Verfahren zum Herstellen von Filtern für Tabakprodukte
Die Erfindung betrifft ein' Verfahren zum Herstellen von Filtern für Tabakprodukte, insbesondere von Cigarettenfiltern.
Filter für Tabakprodukte, z.B. Cigarettenfilter, werden meistens unter Verwendung von Celluloseacetat hergestellt, das z.B. mit Triäcetin gehärtet wird. Bei diesen Filtern ist nachteilig, dass sie nicht innerhalb relativ kurzer Zeit biologisch abbaubar sind.
Cellulosefilter sind bekannt, praktikabel ist es daher, die Mög- lichkeiten der Papierindustrie für die Herstellung von Cigaret¬ tenfiltern aus Cellulose zu nutzen. Dabei werden zunächst pa-
pierartige Bahnen aus Cellulose hergestellt, die anschließend zugeschnitten, gefaltet oder gecrimpt und in eine zylindrische Form gebracht werden. Dieses Verfahren, das z.B. in der DE 197 53 195 Al beschrieben ist, ist jedoch relativ aufwendig, und die damit hergestellten Filter können sich wegen ihrer inhomogenen Querschnittsfläche anders verhalten als herkömmliche Cellulosea- cetatfilter.
In der EP 1 354 522 A2 wird vorgeschlagen, Filter für Tabak- produkte aus Fasern herzustellen, die nach ' einem Airlaid- Verfahren auf ein Fördermittel, z.B. ein Saugband, aufgeschauert und mittels einer Formatgarnitur zu einem endlosen zylindrischen Strang verdichtet werden. Ein vergleichbares Verfahren für die Herstellung von Tabaksträngen zeigt die DE 36 24 098 C2. Air- laid-Verfahren zum Bilden von faserhaltigen Bahnen auf trockenem Wege sind z.B. aus der EP 0 032 044 Bl bekannt. Wie in der EP 1 354 522 A2 beschrieben, kann nach dem Austritt aus der Format¬ garnitur der Strang mit einem Filterumhüllungsmaterial umgeben werden, z.B. indem ein Papierstreifen von einer Bobine abgezogen und auf ein angetriebenes Formatband gelegt wird. Das Formatband transportiert hierbei den Faserstrang und den Papierstreifen durch eine entsprechende Formatgarnitur, in der der Papierstrei¬ fen um den Faserstrang gelegt wird, sodass noch eine Kante ab¬ steht, die von einer Leimvorrichtung beleimt wird. Die Klebenaht wird anschließend geschlossen und von einer Nahtplatte getrock¬ net. Abschließend kann der so entstandene Filterstrang in Ein¬ zelfilter oder Filterstrangabschnitte zugeschnitten werden. Der¬ artige Filterstrangabschnitte haben vorzugsweise eine Länge, die gleich einem geradzahligen Vielfachen der Länge eines Einzelfil- ters ist. Wenn beispielsweise ein Filterabschnitt mit der dop¬ pelten Filterlänge in einer Cigarettenmaschine zwischen zwei Ta-
bakstöcke gebracht und mit diesen verbunden wird, entstehen nach dem mittigen Durchschneiden des Filterabschnitts zwei Cigaret- ten.
In der EP 1 354 522 A2 werden mindestens zwei unterschiedliche Filterkomponenten offenbart; eine der Filterkomponenten ist eine Sorte einer Mehrfachkomponentenfaser, die einen Kern und eine Hülle aus unterschiedlichen Materialien aufweist, wobei das Hüllenmaterial einen niedrigeren Schmelzpunkt hat als das Kernmaterial. Durch Erwärmen auf eine Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur des Hüllenmaterials, aber unterhalb der Schmelztemperatur des Kernmaterials schmelzen die Hüllen der Mehrfachkomponentenfasern an und verbinden sich nach dem Ab¬ kühlen an Knotenpunkten, was zur Verfestigung des Filters führt. Ein Beispiel für eine derartige Mehrfachkomponentenfa~ ser ist eine Bikomponentenfaser mit einem Kern aus Polyester und einer Hülle aus Polyethylen. Die Mehrfachkomponentenfasern bestehen also aus synthetischem Material und sind biologisch nicht ohne weiteres abbaubar.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Möglichkeit zur Schaffung eines hochwertigen Filters für Tabakprodukte zu finden, der aus natürlichem Material besteht, gute physikalische und sen¬ sorische Eigenschaften hat und sich auf rationelle Weise fer- tigen lässt.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen von Filtern für Tabakprodukte, insbesondere von Cigarettenfil- tern, mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausge- staltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen von Filtern für Tabakprodukte, insbesondere von Cigarettenfiltern, werden Cellulosefasern auf ein Fördermittel, das vorzugsweise als Saugband ausgestaltet ist, aufgeschauert. Die Cellulosefasern, denen bei Bedarf noch Zusatzstoffe beigefügt werden können, werden in einer Formatgarnitur zu einem endlosen Strang ge¬ formt, wobei sie vorzugsweise zu einer zylindrischen Form ver¬ dichtet werden. In späteren Verfahrensschritten wird der Strang mit einem Filterumhüllungsmaterial umgeben, und der so entstandene Filterstrang wird in Einzelfilter oder Fil¬ terstrangabschnitte zugeschnitten.
Erfindungsgemäß wird den Cellulosefasern ein Klebstoff zuge¬ setzt. Dazu gibt es mehrere Möglichkeiten. So kann z.B. zumin- dest ein Teil des Klebstoffs aufgesprüht werden, vorzugsweise bevor die gegebenenfalls mit Zusätzen versehenen Cellulosefa¬ sern in die Formatgarnitur eintreten. Eine andere Möglichkeit besteht darin, zumindest einen Teil des Klebstoffs mittels ei¬ ner in die Formatgarnitur ragenden Düse in das Innere des Strangs einzuführen. Ein vergleichbares Verfahren, mit dessen Hilfe sich Substanzen in das Innere eines Tabakstrangs ein¬ bringen lassen, ist in der WO 01/64060 Al beschrieben. Es ist auch denkbar, mehrere Methoden zum Zusetzen des Klebstoffs gleichzeitig anzuwenden, z.B. Klebstoff in der Formatgarnitur mit Hilfe einer Düse in das Innere des Strangs einzubringen und gleichzeitig Klebstoff durch weitere Düsen an der Format¬ garnitur über die Oberfläche des sich bildenden Strangs zuzu¬ setzen.
Der Anteil des Klebstoffs beträgt vorzugsweise 1% bis 40%, be¬ zogen auf das Gewicht der Cellulosefasern. Bereiche von 5% bis 25% bzw. von 10% bis 20% sind besonders bevorzugt.
Für den Klebstoff gibt es zahlreiche Möglichkeiten. Bevorzugt werden Klebstoffe, die in der Verordnung über Tabakerzeugnisse
(Tabakverordnung) aufgelistet sind, z.B. die in der Anlage 1 zur Tabakverordnung in der Fassung vom 29.01.1998 unter den
Punkten 1, 3, 6 und 8 aufgeführten Klebstoffe. Darunter fallen auch Schmelzklebstoffe (Hotmelts, Heißschmelzstoffe) , die in erwärmtem, niederviskosen Zustand den Cellulosefasern zuge¬ setzt werden und sich beim Erkalten verfestigen. Besonders be¬ vorzugte Klebstoffe sind ein in der Cigarettenindustrie übli¬ cher Polyvinylacetat/Polyvinylalcohol-Leim (PVA-Leim) oder Stärkeleim, z.B. Standard-Belagleime der Firmen Henkel/Lasser oder National Starch. Als besonders empfehlenswert hat sich der Leim "Vinamul 3000" (PVA/EVA-Leim; EVA: Ethylvinylalcohol) der Firma Vinämul erwiesen.
Die Cellulosefasern können z.B. Langfaser-Zellstoff, .Kurzfa¬ ser-Zellstoff oder Mischungen derartiger Zellstoffe aufweisen. Über die Länge und die Eigenschaften der Cellulosefasern las¬ sen sich die Eigenschaften des mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Filters steuern. Wie bereits erwähnt, kann der Filter außer den Cellulosefasern auch andere Materia¬ lien, wie z.B. Aktivkohle oder andere Adsorbentien, aufweisen. Derartige zusätzliche Substanzen werden vorzugsweise zusammen mit den Cellulosefasern oder nach den Cellulosefasern auf das Fördermittel aufgebracht, vorzugsweise bei oder unmittelbar vor dem Eintritt in die Formatgarnitur. Mit Hilfe des Kleb¬ stoffs werden derartige Zusatzsubstanzen im Filter fixiert.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich auf rationelle Weise Filter mit homogener Querschnittsfläche, die in ihren Eigenschaften praktisch nicht streuen, auf rationelle und ko- stengünstige Weise herstellen. Die Filter sind biologisch ab¬ baubar und daher sehr umweltfreundlich.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispie¬ len näher erläutert.
Beispiel 1
Zum Herstellen von Cigarettenfiltern wird ein kommerziell er- hältlicher Langfaser-Zellstoff (z.B. Laja Fluff, Robur Flash oder Stora Fluff) auf ein als Fördermittel dienendes Saugband aufgeschauert und in einer Formatgarnitur zu einer zylindri¬ schen Form verdichtet. Die Anwendung derartiger Formatgarnitu¬ ren ist in der Tabakstrangherstellung üblich und in der DE 36 24 098 C2 beschrieben. Wie in der EP 1 354 522 A2 erläu¬ tert, lässt sich das ursprünglich aus der Tabakstrangherstel¬ lung bekannte Verfahren auch auf Cigarettenfilter anwenden, die aus Fasern gefertigt werden.
In die Formatgarnitur ragt eine Düse, über die ein Klebstoff in das Innere des in der Formatgarnitur geformten Strangs ein¬ gespritzt wird.
Der Klebstoff ist im Ausführungsbeispiel ein in der Cigaret- tenindustrie üblicher PVA-Leim, der üblicherweise zur Verkle¬ bung von Papieren eingesetzt wird. Im Ausführungsbeispiel be-
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trägt die Klebstoffmenge 10%, bezogen auf das Gewicht des Langfaser-Zellstoffs (Cellulosefasern) . Bevorzugte Klebstoff¬ mengen liegen je nach Dichte des Strangs zwischen 5% und 20%, bezogen auf das Gewicht der Cellulosefasern.
Nach seinem Austritt aus der Formatgarnitur wird der kleb- stoffhaltige Strang mit einem Filterumhüllungsmaterial umge¬ ben, im Ausführungsbeispiel mit einem Papierstreifen, der von einer Bobine abgezogen und auf ein angetriebenes Formatband gelegt wird. Das Formatband transportiert den Strang und den Papierstreifen durch eine weitere Formatgarnitur, in der der Papierstreifen um den Strang gelegt wird. Dabei steht noch ei¬ ne Kante des Papierstreifens ab, die von einem Leimapparat be¬ leimt wird. Daraufhin wird die Klebnaht geschlossen und von einer Nahtplatte getrocknet. Diese Verfahrensschritte laufen analog wie bei der Herstellung eines Tabakstrangs ab, der mit einem Cigarettenpapier umgeben wird.
Abschließend wird der so entstandene Filterstrang in Einzel- filter oder Filterstrangabschnitte zugeschnitten, die vorzugs¬ weise sofort in einer Cigarettenmaschine weiterverarbeitet und mit Tabaksträngen verbunden werden.
Beispiel 2
In diesem Beispiel wird für die Cellulosefasern, aus denen Ci- garettenfilter gefertigt werden, eine Mischung aus Langfaser- Zellstoff (siehe Beispiel 1) und Kurzfaser-Zellstoff (z.B. Birch Fluff) benutzt. Im Ausführungsbeispiel beträgt der An-
teil des Kurzfaser-Zellstoffs 10%, bezogen auf das Gesamtge¬ wicht der Zellstofffasern.
Um bei einem derartigen Gemisch eine ausreichende Endhärte der hergestellten Filterstränge (Filterstäbe) zu erreichen, wird die eingebrachte Klebstoffmenge gegenüber der Herstellung aus reinen Langfasern erhöht. Im Ausführungsbeispiel werden 15% PVA-Leim eingebracht, bezogen auf das Gesamtgewicht der Cellu- losefasern.
Die erhaltenen Filter weisen im Vergleich zu den Filtern aus Beispiel 1 bei gleicher Filterhärte einen höheren Zugwider¬ stand und gleichzeitig ein erhöhtes Retentionsvermögen für Ci- garettenrauch auf.
Dieses Beispiel zeigt, dass man durch die Auswahl der Cellulo- sefasern und des Anteils an Klebstoff die Eigenschaften der Filter in weiten Bereichen variieren und einstellen kann.