DE1517258B2 - Verfahren zur Herstellung von Isotropen, zelligen Zellulosefiltern für Tabakrauch - Google Patents

Description

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wendet werden, und schließlich wird in der schweize- mein. Die isotrope Faseranordnung innerhalb des

rischen Patentschrift 330 464 die Verwendung einer Filters zwingt den Rauch, häufig die Fließrichtung zu

Zellulosefasermasse, die durch Zusatz anderer Stoffe, ändern und erleichtert die Ansammlung, das Zusam-

wie beispielsweise Magnesiumoxid, Kalk, Silikate menwachsen und die Absorption des suspendierten

oder Silikone in Pulver-, Lamellen-, Span- und/oder 5 Materials. Man kann ferner feststellen, daß die er-

Faserform aufgelockert wurde, wobei die Zellulose- findungsgemäße isotrope Struktur homogen ist, so

fasermasse außer durch ihr Raumgewicht und ihre daß verhindert wird, daß der Tabakrauch irgend-

Porosität bzw. ihren Zugwiderstand nicht weiter ge- einen Teil der Filterstruktur aushöhlt oder umgeht,

kennzeichnet ist, als Tabakrauchfiltermasse be- Es sei ferner besonders darauf hingewiesen, daß die

schrieben. Zusätzlich kann dann die Oberfläche mit io erfindungsgemäß isotrope Struktur den Austritt von

Kunstharzen oder anderen Stoffen überzogen werden. Rauchkondensaten in großen flüssigen Klumpen ver-

AlIe diese bisher üblichen Filter haben jedoch ge- hindert, die einen unangenehmen Lippen- und Mundwisse Nachteile, als die wirksamsten dieser bekannten Membranenkontakt bewirken und auch auf andere Filter einem größeren Druckabfall als notwendig Weise den Raucher belästigen. Die isotrope Filterausgesetzt sind, um eine gegebene Filtrierwirkung zu 15 struktur gemäß der Erfindung führt daher zu einem erreichen. Andererseits eignen sich viele der bekann- Filter mit maximaler Filtrierwirksamkeit bei austen Filter nicht für den leichten Einschluß von ge- gewählten Höhen des Druckabfalls im Filterquerwünschten Zusätzen für die selektive Entfernung von schnitt.

carcinogenen oder sonstigen schädlichen Teilchen, Bei der Herstellung eines brauchbaren Zigarettenkondensierbaren Gasen oder Flüssigkeiten aus 20 filters müssen verschiedene Faktoren im Gleich-Tabakrauch. gewicht stehen, da die normalerweise bei stärker

Ferner ist bei einigen die Herstellungsweise, z. B. wirksamen Filtern auftretenden höheren Druck-

Aufbringen der Filtermasse auf Kreppapierröllchen abfalle vom Zigarettenraucher nicht über eine be-

und Zusammenrollen, wesentlich umständlicher. stimmte Grenze hinaus geduldet werden. An diesem

Die in der schweizerischen Patentschrift be- 25 Punkt wird der Druckabfall im Filter so hoch, daß

schriebenen Filtermassen besitzen ferner den Nach- der Raucher unzumutbare Anstrengungen aufwen-

teil, daß bei ihrer Verarbeitung in schnell laufenden den muß, um sie zu überwinden. Im Zigarettenhandel

Filtereinbaumaschinen die Gefahr des Abspringens ist es üblich, den Druckabfall in einer Zigarette als

oder Abbröckeins der Filtermasse besteht, wenn ihre Zugwiderstand zu bezeichnen, der in cm Wasser

Oberfläche nicht vorher mit bestimmten, glättenden, 30 unter normalen Bedingungen gemessen wird, die den

die Gleitfähigkeit erhöhenden Stoffen bedüst worden Gewohnheiten eines Durchschnittsrauchers entspre-

ist. Ferner besitzen sie keine starre Struktur, und es chen. Ebenso dulden Raucher keinen Filter, der die

besteht die Gefahr, daß die darin enthaltenen Zellu- Aromasubstanzen zu wirksam entfernt oder einen

losefasern, beispielsweise durch Mundfeuchtigkeit, fremden Geschmack in den Rauch einführt. Der

zusammenkleben oder zusammenpappen. 35 isotrope faserartige Filter gemäß der Erfindung ver-

Mit Hilfe des erfindungsgemäß hergestellten meidet sowohl den hohen Zugwiderstand als auch das

Tabakrauchfilters lassen sich alle diese Nachteile Filtrieren oder die Einführung von Aromastoffen

beseitigen. und führt zu einem günstigen Ausgleich dieser Ge-

Die erfindungsgemäßen Tabakrauchfilter besitzen schmacksfaktoren.

eine vollkommen isotrope und zellige Anordnung der 40 Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Zigadarin enthaltenen Fasern. Ferner besitzen sie die rettenfilters besteht darin, daß er dazu beiträgt, eine größtmögliche wirksame Aufprallfläche für Tabak- verhältnismäßig niedrige und konstante Brenntemperauchteilchen, kondensierbare Gase und Flüssig- ratur in einer Zigarette aufrecht zu erhalten. Diese keiten für eine gegebene Filterdichte und nur einen Eigenschaft ist sehr erwünscht, da eine verhältnisgeringen Widerstand beim Zug für eine gegebene 45 mäßig niedrige und konstante Brenntemperatur Filtrierwirksamkeit. weniger Teer mit geringerer carcinogener Wirksam-

Es lassen sich außerdem leicht selektive oder be- keit im Tabakrauch liefert. Bei der Erklärung, wie sondere Zusätze oder Fasern in seiner Struktur die verhältnismäßig niedrige und konstante Brenngleichmäßig verteilen. Darüber hinaus lassen sie sich temperatur mit dem erfindungsgemäßen Filter ermühelos in modernen, schnell laufenden Filterein- 50 reicht wird, stellt man fest, daß der gesamte Zugbaumaschinen ohne Abspringen oder Abbröckeln widerstand einer Filterzigarette die Summe des der Filtermasse verarbeiten und werden durch Filter- und Tabak-Zugwiderstands ist. In dem Maße, Mundfeuchtigkeit oder andere Einwirkungen auf wie der Tabak verbraucht wird, nehmen sowohl der Grund ihrer starren Struktur nicht verformt. Tabak- als auch der Zigaretten-Zugwiderstand ab

Bei den erfindungsgemäßen Tabakrauchfiltern 55 und liefern einen verstärkten Zug, der zu einer erwerden feinfaserige Zellulosefasern in einer auf ge- höhten Brenntemperatur führt. Mit dem erfindungsblähten, vollkommen isotropen Anordnung mit einer gemäßen Filter wird jedoch ein Ausgleich getroffen, feinen Struktur aus Zellhohlräumen befestigt, die von da bei einer Abnahme des Tabak-Zugwiderstands der faserartigen Geweben umgeben ist. Die Filterherstel- Filter-Zugwiderstand Infolge des aufgefangenen und lung erfolgt im allgemeinen dadurch, daß man eine 60 absorbierten Materials zunimmt, so daß der gesamte Aufschlämmung, die die Fasern enthält, aufschäumt Zugwiderstand der Zigarette fast konstant bleibt,
und die darin enthaltenen Fasern mit einem elasto- Zwar bilden die feinfaserigen Fasern des erfinmeren, wasserabstoßenden Latex überzieht. Die voll- dungsgemäßen Filters eine Bindung, wenn sie in der kommen isotrope Anordnung der Fasern innerhalb oben erwähnten isotropen Stellung aufgeschäumt des Filters liefert eine optimal wirksame Aufprall- 65 werden, doch wurde gefunden, daß diese natürlichen fläche, die dazu dient, Teilchen, kondensierbare Gase Bindungen durch die beim normalen Rauchen vor- und Flüssigkeitströpfchen aus Tabakrauch und ande- liegende Feuchtigkeit zerbrochen werden. Bei der ren Aerosolsuspensionen aufzufangen und zu sam- Erfindung wird diese Schwierigkeit dadurch über-

wunden, daß man die Bindungen mit einem elastomeren, wasserabstoßenden Latex schützt. Die Latexbindung trägt zu der Elastizität und der kontinuierlichen Bindung der isotropen Strukturfasern unter normalen feuchten Rauchbedingungen bei. deichzeitig macht es der feinfaserige Zustand eines beträchtlichen Teils der Filterfasern möglich, die notwendige Kohäsion ohne Verwendung übermäßiger Mengen des Latexbindemittels zu erreichen. Außerdem wirkt die wasserabstoßende Natur des Latex im Zusammenhang mit der wasseraufnehmenden Natur der darunter liegenden Zellulosefasern als selektiver Abscheider für organische Stoffe, die aus dem Rauch kondensiert oder filtriert und durch den teilweise wasserabstoßenden Faserüberzug absorbiert werden. Schließlich benötigen die anfangs feinfaserigen Faserbindungen keine Latexmengen, die sich wie ein Film über die Faserzwischenräume legen oder auf sonstige Weise die Faserzwischenräume in der isotropen Filterstruktur blockieren würden. Die Filterfasern, die durch natürliche Bindung in engem isotropen Kontakt gehalten werden, sind insbesondere an den Kontaktstellen mit einem elastomeren, wasserabstoßenden Latex verstärkt und vor Feuchtigkeit geschützt, so daß eine einheitliche Struktur vor- *5 liegt. Der innige Faser-Faser-Kontakt führt zu einer Herabsetzung der erforderlichen Latexmenge, so daß die Bildung von eingeschlossenen Faserzwischenräumen auf ein Minimum herabgesetzt und eine Struktur von erwünschter Elastizität erhalten wird, die eine maximale Zurückhaltung der in Aerosolen oder Rauch bei einem ausgewählten Zugwiderstand suspendierten Stoffen bewirkt.

Das allgemeine Verfahren zur Herstellung eines isotropen Tabakrauchfilters gemäß der Erfindung besteht darin, daß man feinfaserige Zellulosefasern in Wasser aufschlämmt und sie mit Verfeinerungsvorrichtungen verfeinert, die sich eher für die Feinfaserbildung als für einen Schneidvorgang eignen. Die feinfaserigen Zellulosefasern werden dann nacheinander mit einer geringen Menge eines wasserfesten Harzes und eines verträglichen Latexbindemittels behandelt. Die Faseraufschlämmung wird dann durch Einschlagen von Luft nach Zusatz einer geringen Menge eines verträglichen oberflächenaktiven Mittels zu einem halbsteifen Schaum geschlagen. Unter Verträglichkeit versteht man hier die Fähigkeit der Binde- und Schaummittel, bei Vorliegen im gleichen Aufschlämmungsschaumsystem ihre einzelnen Funktionen zu erfüllen. Verträgliche Systeme von wasserfestem Harz, Latex und oberflächenaktivem Mittel sind z. B. Melamin-Formaldehydharz, Styrol-Butadien-Latex, Alkylbenzolsulfonat als oberflächenaktives Mittel und Harnstoff-Formaldehydharz, Styrol-Butadien-Latex, Dodecyldimethylaminoxid als oberflächenaktives Mittel. Andere geeignete und verträgliche Bindemittel und oberflächenaktive Mittel sind dem Fachmann bekannt, z. B. Melamin-Formaldehydharz, Acrylnitril-Latex und Alkylbenzolsulfonat als oberflächenaktives Mittel.

Der entstandene Schaum wird dann in die gewünschten Filterformen gegossen und getrocknet, so daß der Schaum gebrochen und die Fasern in einer gebundenen isotropen Zellstruktur zurückbleiben, deren Dichte sich durch die Menge der in den Schaum geschlagenen Luft und gegebenenfalls durch Pressen nach dem Trocknen regeln läßt. Die Schaummasse läßt sich für die Verwendung als Zigarettenfilter durch Auspressen in runde oder ovale Formen gießen, trocknen, umwickeln und zur Länge von Zigarettenfiltern zuschneiden. Die Schaumbildung und das Pressen kann derart geregelt werden, daß man die gewünschte Dichte für Zigarettenfilter in einem Auspreßverfahren erzielt, oder es kann ein übergroßer Preßrohling hergestellt werden, der nach dem Trocknen gepreßt wird. Man kann auch den Schaum in Blöcke gießen, aus denen Rohlinge ausgeschnitten und seitlich zusammengepreßt werden, um runde oder ovale Zigarettenfiltereinheiten zu bilden. Runde Zigarettenfilterrohlinge können auch aus Blöcken von geeigneter Tiefe ausgestanzt werden, so daß Zigarettenfilter gewünschter Länge entstehen.

Vorzugsweise, jedoch nicht unbedingt, wird das wasserfeste Harz der Aufschlämmung vor dem Zusatz des Latexbindemittels zugesetzt. Diese Reihenfolge der Zugabe muß jedoch nicht eingehalten werden und die Bindung kann in bestimmten Latexsystemen durch Zusatz von zwei gegenseitig unverträglichen Latexmassen, z. B. bestimmten Vinylchloridlatexmassen und Acrylnitrillatexmassen oder in einigen Fällen durch den Zusatz des Schaummittels selbst erreicht werden.

Die vollständig isotrope zellige Fasermasse des erfindungsgemäßen Tabakrauchfilters liefert ein Filter, in dem sich der Zugwiderstand bis zu einem ausgewählten Wert einstellen und sehr einheitlich von Zigarette zu Zigarette erreichen läßt, ganz im Gegensatz zu Filtern der bisher üblichen Zigaretten. Die innerhalb des Filters angeordnete isotrope Faser trägt ebenfalls zur Bildung eines wirksamen Filters mit geringem Zugwiderstand bei, während der teilweise wasserabstoßende Überzug auf den Fasern die Faserbindungen schützt und eine einzigartige Filterwirkung liefert, bei der sowohl die wasserabstoßenden als auch die wasseraufnehmenden Oberflächen für das Auftreffen und die Absorption der unerwünschten Materialien verfügbar sind. Außerdem ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des Filters leicht den Zusatz von erwünschten Fasern, und zwar anderen als den feinfaserigen Zellulosefasern, die als Grundmasse Verwendung finden, z. B: Glas-, Asbest-, Polyolefin-, Polyamid- und Polyesterfasern. Die erfindungsgemäße Filterstruktur ermöglicht ferner den dispergierten Zusatz von erwünschten Zusätzen für die selektive Filterung, wie z. B. den aktivierten Kohlenstoffteilchen, die in der USA.-Patentschrift 2 792 006 beschrieben sind.

Im Zusammenhang mit den Zeichnungen folgt nun zum besseren Verständnis der Erfindung eine ausführlichere Beschreibung.

F i g. I zeigt einen vergrößerten Querschnitt von einer der isotropen, zelligen Filtereinheiten 1, die nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellt wurde und an einer Zigarette 3 befestigt ist, wobei die rohrförmige Papierfilterdecke 2 weggeschnitten ist, um den Filter freizulegen und seine allgemeine Konstruktion zu zeigen.

F i g. II zeigt eine stark vergrößerte Ansicht der isotropen Filterstruktur von F i g. I am Punkt B, aus der die zufällige isotrope Anordnung der in den Zellabteilungen der Filterstruktur angeordneten Fasern hervorgeht.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden feinfaserige Fasern, z. B. Fasern aus Baumwollabfall, Sulfit- und Sulfatholzfasern, Kunstseidestapelfasern aus der Papierherstellung, mit Poly-

styrol gepfropfte Zellulosefasern, Zelluloseacetatfasern u. dgl., in Wasser aufgeschlämmt und mechanisch verfeinert. Die mechanische Verfeinerung zu feinfaserigen Fasern kann man in jeder mechanischen Verfeinerungsanlage mit Vorrichtungen zur Steigerung der Feinfaserigkeit anders als durch Schneiden der Fasern erreichen. Wie bereits oben erwähnt wurde, ist eine Behandlung zur Erzielung von Feinfaserigkeit erwünscht. Mechanische Verfeinerungsanlagen mit abgestumpften Schneidrändern werden daher besonders bevorzugt, um die Feinfaserigkeit zu erreichen.

Gemäß der Erfindung wird die Verwendung von Fasern aus Baumwollabfall bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Filter bevorzugt und die Feinfaserigkeitsverbesserung bei der Faserbindung, die eine günstige Herabsetzung der.Harz- und Latexzugabe erlaubt, wird bei jeder Vergrößerung der Feinfaserigkeit bis herunter zu einem Mahlgrad von 88° SR (Schopper-Riegler) festgestellt. Unter diesem Wert führt ein übermäßiger Faserschnitt zum Verlust der Produktzugfestigkeit oder zur Kohäsion. Es wurde gefunden, daß das Schlagen bis zu einem Mahlgrad von etwa 32° SR mit den üblichen mechanischen Verfeinerungsanlagen vom Standpunkt der Bindefestigkeit mit minimalen Mengen von Harz und Latex bevorzugt wird.

Die feinfaserigen Fasern, die sich noch in aufgeschlämmter Form mit einer Konsistenz von etwa 1,5 °/o befinden, werden gemäß einer Ausführungsform der Erfindung mit etwa 0,2 bis etwa 2,0 °/o, vorzugsweise 0,3 °/o, bezogen auf das Fasergewicht eines Formaldehyd-Addukts, wie sie bei der Herstellung von wasserfesten Papieren verwendet werden, z. B. Melamin-Formaldehyd, behandelt. Auf die Melamin-Formaldehyd-Behandlung folgt der Zusatz von etwa 1,0 bis etwa 20,0 °/o, vorzugsweise 1,5 °/o, bezogen auf das Fasergewicht, von elastomerem wasserabstoßenden Latex, vorzugsweise Styrol-Butadien-Latex, zur Faseraufschlämmung. Zwar wird das zum Gerinnen des Latex verwendete, wasserfeste Harz in der oben erwähnten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der Aufschlämmung vor dem Zusatz des Latex zugesetzt, doch kann man den Latex und das Gerinnungsmittel auch gleichzeitig der Papierbreiaufschlämmung zusetzen. Der Latex· und das Harz können der Aufschlämmung in jeder Reihenfolge zugesetzt werden, oder die beiden können unter Bildung einer besonderen Aufschlämmung vereint werden, die dann der Faseraufschlämmung zugesetzt wird. Das letztgenannte Verfahren, bei dem die Aufschlämmung aus dem Latex und dem Gerinnungsmittel gesondert hergestellt wird, kann bevorzugt werden, da es eine verbesserte Regelung der Teilchengröße bei der Gerinnung des Latex erlaubt.

Wie bereits erwähnt, läßt sich der Latex auch mit anderen Mitteln zum Gerinnen bringen, wie z. B. durch Verwendung von zwei oder mehreren Latices, die gegenseitig unverträglich sind, z. B. durch Verwendung eines Vinylchloridlatex mit einem Acrylnitrillatex. Latexmassen lassen sich auch durch anorganische Salze, wie z. B. Aluminiumchlorid (insbesondere bei Verwendung in Verbindung mit Carboxymethylzellulose) und Cersulfat oder organische Polyamine, z. B. Triäthylentetramin, zum Gerinnen bringen.

Es wurde ferner gefunden, daß bei Verwendung von Melamin-Formaldehydharz zum Gerinnen des Styrol-Butadien-Latex, der Zusatz des Harzes zuerst zur Gerinnung des Latex führt und ein weiterer Harzzusatz den Latex wieder peptisiert. Dieser weitere Harzzusatz zur erneuten Peptisierung des Latex wird bevorzugt, wobei der Latex durch Zusatz eines oberflächenaktiven Mittels, z. B. Alkylenbenzolsulfonat, in der folgenden Schaumbildungsstufe zum Gerinnen gebracht wird.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Aufschäumungsstufe so durchgeführt, daß man etwa 0,01 bis etwa 0,2 ⁰Io, vorzugsweise 0,05 °/o, bezogen auf das Gewicht der Aufschlämmung, eines oberflächenaktiven Mittels zu der Melamin-Formaldehyd-, Styrol-Butadien behandelten Faseraufschlämmung gibt, obwohl auch größere oder geringere Mengen des oberflächenaktiven Mittels verwendet werden können, als zur Herbeiführung der gewünschten Schaumbildungswirkung notwendig sind.

Die Auswahl des als Schaummittel verwendeten oberflächenaktiven Mittels ist jedoch von dem verwendeten Latex- oder Latex-Harz-System abhängig. Bei dem bevorzugten Melamin-Formaldehyd-, Styrol-Butadien-System ist z. B. ein nichtionisches Schaummittel, z. B. Dodecyldimethylaminoxid (DDAO) wegen seiner geringen Schaumwirkung unerwünscht. Verwendet man andererseits das wasserfeste Harnstoff-Formaldehyd-Harz an Stelle des Melamin-Formaldehydharzes bei der bevorzugten Ausführungsform, so wird DDAO das bevorzugte Schaummittel.

Wie bereits oben erwähnt, hängt die Art des verwendeten Schaummittels von der Art des Harzes und der Latexmasse ab. Im allgemeinen werden jedoch oberflächenaktive Mittel vom anionischen Typ bevorzugt und gewöhnlich werden oberflächenaktive Mittel der Alkylbenzolsulfonatgruppe verwendet, die brauchbar sind, das heißt, die gewünschte beständige Schäumwirkung zeigen.

Gemäß anderen Ausführungsformen der Erfindung können Schaummittel, z. B. Natriumlaurylsulfat, die weniger beständige Schaumsysteme bilden, vorteilhaft verwendet werden, wenn ein dichterer, weniger durchlässiger Filter hergestellt werden soll. Schaummittel, die weniger beständige Schaumsysteme liefern, sind ebenfalls geeignet, wenn das fertige Filterprodukt direkt gegossen oder ausgepreßt werden soll, ohne daß nach dem Trocknen eine Preßstufe erforderlich ist.

Nach oder während des Zusatzes des oberflächenaktiven Schaummittels zur Aufschlämmung wird der Aufschlämmung durch Erhitzen, Rühren, Schlagen, Blasen oder anderer Mittel Luft oder ein anderes inertes Gas zugesetzt, um die Bildung eines Schaumsystems mit einem Volumen etwa des 1,5- bis etwa 3,0fachen des Aufschlämmungsvolumens herbeizuführen. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Turbinenpropeller dazu verwendet, um das Aufschlämmungssystem auf etwa das 2,5fache seines Aufschlämmungsvolumens aufzuschäumen.

Das Schaumsystem wird dann ausgepreßt oder in die gewünschten Filterformen gegossen und zu einer Dichte von 8 kg/cbm bis etwa 96 kg/cbm, vorzugsweise etwa 16 kg/cbm, getrocknet. Für die Verwendung in Tabakrauchfiltern wird das isotrope zellige Fasersystem getrocknet oder getrocknet und zu einer Dichte von etwa 80 kg/cbm bis etwa 128 kg/cbm, vorzugsweise 112 kg/cbm, gepreßt. Offensichtlich

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haben sowohl das oberflächenaktive Schaummittel gewicht, unter fortgesetztem Rühren zugegeben. Daals auch die Menge des in die Aufschlämmung ein- nach wurde Natriumdodecylbenzolsulfonat als obergeführten Gases einen Einfluß auf die Dichte des flächenaktives Mittel der Aufschlämmung in einer Filterprodukts. Die endgültige Filterdichte wird Menge zugesetzt, die 0,05 Gewichtsprozent der Aufweiter in gewissem Umfang durch die Art des ange- 5 schlämmung entsprach. Mit einem mit hoher Gewandten Trockenverfahrens bestimmt. Zum Beispiel schwindigkeit arbeitenden Turbinenrührwerk wurde führt das Trocknen an der Luft bei Raumtemperatur dann Luft in die Aufschlämmung geschlagen, bis das zu einem dichteren Filter (stärkere Schaumbrechung) Schaumvolumen das 2,5fache des ursprünglichen als das Trocknen bei erhöhten Temperaturen. Aufschlämmungsvolumens erreichte. Der faserhaltige

Das erfindungsgemäße Verfahren, das zur Her- io Schaum wurde dann gegossen, vom Wasser befreit stellung des bevorzugten Produkts führt, wird so und bei 110° C auf einem Sieb getrocknet. Der entdurchgeführt, daß man etwa 100 Gewichtsteile stehende isotrope zellige Faserblock hatte ein Baumwollabfall in einer wäßrigen Aufschlämmung Grundgewicht von 0,288 kg/m² und eine Dichte von einer Dichte von etwa 3 °/o auf die oben beschriebene 16,01 kg/cbm.

Weise verfeinert, so daß ein Mahlgrad von etwa 15 Der isotrope zellige Filterblock wurde in Streifen 32° SR und damit die größtmögliche Feinfaserigkeit mit quadratischem Querschnitt geschnitten, bei dem erreicht wird. Bei dem bevorzugten Verfahren wird eine Seite 1,9 cm maß. Der quadratische Querschnitt die Verfeinerungsstufe in einer Schlagmaschine mit der Streifen wurde seitlich zusammengepreßt, so daß abgestumpften Schneidmessern durchgeführt. Die eine runde Stange mit einem Durchmesser von 8 mm entstandene Pulpeaufschlämmung der feinfaserigen 20 geformt wurde. Die Stange wurde nach üblichen VerFasern wird zuerst bei etwa l,5prozentiger Breidichte fahren in der Zigarettenfilterherstellung mit Papier mit etwa 0,3 °/o Melamin-Formaldehyd-Addukt, be- umwickelt. Die mit Papier umwickelte Stange wurde zogen auf das Fasergewicht, behandelt, einem dann zur Verwendung als Zigarettenfilter in Längen üblichen feuchtigkeitsbeständigen Harz, das bei der von je 20 mm geschnitten. Die nach dem Verfahren Herstellung von Papier Verwendung findet. Danach 25 dieses Beispiels hergestellten Zigarettenfilter wurden werden der Faserauf schlämmung etwa 1,5%, be- dann an Zigaretten befestigt und an einer automatizogen auf das Fasergewicht, des Styrol-Butadien- sehen Vorrichtung, wie sie in der Zigarettenindustrie Latex zugesetzt. Die Aufschlämmung wird dann nach Verwendung findet, mechanisch »geraucht«. Die Zusatz von etwa 0,05 °/o Natriumdodecylbenzolsul- automatische Rauchvorrichtung, die zur Erzielung fonat als oberflächenaktives Mittel, bezogen auf das 30 der Daten in diesem Beispiel verwendet wurde, wurde Aufschlämmungsgewicht, auf etwa das 2,5fache ihres nach den üblichen USA.-Rauchparametern mit einem Aufschlämmungsvolumens gebracht. Die Schaum- 35-mm-Zug von 2 see Dauer in Abständen von 60 see masse, die die feinfaserigen Fasern enthält, wird dann geraucht. Die Filter dieses Beispiels wurden mit gegossen und auf einem Sieb von ausreichender handelsüblichen Filtern gleicher Größe verglichen, Fläche vom Wasser befreit, so daß man ein Produkt 35 die aus axial zusammengepreßten Bündeln von ZeI-mit einem Grundgewicht von etwa 0,288 kg/m² und luloseacetatfasern bestanden, die in Längsrichtung einer Dichte von etwa 16 kg/cbm erhält. der Zigaretten auf der oben beschriebenen auto-

Das getrocknete Produkt wird in Streifen von der matischen Rauchvorrichtung verliefen. Die folgende

gewünschten Länge geschnitten, die einen Querschnitt Tabelle zeigt die hinsichtlich verschiedener Rauch-

von etwa 484 cm² haben. Die Streifen mit dem 40 fraktionen erzielten Rückhaltewerte und das Gewicht

quadratischen Querschnitt werden in die 0,76 cm der geprüften Filter vor dem Rauchen. Die angege-

umfassende runde Form der üblichen Zigaretten- benen Prozentzahlen entsprachen dem Prozentsatz

filter gepreßt, umwickelt und für den Einschluß in der gesamten Menge der von den Zigaretten erzeug-

Zigaretten in die gewünschte Länge geschnitten. Die ten Materialien, die durch den Filter zurückgehalten

erfindungsgemäßen Filtereinheiten lassen sich in 45 wurden.

Zigarettenherstellungsvorrichtungen einführen und ■ R_auchwerte·
bei der endgültigen Fertigstellung der Zigaretten mit

Zigarettenpapier umwickeln. Gemessene Filter aus Zelluloseacetat-

Das folgende Beispiel dient zur weiteren ausführ- Eigenschaften dies. Beispiel faser-Filter

liehen Erläuterung eines bevorzugten Verfahrens zur 5°

Durchführung der Erfindung. Gesamtzurückhaltung

von Teilchen 57,0 % 51,3 °/o

Beispiel: Zurückhaltung der nichtflüchtigen Teilchen 52,9 °/o 47,4 %

100 Gewichtsteile Fasern aus gebleichten Baum- 55 Zurückhaltung

wollabfallfasern wurden in Wasser bei einer Faser- _von Nicotin 51 3 °/o 43 9 %

dichte von 1,5 °/o aufgeschlämmt. Die faserhaltige _. . , '

Aufschlämmung wurde dann in eine Schlagmaschine riitergewicnt

mit vollen Schneidblättern eingeführt und auf 32° SR (vor dem Rauchen) 110 mg 159 mg

verfeinert. Bei diesem Schlagvorgang wurden die 60

Baumwollabfallfasern in größtmöglichem Umfang Aus den in der Tabelle angegebenen Werten ist feinfaserig gemacht und nur in geringem Umfang leicht ersichtlich, daß der isotrope, zellige Filter aus geschnitten. 0,3 % des Melamin-Formaldehyd- diesem Beispiel Zurückhaltewerte zeigt, die beträcht-Addukts, bezogen auf das Fasergewicht, das in lieh über jenen liegen, die sich mit dem axial ausüblicher Weise für die Verwendung als wasserfestes 65 gerichteten Zelluloseacetatfaserfilter erreichen lassen. Harz hergestellt wurde, wurde der Aufschlämmung Es sei darauf hingewiesen, daß die Verbesserung der unter Rühren zugesetzt, und anschließend wurden Zurückhaltungswerte für den isotropen, zelligen FiI-1,5 % Styrol-Butadien-Latex, bezogen auf das Faser- ter erzielt wurde, obwohl der Zelluloseacetatfilter

beträchtlich mehr wog, auf diese Weise stärker zusammengepreßt wurde und von ihm eine größere Filterwirkung erwartet wurde.

Die nach dem Beispiel hergestellten isotropen, zeiligen Filter mit anderen verträglichen Harz-Latex-Oberflächenaktiven-Systemen zeigen ebenfalls die oben gezeigte verbesserte Filterwirkung wie auch die isotropen, zelligen Filter, die aus den Schäumen dieses Beispiels durch andere übliche Verfahren, z. B. durch Auspressen, Trocknen und anschließendes Zusammenpressen hergestellt wurden. Die gün-

stige Filterwirkung läßt sich auch dann erreichen, wenn die beschriebenen Aufschlämmungen aus Fasern-, Harz, Latex und oberflächenaktivem Mittel in geringerem Umfang zum Schäumen gebracht, ausgepreßt und getrocknet werden, so daß Filter von beträchtlicher Dichte erzielt werden, die nach dem Trocknen nur gering oder überhaupt nicht gepreßt zu werden brauchen.

Die Verwertung der Erfindung kann durch gesetzliehe Bestimmungen, insbesondere durch das Lebensmittelgesetz, beschränkt sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von isotropen, zelligen Zellulosefiltern für Tabakrauch unter Verwendung von Zellulosefasern und Kunstharz, dadurch gekennzeichnet, daß man feinfaserige Zellulosefasern in Wasser aufschlämmt, die faserige Aufschlämmung mechanisch auf einen kleinsten Mahlgrad von etwa io 88° SR zerkleinert, und auf eine Faserdichte von etwa 1,5 % bringt, der Aufschlämmung ein Gerinnungsmittel, vorzugsweise, bezogen auf das

bringt und die gebildete, isotrope, zellige Faserstruktur vergießt, im aufgeschäumten Zustand auf eine Dichte von etwa 8 kg/cbm bis etwa 96 kg/cbm trocknet und danach zu Tabakrauchfilterkörpern mit einer 5 Dichte von etwa 80 bis 128 kg/cbm verpreßt.

Die erfindungsgemäß hergestellten Filter eignen sich zum Filtrieren von Rauch, wie er durch Zigaretten, Pfeifen, Zigarren, Zigarillos u. dgl. erzeugt wird.

Der Tabakrauchfilter besteht im wesentlichen aus feinfaserigen Zellulosefasern, die in einer vollständig isotropen faserigen Zellstruktur angeordnet und als elastische einheitliche Struktur homogen aneinander gebunden sind, so daß ein elastischer wirksamer

Gewicht der Fasern, etwa 0,2 bis etwa 2,0 %

eines wasserfesten Harzes, etwa 1,0 bis etwa 15 Filter mit einem geringen Druckabfall im Verhältnis 20,0% mindestens eines elastomeren wasser- zu seiner besonderen Zurückhaltewirksamkeit entabstoßenden Latex sowie, bezogen auf das Ge- steht.

wicht der Aufschlämmung, etwa 0,01 bis etwa Es sind bereits mehrere Zusammensetzungen und 0,2 % eines oberflächenaktiven Mittels zusetzt, Strukturen von Tabakrauchfiltern bekannt. Dazu gedie Aufschlämmung auf etwa das 1,5- bis etwa 20 hören Schaumstoff-Filter mit diversen Zusätzen, mit 3,0fache des ursprünglichen Volumens auf- Schaumstoff beschichtete Kreppapierröllchen und schäumt, den Latex vor oder während des Auf- Filter aus Zellulosefasermassen, denen zur Auflockeschäumens zum Gerinnen bringt und die gebil- rung des Fasergefüges diverse Zusatzstoffe beigegedete, isotrope, zellige Faserstruktur vergießt, im ben wurden und die nach üblichen Methoden, geaufgeschäumten Zustand auf eine Dichte von 25 gebenenfalls unter Zusatz von Bindemitteln, veretwa 8 kg/cbm bis etwa 96 kg/cbm trocknet und formt wurden. Zum Beispiel lehrt die USA.-Patentdanach zu Tabakrauchfilterkörpern mit einer schrift 1 374 466 die Verwendung von Naturschwamm Dichte von etwa 80 bis 128 kg/cbm verpreßt. als Zigarettenfilter zum Filtern des Zigarettenrauchs

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- und um zu verhindern, daß empyreumatischer Gekennzeichnet, daß man als Zellulosefasern Baum- 30 ruch und Nikotin die Lippen des Rauchers erwollabfallfasern verwendet, deren Aufschlämmung man mechanisch auf einen Mahlgrad von
etwa 32° SR zerkleinert und auf eine Faserdichte

von etwa 1,5 % bringt, der Aufschlämmung, be-

reichen. Die USA.-Patentschrift 2 707 960 lehrt die Verwendung von zwei Stopfen aus Viskoseschwamm, zwischen denen Watte als Filter für Zigaretten, Zigarren oder Manilazigarren eingepreßt ist. Die

zogen auf das Gewicht der Fasern, etwa 0,3 °/o 35 USA.-Patentschrift 2 820 461 lehrt die Verwendung des wasserfesten Harzes, etwa 1,5 % des Latex eines Filters aus mehreren axial verschobenen Streisowie, bezogen auf das Gewicht der Aufschläm- fen aus Papier oder Metall, zwischen die Fasern einmung, etwa 0,05 ⁰Zo des oberflächenaktiven Mit- geschoben sind. Die USA.-Patentschrift 2 805 671 tels zusetzt, die Aufschlämmung auf etwa das lehrt die Verwendung eines Filters aus einem axialen 2,5fache des ursprünglichen Volumens auf- 40 Fasernbündel, das aus Fasern besteht, an deren schäumt, die gebildete isotrope zellig Faserstruk- peripheren Oberflächen mehrere a-Zelluloseteilchen tür vergießt und im aufgeschäumten Zustand auf befestigt sind. Die USA.-Patentschrift 3 039 908 eine Dichte von etwa 16 kg/cbm trocknet und lehrt die Verwendung eines Tabakrauchfilters aus anschließend zu Tabakrauchfilterkörpern mit Fasern von Textillänge, die mit einem wärmereagieeiner Dichte von etwa 112 kg/cbm verformt und 45 renden Bindematerial überzogen und in einer zusampreßt. mengepreßten Strähne zusammengefaßt sind. In der

schweizerischen Patentschrift 319 926 wird eine

Filtermasse beschrieben, die aus einem Kunstharzschaum besteht, der Harnstoff in feiner Verteilung 50 enthält und der unter Verwendung von beispielsweise

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel- Alkoholsulfonat als Treibmittel hergestellt wurde, lung von isotropen, zelligen Zellulosefiltern für Diese Filtermasse kann alleine oder auf einen Krepp-Tabakrauch unter Verwendung von Zellulosefasern papierträger aufgebracht verwendet werden, der dann und Kunstharz, das dadurch gekennzeichnet ist, daß zu Röllchen zusammengerollt wird. In der britischen man feinfaserige Zellulosefasern in Wasser auf- 55 Patentschrift 755 075 werden ebenfalls Filtermassen schlämmt, die faserige Aufschlämmung mechanisch beschrieben, die aus Harnstoff-Formaldehyd-Schaumauf einen kleinsten Mahlgrad von etwa 88° SR zer- stoff bestehen, wobei dem Schaumstoff während kleinert und auf eine Faserdichte von etwa 1,5 %> seiner Herstellung gegebenenfalls zur Verstärkung bringt, der Aufschlämmung ein Gerinnungsmittel, und zur Verbesserung der Filtereigenschaften orgavorzugsweise bezogen auf das Gewicht der Fasern, 60 nische Fasern zugegeben werden können. Die Struketwa 0,2 bis etwa 2,0 % eines wasserfesten Harzes, tür ist jedoch nach wie vor eine Schaumstoffstruktur, etwa 1,0 bis etwa 20,0 °/o mindestens eines elastome- In den beiden italienischen Patentschriften 574 416 ren, wasserabstoßenden Latex, sowie, bezogen auf und 573 502 sind ebenfalls Filtermassen aus synthedas Gewicht der Aufschlämmung, etwa 0,01 bis etwa tischen Schaumstoffen beschrieben, deren Struktur 0,2 °/o eines oberflächenaktiven Mittels zusetzt, die 65 als schaum- oder schwammartig bezeichnet wird. In Aufschlämmung auf etwa das 1,5- bis etwa 3,0fache ersterer ist ein Hamstoff-Formaldehyd-Schaumstoff des ursprünglichen Volumens aufschäumt, den Latex mit beispielsweise Silikagelzusatz, während in letztevor oder während des Aufschäumens zum Gerinnen rer Diisocyanat und Polyisocyanat-Schaumstoffe ver-