien oder Stärkepolymerfasern gebildet wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei die weiteren Additive Polyvinylalkohol, Polyesteramid und/oder Polyesteruretan, Polymilchsäure (PLB), Polyhydroxibuttersäure (PHB), ein Fließhilfsmittel sowie gegebenenfalls ein Treibmittel sind.
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