DE1084626B

DE1084626B - Tobacco smoke filter element

Info

Publication number: DE1084626B
Application number: DEE15952A
Authority: DE
Inventors: George Patrick Touey; Robert Chester Mumpower O
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1957-06-07
Filing date: 1958-06-02
Publication date: 1960-06-30

Description

Die Erfindung betrifft Tabakrauchfilterelemente, insbesondere verbesserte Zigarettenfilter, die im wesentlichen aus Stücken eines Bündels durchlaufender, gekräuselter Kunststoffasern bestehen.The invention relates to tobacco smoke filter elements, and more particularly to improved cigarette filters which essentially comprise consist of pieces of a bundle of continuous, crimped plastic fibers.

Viele der bekannten Tabakrauchfilter bestehen aus Pfropfen oder, Bauschen kurzer Fasern oder Körnern aus verschiedenem Material für Filterzwecke. Andere werden aus Papier od. dgl. hergestellt. Diese bekannten Filter sind jedoch in mancher Hinsicht nicht befriedigend. Viele von ihnen sind wenig wirksam, und andere, besonders die pfropfen- und bauschartigen, sind unvorteilhaft wegen ihres hohen Druckabfalles.Many of the known tobacco smoke filters are made from plugs or tufts of short fibers or grains made of various materials for filtering purposes. Others are made of paper or the like. These well-known However, filters are unsatisfactory in some ways. Many of them are ineffective, and others, especially the plug and baggy ones, are disadvantageous because of their high pressure drop.

In den letzten Jahren sind gewisse Celluloseacetatgarne in großem Ausmaß für Zigarettenfilter in Gebrauch gekommen und haben in den meisten Fällen die vorher verwendeten Papierfilter verdrängt. Obwohl solche garnartigen· Produkte Zigarettenfilter mit verbesserten Eigenschaften ergeben und aus einem Material bestehen, das sich gut in automatischen Apparaturen verarbeiten läßt, ergeben sich doch bei solchen Filtern gewisse Nachteile. So ist bei den üblichen Herstellungsverfahren für Celluloseacetatgarnfilter häufig die Aufbringung von Weichmachern auf das Garn inbegriffen, wodurch die Fasern des Garnes verbunden werden, damit das Filter steif wird. Dazu as sind natürlich Zerstäubezellen und' ähnliche Anordnungen zum Aufbringen des Weichmachers erforderlich. In anderen Fällen wieder, insbesondere wenn Stapelfasergarn von regenerierten Cellulosefasern zur Erzeugung der Filter vermengt wird, ist es erforderlieh, das Garn mit einem Bindemittel oder Überzug auf Cellulosebasis zu versehen. Dieser Verfahrensschritt erfordert in ähnlicher Weise die Verwendung einer Zerstäuberapparatur, eines Eintauchbades oder ähnliches. Es besteht also Bedarf nach noch einfacher verarbeitbarem Filtermaterial, vor allem aber nach Filtern, die noch wirksamer sind als solche aus Celluloseesterstrang od. dgl.In recent years, certain cellulose acetate yarns have become It has come into great use for cigarette filters and in most cases have displaced the previously used paper filters. Although such yarn-like · products use cigarette filters result in improved properties and consist of a material that works well in automatic Apparatus can be processed, there are certain disadvantages with such filters. So it is with the usual Manufacturing processes for cellulose acetate yarn filters often involve the application of plasticizers including the yarn, which binds the fibers of the yarn together to make the filter stiff. In addition as Needless to say, atomizer cells and similar arrangements for applying the plasticizer are required. In other cases again, especially when using staple fiber yarn made from regenerated cellulose fibers To produce the filter, it is necessary to coat the yarn with a binder or coating to provide cellulose-based. This process step likewise requires use a nebulizer, an immersion bath or the like. So there is a need for even simpler Processable filter material, but especially after filters that are even more effective than those made from cellulose ester strand or the like

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß die Filterwirksamkeit von Strangmaterial im allgemeinen mit dem Kräuselungsgrad' der Fäden oder Fasern des Stranges zunimmt. Für die Steigerung des Kräuselungsgrades ergibt sich aber etwa bei Celluloseacetatfasern sehr bald eine nicht überschreitbare obere Grenze, da bei zu starker Kräuselung die Fasern brechen. Entsprechend besteht eine Grenze für die erzielbare Filterwirksamkeit.The invention is based on the knowledge that the filtering effectiveness of strand material in general increases with the degree of crimp of the threads or fibers of the strand. For increasing the degree of crimp However, in the case of cellulose acetate fibers, for example, there is very soon an upper limit that cannot be exceeded Limit, because if the crimp is too strong, the fibers break. Accordingly, there is a limit to what can be achieved Filter effectiveness.

Es hat sich nun gezeigt, daß sich Fasern aus Polyolefinen, wie Polyäthylen oder Polypropylen, viel stärker kräuseln lassen, ohne daß sie brechen. Auf Grund dieser Erkenntnis sind gemäß der Erfindung als Fasern stark gekräuselte Polyolefinfasern vorgesehen. Polypropylenfasern werden dabei bevorzugt.It has now been shown that fibers made of polyolefins, such as polyethylene or polypropylene, much let them curl more without breaking. Based on this knowledge, according to the invention highly crimped polyolefin fibers are provided as fibers. Polypropylene fibers are preferred.

Obwohl es, wie gesagt, ein Vorteil des Fasermate-Tabakrauchfilterelement Although, as I said, it is an advantage of the Fasermate tobacco smoke filter element

Anmelder:Applicant:

Eastman Kodak Company,
Rochester, N. Y. (V. St. A.)Eastman Kodak Company,
Rochester, NY (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. W. Wolff, Patentanwalt,
Stuttgart N, Lange Str. 51Representative: Dr.-Ing. W. Wolff, patent attorney,
Stuttgart N, Lange Str. 51

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 7. Juni 1957Claimed priority:
V. St. v. America 7 June 1957

George Patrick Touey
und Robert Chester Mumpower II,George Patrick Touey
and Robert Chester Mumpower II,

Kingsport, Tenn. (V. St. A.),
sind als Erfinder genannt wordenKingsport, Tenn. (V. St. A.),
have been named as inventors

rials gemäß der Erfindung ist, daß es sich ohne allzu starke Beeinträchigung seiner mechanischen Eigenschaften stark kräuseln läßt, beschränkt sich die Erfindung nicht auf Tabakrauchfilterelemente, die stärker gekräuselt sind als bisher übliches Material. Es hat sich nämlich, wie durch das folgende Beispiel IV belegt, gezeigt, daß auch Filtermaterial aus Polyolefinfasern üblichen Kräuselungsgrades gleichartigem Filtermaterial aus Celluloseacetatfasern überlegen ist.rials according to the invention is that it is without too much impairment of its mechanical properties can be very crinkle, the invention is not limited to tobacco smoke filter elements that are more curled than previously used material. Indeed, as shown in the following example IV has shown that filter material made of polyolefin fibers has the same degree of crimp as usual Filter material made from cellulose acetate fibers is superior.

Abgesehen vom obenerwähnten Stand der Technik, ist es zwar auch schon bekannt, Schwämme aus den verschiedensten Kunststoffen für Tabakrauchfilter zu verwenden. Soweit derartige Schwammartige Filter jedoch den erfindungsgemäßen Filtern hinsichtlich ihrer Filterwirksamkeit nahekommen, haben sie einen wesentlich höheren Druckabfall, und soweit sie einen vergleichbaren Druckabfall haben, sind ihre Filtereigenschaften wesentlich schlechter (s. das folgende Beispiel V).Apart from the prior art mentioned above, it is already known to use sponges from the to use various plastics for tobacco smoke filters. So much for such sponge-like filters but come close to the filters according to the invention in terms of their filtering effectiveness, they have one much higher pressure drop, and as far as they have a comparable pressure drop, are their filter properties much worse (see the following example V).

Ein weiterer Vorteil der Filterelemente gemäß der Erfindung ist es, daß eine Kombination solcher stark gekräuselter Polyolefinfasern mit einer starken Papierumhüllung oder mit einer Hitzebehandlung ein. verhältnismäßig starres Filter ergibt, ohne daß der Zusatz eines Weichmachers oder Bindemittels erforderlich ist, wie z. B. die übliche Zugabe einer Klebstoffkomponente auf Cellulosebasis. Das gekräuselte Material gemäß der Erfindung kann, falls gewünscht, auf bekannten Apparaturen zur automatischen Herstellung von Zigarettenfilterstäben verarbeitet werden.Another advantage of the filter elements according to the invention is that a combination of these is strong crimped polyolefin fibers with a strong paper covering or with a heat treatment. results in a relatively rigid filter without the need to add a plasticizer or binder is, such as B. the usual addition of a cellulose-based adhesive component. The ruffled Material according to the invention can, if desired, be carried out on known apparatus for automatic production processed by cigarette filter rods.

Von Vorteil ist es auch, daß Filterelemente gemäß der Erfindung nicht vom Mund oder der, Rauchfeuchtigkeit durchnäßt oder weich werden sowie wegen derIt is also advantageous that filter elements according to the invention are not affected by the mouth or the smoke moisture getting drenched or soft as well as because of the

009 548/156009 548/156

3 43 4

hydrophoben Eigenschaften der Polyolefine den Tabak- Es können verschiedene Typen von Kräuselappara-hydrophobic properties of the polyolefins the tobacco various types of crimping devices

rauch nicht trocknen oder ihm hydrophile Dämpfe ent- türen verwendet werden. Beispiele befriedigenderDo not dry smoke or use hydrophilic vapors to remove it. Examples more satisfactory

ziehen, die mit dem Aroma des Rauches in Zusammen- Kräuselungsanordnungen sind in folgenden USA.-dragging together with the aroma of smoke- ripples are in the following USA.

hang stehen. . Patentschriften angeführt: 2 090 669, 2 311174,stand on the slope. . Patent specifications cited: 2 090 669, 2 311174,

Man verwendet vorzugsweise Polyolefinmaterial 5 2 505 618, 2 698 970, 2 734 228, 2 734 229, 2 734 251, mit einem Molekulargewicht zwischen 10000 und 2 740 992 und 2 749 233. Die meisten der technisch 1000000, besonders zwischen 30000 und 200000. verwendeten Kräuselungsanordnungen für Textil-Der Erweichungspunkt des bevorzugten Polyolefins stränge sind vom »Stopfbüchsen-Typ«, obwohl in liegt zwischen 85 und 160° C. Von den verschiedenen manchen Fällen auch solche vom »Zahnrad-Typ« verindustriell hergestellten Polyolefinmaterialien werden io wendet werden. Beide Arten sind in den zuvor gePolyäthylen und Polypropylen bevorzugt. nannten Patentschriften beschrieben. Zur HerstellungPolyolefin material is preferably used 5 2 505 618, 2 698 970, 2 734 228, 2 734 229, 2 734 251, with a molecular weight between 10,000 and 2,740,992 and 2,749,233. Most of the technical 1,000,000, especially between 30,000 and 200,000. Crimping arrangements used for textile ders Softening point of the preferred polyolefin strands are of the "stuffing box" type, although in FIG lies between 85 and 160 ° C. Of the various cases, some also of the "gear type" industrial manufactured polyolefin materials will be used. Both types are in the previously made polyethylene and polypropylene are preferred. named patents. For the production

Zur Herstellung der Fasern für die erfindungs- der erfindungsgemäß verwendeten gekräuselten FasernTo produce the fibers for the crimped fibers used according to the invention

gemäßen Filter können sowohl Polyolefine niederer verwendet man mit Vorteil Textilstrangkräuselappa-According to the filter, both polyolefins of lower quality can be used with advantage.

Dichte, also z. B. Polyäthylen mit einem Erweichungs_- rate vom »Stopfbüchsen-Typ«,, .da_£S.diese leicht er-Density, e.g. B. Polyethylene with a softening rate of the "stuffing box type".

punkt von etwa 90 bis 100° C, als auch solches von 15 möglichen, Kräuselungen im Bereiche von etwa 2 bispoint of about 90 to 100 ° C, as well as one of 15 possible, crimps in the range of about 2 to

hoher Dichte, d. h. mit einem Erweichungspunkt von zu etwa 16 Kräuselungen prp Zentimeter und einehigh density, d. H. with a softening point of about 16 pimples per centimeter and one

110 bis 150° C, verwendet werden. Amplitude von 0,25 bis 2,5 mm zu erzeugen. Unter110 to 150 ° C. Generate amplitude of 0.25 to 2.5 mm. Under

Die besondere Herstellungsart des Polyolefinmate- Kräuselungs-»Amplitude« wird der Abstand zwischen rials ist nicht Gegenstand der Erfindung und ist in der den »Maxima« und »Minima« der gekräuselten einschlägigen Industrie bekannt. Von Bedeutung aber 20 Fasern einerseits und einer gedachten Mittellinie anist es, daß das erfindungsgemäß verwendete Polyolefin- dererseits verstanden.The special way in which Polyolefinmate crimps "amplitude" is the distance between rials is not the subject of the invention and is in the "maxima" and "minima" of the ruffled relevant industry known. Of importance, however, are 20 fibers on the one hand and an imaginary center line it is understood that the polyolefin used according to the invention on the other hand.

material gegenüber der Feuchtigkeitsabsorption resi- Aus dem Obigen geht hervor, daß die tatsächlichematerial is resistant to moisture absorption. From the above, it can be seen that the actual

stent ist. Länge des Faserabschnittes, die in Kräuselungen prois stent. Length of the fiber section, which is expressed in crimps per

Ein Polyolefin geeigneter Zusammensetzung wird Zentimeter ausgedrückt ist und von der Zahl der zu einem Bündel paralleler Fasern versponnen, die 25 Kräuselungen und deren Amplitude abhängt, z. B. in dann auf einer Textilstrangkräuselungsanordnung ge- einem Abschnit von 1 cm Länge in gekräuseltem Zukräuselt werden. Bevorzugt wird eine Anordnung ver- stand, tatsächlich 1,75 bis 2 cm, auf den ungekräuselwendet, die eine einheitliche Kräuselung verleiht. Die ten Zustand bezogen, betragen kann. Daraus ergibt Anzahl der in dem Bündel oder dem Strang zur Her- sich, daß dem erfindungsgemäß verwendeten Strang stellung eines Filterstabes befriedigender Eigen- 30 eine beträchtliche Füllkapazität verliehen wird, wenn schäften erforderlichen Fasern hängt vom Durch- er einen hohen Kräuselungsgrad erhält, und daß den messer der einzelnen Fasern im Strang ab sowie von Fasern eine gewisse Festigkeit schon allein von diesem dem Ausmaß der dem Strang verliehenen Kräuselung; hohen Kräuselungsgrad verliehen wird,
im allgemeinen, wenn eine Kräuselung im Bereiche Die wie oben ausgeführt hergestellten, gekräuselten, von etwa 5 bis 12 Kräuselungen pro Zentimeter erteilt 35 durchlaufenden Polyolefinfasern können einer üblichen wird, sind 3500 bis 120000 Fasern bei einer Faser- automatischen Filtererzeugungsapparatur zugeführt stärke von 16 bis 0,5 Denier pro Faser erforderlich. werden.A polyolefin of suitable composition is expressed in centimeters and is spun into a bundle of parallel fibers, which depends on the crimps and their amplitude, e.g. B. in then on a textile strand crimping arrangement a section of 1 cm length in crimped crimped. Preference is given to an arrangement, actually 1.75 to 2 cm, applied to the uncrimped, which imparts a uniform crimp. The th state related, can be. The result of this is the number of fibers in the bundle or the strand that are used in accordance with the invention, with a satisfactory property of a filter rod, given a considerable filling capacity knife from the individual fibers in the strand as well as from fibers a certain strength from this alone the amount of crimp imparted to the strand; a high degree of curling is imparted,
In general, if a crimp in the range The crimped polyolefin fibers produced as outlined above, given from about 5 to 12 crimps per centimeter, can be a conventional one, are 3500 to 120,000 fibers fed in a fiber automatic filter-making apparatus, thickness of 16 to 0 .5 denier per fiber required. will.

Die folgende Übersicht zeigt, wie die Faserzahl mit In einer solchen Apparatur wird ein Bündel geabnehmendem Faserdurchmesser in- Strängen schwan- kräuselter Fasern zu einem Filterelement geformt, ken kann, die einen Kräuselungsgrad im Bereiche von 40 das von einer Papierumhüllung umgeben und in etwa 5 bis 12 Kräuselungn pro Zentimeter aufweisen. . Stücke zerschnitten wird, die Zigarettenmaschinen zurThe following overview shows how the number of fibers with In such an apparatus a bundle is decreasing Fiber diameter in strands of unevenly crimped fibers formed into a filter element, that has a degree of curl in the range of 40 that of paper wrapping and in have about 5 to 12 crimps per centimeter. . Pieces being cut up, the cigarette machines for

Aufbringung des Filters auf die Zigarette zugeführtApplication of the filter supplied to the cigarette

Faserstärke
in Denier
pro FaserFiber strength
in denier
per fiber

_Ώ ., j „ L, · · ei.· werden. Die erfindungsgemaßen Produkte werden der- _Ώ ., J "L, · · ei. · Become. The products according to the invention are

Bereidi der Faserzahl m einem Stab mit . „. _, ° ?, ..., ι · · j ι τBereidi the number of fibers m with a rod. ". _, °?, ..., ι · · j ι τ

25,5 mm Umfang ^{art in} Zigarettenfilter übergeführt, wobei jedoch Zer-25.5 mm in circumference transferred ^to cigarette filters, however,

' 45 stäubezellen und ähnliche Bestandteile wegbleiben45 dust cells and similar components are absent

oder, wenn sie schon vorhanden sind, unbenutzt bleiben können. Zur Erzeugung von Filtern hohen Festigkeitsgrades ist es vorteilhaft, die Papierumhüllung beträchtlich stärker zu wählen, als dies für Zigaretten-or, if they are already there, remain unused can. To produce filters with a high degree of strength, it is advantageous to use the paper wrapping to choose considerably stronger than this for cigarette

50000 bis 12000050000 to 120000

is 30 000
15 000 bis 25 000is 30,000
15,000 to 25,000

". Τςπηη ⁵° P^aP^{ier üblich ist}· Während etwa die üblichen Um-". Τςπηη ⁵ ° P ^a P ^{ier is common} · While the usual um-

hüllungen für Zigarettenfilter Dicken im Bereiche vonenvelopes for cigarette filters thicknesses in the range of

j? " JJJj "^x.^{s iO} JJJj hüllungen für Zigarettenfilter Dicken im Bereiche vonj? "YYYY " ^x . ^{s iO} JJJj covers for cigarette filters thicknesses in the range of

^1S 0,02 bis 0,04 mm aufweisen, liegt die erfindungsgemäß ^1S 0.02 to 0.04 mm, is according to the invention

Die Erfindung ist nicht auf ein bestimmtes Ver- bevorzugte Dicke im Bereiche von 0,08 bis 0,15 mm. fahren zum Verspinnen des Polyolefinmaterials zu Zur Erzielung solcher vorteilhafter Ergebnisse können Fasern beschränkt. Beliebige, in der Textilindustrie 55 beliebige Arten von Papierumhüllungen dieses Dickefür die Herstellung von Polyolefinfasern üblichen bereiches verwendet werden; diese bevorzugte Dicke Verfahren können zur Herstellung der erfindungs- kann also auch durch mehrere Schichten dünneren gemäß verwendeten Fasern verwendet werden, sofern Papiers oder durch Aufbringen eines Überzuges auf nur dabei ein geeignetes Denier erzielt wird. übliches Zigarettenpapier erhalten werden.The invention is not limited to any particular preferred thickness in the range from 0.08 to 0.15 mm. proceed to spinning the polyolefin material to achieve such beneficial results Fibers restricted. Any type of paper wrapping of this thickness for any in the textile industry the production of polyolefin fibers are used in the usual range; this preferred thickness Processes for the production of the invention can therefore also be thinner by means of several layers can be used according to fibers used, provided paper or by applying a coating only thereby a suitable denier is achieved. conventional cigarette paper can be obtained.

Wie schon gesagt, wird gemäß der vorzugsweisen 60 Die Verwendung steiferen oder stärkeren Um-Ausführungsformen der Erfindung dem Strang par- hüllungsmaterials dient einer besseren Stärke des alleler Fasern ein verhältnismäßig hoher Kräuselungs- Stabes, doch können auch andere Verfahren mit oder grad verliehen. Wenn man Fasern herstellen will, die ohne solche starke Papierumhüllungen verwendet werden bekannten für Filter verwendeten Fasern einiger- den, um dem Filter Härte zu verleihen. So kann z. B. maßen ähnlich sind, so kann man dem Strang auch 65 das erfindungsgemäße Faserbündel durch einen ereinen niedereren Kräuselungsgrad, etwa in der Größen- hitzten Metallformblock geführt werden. Durch die Ordnung von 2 bis 5 Kräuselungen pro Zentimeter Hitze werden die thermoplastischen Fasern gemäß der verleihen. Selbst dann wird, wenn man im Rahmen Erfindung nicht nur oberflächlich verschmolzen, sonder Erfindung liegende Polyolefinmaterialien verwen- dem die Hitze verursacht auch ein gewisses Schmeldet, ein den bekannten überlegenes Filter erhalten. 70 zen innerhalb des Filterelementes an den Stellen, woAs stated previously, according to preferred 60, the use of stiffer or stronger um-embodiments According to the invention, the strand par- wrapping material is used to improve the strength of the allelic fibers awarded. If you want to make fibers that can be used without such strong paper wrappings some known fibers used for filters to give the filter hardness. So z. B. dimensions are similar, the fiber bundle according to the invention can also be connected to the strand 65 by one lower degree of crimp, for example in the size-heated metal mold block. Through the The thermoplastic fibers are made according to the order of 2 to 5 crimps per centimeter of heat to lend. Even then, if you are not only superficially merged within the scope of the invention, but rather Invention lying polyolefin materials use the heat also causes a certain smelting, get a well-known superior filter. 70 zen inside the filter element at the points where

die stark gekräuselten Fasern einander berühren. Auf diese Weise können selbst kohärente Filterelemente erzeugt werden, ohne daß eine äußere Umhüllung oder ein Weichmacher- oder Überzugsmittelzusatz für die Fasern erforderlich ist. Wie gesagt, wird jedoch die Kombination von stark gekräuselten Fasern mit einer starken Papierumhüllung bevorzugt.the heavily curled fibers touch each other. In this way, even coherent filter elements can be produced without an outer coating or a plasticizer or coating additive for the fiber is required. As I said, however, the combination of strongly curled fibers with strong paper wrapping is preferred.

Es ist ersichtlich, daß das gekräuselte Polyolefinvielfasermaterial gemäß der Erfindung auf verschie-It can be seen that the crimped polyolefin multifiber material according to the invention on different

Faser hergestellt. Das gereckte Garn hat eine Festigkeit von 4,7 g pro Denier, eine Dehnung von 35% und einen Erweichungspunkt um 126° C. Es wird in Strangform gebracht (16000 Fasern) und mit etwa 5 11 Kräuselungen pro Zentimeter versehen. Der gekräuselte Strang wird auf eine Breite von etwa 30 cm ausgebreitet und einer Filterstaberzeugungsmaschine zugeführt, die ihn in die Form eines festen Bündels bringt und mit einer weißen, 0,10 mm starken Papierdene Art und Weise in üblichen Apparaturen zu io umhüllung versieht. Die gebildeten. Filterstäbe sind, Filterelementen verarbeitet werden kann, wobei diese ohne daß eine Hitzebehandlung erforderlich ist, durch in einer starken Papierumhüllung untergebracht oder die starke Papierumhüllung genügend fest. Sie haben in einer anderen Weise, bei der ein Umhüllung nicht eine Länge von 90 mm und einen Umfang von erforderlich ist, verarbeitet werden können. 25,7 mm; ihr durchschnittlicher Druckabfall beträgtFiber made. The drawn yarn has a tenacity of 4.7 g per denier, an elongation of 35% and a softening point around 126 ° C. It is made into a strand form (16000 fibers) and with about 5 11 crimps per centimeter. The crimped strand is cut to a width of about 30 cm spread out and fed to a filter rod making machine which forms it in the form of a solid bundle and with a white, 0.10 mm thick paper dene In the usual apparatus to encapsulate. The educated. Filter rods are Filter elements can be processed, these without heat treatment is required by housed in a thick paper envelope or the thick paper envelope sufficiently tight. They have in another way, in which a wrapper is not 90 mm long and has a circumference of required can be processed. 25.7 mm; their average pressure drop is

Versuche mit den Filterelementen gemäß der Erfm- 15 etwa 22,8 cm. Zwei solche Pfropfen werden in Stücke dung haben gezeigt, daß diese eine größere Menge von 15 mm Länge zerschnitten und diese auf 10 Teer und Nikotin entziehen mit etwa dem gleichen »King-size«-Zigaretten (Marke A) aufgesetzt, die um oder sogar geringerem Druckabfall, als er bei den im 15 mm verkürzt wurden. Diese Filterzigaretten Handel erhältlichen Filterelementen auftritt. wurden auf der automatischen Rauchmaschine zuTests with the filter elements according to the invention are about 22.8 cm. Two such wads will break into pieces dung have shown that these cut a larger amount of 15 mm in length and cut this to 10 Remove tar and nicotine with roughly the same "king-size" cigarettes (brand A) that are put on or even lower pressure drop than it was shortened in the 15 mm. These filter cigarettes Commercially available filter elements occurs. were on the automatic smoking machine too

Die Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung in 20 Stummellängen von 35 mm abgeraucht und der ge-Fig. 1 eine gemäß der Erfindung gekräuselte Poly- sammelte Rauch auf Nikotin- und Teergehalt analyolefinfaser, The drawing shows a schematic representation in 20 stub lengths of 35 mm smoked and the ge-Fig. 1 a poly-crimped according to the invention collected smoke for nicotine and tar content analyolefin fiber,

Fig. 2 ein Tabakrauchfilterelement, wie es gemäß der Erfindung für Zigaretten verwendet wird.2 shows a tobacco smoke filter element as used for cigarettes according to the invention.

Das Filterelement besteht, wie Fig. 2 zeigt, aus dem 25 Stück 2 eines Bündels von Fasern 1, das von einer Papierhülse 3 umgeben ist.As shown in FIG. 2, the filter element consists of the 25th Piece 2 of a bundle of fibers 1, which is surrounded by a paper tube 3.

Beispiele I und II erläutern bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung, Beispiele III bis V dienen hauptsächlich Vergleichszwecken.Examples I and II illustrate preferred embodiments of the invention, Examples III to V serve mainly for comparison purposes.

GerecktesStretched

Example I.

PolyäthylenfilterPolyethylene filter

Polyäthylengarn hoherHigh polyethylene yarn

Dichte vonDensity of

siert. Die Ergebnisse siehe in Tabelle I.sated. The results are shown in Table I.

Beispiel III
CelluloseacetatfilterExample III
Cellulose acetate filter

Zu Vergleichszwecken wird ein übliches Celluloseacetatfilter des Handels hergestellt. Dieses wurde aus Celluloseacetat des Handels mit 40°/» Acetyl durch Verspinnen zu Garn von 5,0 Denier pro Faser in üb-30 licher Weise hergestellt. Dieses Garn hat eine Festigkeit von 1,2 g pro Denier und eine Dehnung von 32°/o. Sein Erweichungspunkt liegt um 195° C. Es wird in einen Strang von 16000 Fasern übergeführt und mit etwa 5 Kräuselungen pro Zentimeter (der für die ge-For comparison purposes, a standard commercial cellulose acetate filter is made. This was out Commercial cellulose acetate with 40 ° / »acetyl by spinning into yarn of 5.0 denier per fiber in over-30 made licher way. This yarn has a tenacity of 1.2 grams per denier and an elongation of 32%. Its softening point is around 195 ° C. It is converted into a strand of 16,000 fibers and with about 5 crimps per centimeter (the one for the

0,5 Denier pro Faser wird durch Schmelzverspinnen 35 wohnlichen Celluloseacetatfilterstränge übliche Kräusevon Polyäthylen durch eine 50-Loch-Spinndüse mit lungsgrad) versehen. Der gekräuselte Strang wird auf öffnungen von 0,30 mm erzeugt. Es hat eine Festig- eine Breite von etwa 30 cm ausgebreitet und einer keit von 2,9 g pro Denier, eine Dehnung von 30% Filterstaberzeugungsmaschine zugeführt, die ihn zu und einen Erweichungspunkt um 115° C. Es wird in einem Bündel zusammenfaßt und mit üblichem Zi-Strangform gebracht (16000 Fasern), und ein Anteil 40 garettenpapier umhüllt. Die Filterstäbe haben einen des Stranges wird auf einer Textilkräuselapparatur Umfang von 25,7 mm Sie sind auch nach lstündigem mit etwa 10 Kräuselungen pro Zentimeter versehen, Erhitzen auf 150⁰C noch ganz weich. Sie werden wobei diese alle in einer Richtung senkrecht zur nicht für Vergleichszwecke verwendet. Ein anderer Faserlängsachse verlaufen. Der gekräuselte Strang Teil des ausgebreiteten Stranges wird mit einem wird zu einer Breite von etwa 30 cm ausgebreitet und 45 Weichmacher (Glycerintriacetat) besprüht, bis das einer Filterstaberzeugungsmaschine zugeführt, die zur Gesamtgewicht des besprühten Stranges zu 85% aus Erzeugung von mit Zigarettenpapier umhüllten Garn und zu 15% aus Weichmacher besteht. Der beFiltern dient. Die Stäbe sind 90 mm lang und haben sprühte Strang wird in der angegebenen Weise zu einen Umfang von 25,5 mm. Nach 10 Sekunden Filterstäben geformt. Nach lstündiger Lagerung bei langem Erhitzen auf 12O⁰C haben die Stäbe einen 50 Zimmertemperatur (etwa 24⁰C) sind sie ungefähr befriedigenden Festigkeitsgrad und einen Druck- ebenso fest wie die bevorzugten papierumhüllten abfall von etwa 23,2 cm bei einer Luftdurchströmge- Polyäthylen- und Polypropylenstäbe der Beispiele I schwindigkeit von 17,5 mm pro Sekunde. Zwei der bzw. II. Die weichgemachten Pfropfen werden zu Stäbe werden zu 15 mm langen Stücken zerschnitten 15 mm langen Stücken zerschnitten und auf 10 »King- und diese auf 10 »King-size«-Zigaretten (Marke A) 55 size«-Zigaretten (Marke A) aufgesetzt, die um 15 mm aufgesetzt, die um 15 mm verkürzt wurden. Diese verkürzt wurden. Diese Filterzigaretten werden auf Filterzigaretten werden auf einer automatischen
Rauchmaschine, ähnlich der von J.A.Harlan und
H. R. Hanmer in »Industrial and Engineering
Chemistry«, Bd. 28, S. 836 ff. (1936), beschriebenen, zu 60
Stummellängen von 35 mm abgeraucht. Der durch die0.5 denier per fiber is provided by melt-spinning 35 comfortable cellulose acetate filter strands with conventional crimps of polyethylene through a 50-hole spinneret with a degree of lungs). The crimped strand is produced with openings of 0.30 mm. It has a firmness spread out to a width of about 30 cm and a speed of 2.9 g per denier, an elongation of 30% and a softening point around 115 ° C. It is bundled together and with Brought to the usual Zi-strand form (16000 fibers), and wrapped a portion of 40 garette paper. The filter rods have a strand is of mm on a circumference of 25.7 Textilkräuselapparatur They are also provided by lstündigem having about 10 crimps per centimeter, heating at 150 ⁰ C still quite soft. They are not used for comparison purposes, with these all in a direction perpendicular to the. Another fiber longitudinal axis run. The crimped strand, part of the stretched strand, is spread out to a width of about 30 cm and 45 plasticizers (glycerol triacetate) are sprayed until that is fed to a filter rod making machine, 85% of the total weight of the sprayed strand from the production of yarn wrapped with cigarette paper and consists of 15% plasticizer. The filter is used. The rods are 90 mm long and, when sprayed, have a circumference of 25.5 mm. After 10 seconds filter rods formed. After storage at lstündiger long heating to 12O ⁰ C, the rods 50 have a room temperature (about 24 ⁰ C), they are about satisfactory degree of strength and a pressure as strong as the preferred papierumhüllten drop of about 23.2 cm with a polyethylene Luftdurchströmge- and polypropylene rods of Examples I have a speed of 17.5 mm per second. Two of the or II. The plasticized plugs are made into rods are cut into 15 mm long pieces and 15 mm long pieces are cut into 10 "king" cigarettes and this one to 10 "king-size" cigarettes (brand A) 55 size "cigarettes (Mark A) put on, put on by 15 mm, shortened by 15 mm. These have been shortened. These filter cigarettes are going to be filter cigarettes on an automatic
Smoke machine, similar to that of JAHarlan and
HR Hanmer in “Industrial and Engineering
Chemistry ", Vol. 28, pp. 836 ff. (1936), described to 60
Smoked stub lengths of 35 mm. The one through the

der automatischen Rauchmaschine zu Stummellängen von 35 mm abgeraucht. Die Ergebnisse des Versuchs siehe in Tabelle I.of the automatic smoking machine to stub lengths of 35 mm. The results of the experiment see in table I.

Filter streichende Rauch wird gesammelt und auf Nikotin- und Teergehalt analysiert. Die Ergebnisse des Versuchs zeigt Tabelle I.Filter-brushing smoke is collected and analyzed for nicotine and tar content. The results of the experiment is shown in Table I.

Beispiel II PolypropylenfilterExample II Polypropylene Filters

Durch Verspinnen von Polypropylen durch eine 50-Loch-Spinndüse mit öffnungen von 0,30 mm wirdBy spinning polypropylene through a 50-hole spinneret with openings of 0.30 mm

Beispiel IV
PolyäthylenfilterExample IV
Polyethylene filter

Zum Vergleich mit Beispiel III wird ein Filter der unten angegebenen Art hergestellt, d. h. ein PoIy-65 äthylenfilter mit einer Kräuselung, die der für die Celluloseacetatfilter üblichen entspricht.For comparison with Example III, a filter of the type set forth below is made; H. a poly-65 Ethylene filter with a crimp that corresponds to that usual for cellulose acetate filters.

Demgemäß wird ein Anteil des Polyäthylenstranges (33000 Fasern) gemäß Beispiel I mit nur etwa 5 Kräuselungen pro Zentimeter versehen. Der so ge-Accordingly, a proportion of the polyethylene strand (33,000 fibers) according to Example I is only about Apply 5 crimps per centimeter. The so

ein gerecktes Polypropylengarn von 4,8 Denier pro 70 kräuselte Strang wird zu Pfropfen geformt, gehärteta drawn polypropylene yarn of 4.8 denier per 70 crimped strand is shaped into plugs, cured

und die 15 mm langen Filterstücke, wie im Beispiel I beschrieben, geprüft. Der Druckabfall daraus hergestellter Filterzigaretten und die zurückgehaltenen Nikotin- und Teermengen sind in Tabelle I angeführt.and the 15 mm long filter pieces, as in Example I. described, checked. The pressure drop of filter cigarettes made from it and those retained Nicotine and tar levels are listed in Table I.

Table I.

Art der 85 mm langen,Type of 85 mm long,

zu 35-mm-Stummeln verrauchtenfumed into 35mm stubs

ZigaretteCigarette

Durchschnitt
licher Druck
abfall
Zigaretten
(in Wasser)average
pressure
waste
Cigarettes
(in water) Milligramm
Teer im Rauch
(10 Zigaretten)milligram
Tar in the smoke
(10 cigarettes) Milligramm
Nikotin
im Rauch
(10 Zigaretten)milligram
nicotine
in the smoke
(10 cigarettes) Prozent
des durch das
Filter zurück
gehaltenen Teerspercent
the through the
Filter back
held tar 8,08.0 170170 2626th —- 10,210.2 120120 1919th 2929 10,210.2 124124 1919th 2727 9,89.8 139139 2222nd 1818th 9,89.8 129129 2020th 2424

Prozent
des durch das
Filter zurückgehaltenen
Nikotinspercent
the through the
Filter retained
Nicotine

Marke A, kein Filter Brand A, no filter

Marke A, Polyäthylenfilter,
Beispiel I Brand A, polyethylene filter,
Example I.

Marke A, Polypropylenfilter,
Beispiel II Brand A, polypropylene filter,
Example II

Marke A, Celluloseacetatfilter,
Beispiel III Brand A, cellulose acetate filter,
Example III

Marke A, Polyäthylenfilter,
Beispiel IV Brand A, polyethylene filter,
Example IV

Die Ergebnisse von Tabelle I zeigen, daß die Polyäthylen- und Polypropylenfilter mehr Teer und Nikotin aus dem Zigarettenrauch entziehen als die bekannten Filter gleicher Faseranzahl und Druckabfalls. Das Polyäthylenfilter mit der gleichen Anzahl von Kräuselungen (fünf) wie das Celluloseacetatfilter entfernt mehr Nikotin und Teer als dieses. Das zeigt, daß Polyäthylen- und Polypropylenfasern bessere Zigarettenrauchfilter sind als die bekannten Filter auf Cellulosebasis. Außer dem einfachen mechanischen Vorgang des Entfernens von Teer- und Nikotinteilchen beim Durchstreichen nehmen die erfindunggemäßen Filter auch eine elektrostatische Aufladung an, die Rauchteilchen an ihrer Oberfläche festhält.The results of Table I show that the polyethylene and polypropylene filters remove more tar and nicotine from cigarette smoke than they do known filters of the same number of fibers and pressure drop. The polyethylene filter with the same number from ripples (five) like the cellulose acetate filter removes more nicotine and tar than this one. This shows, that polyethylene and polypropylene fibers are better cigarette smoke filters than the known filters Cellulose based. Besides the simple mechanical process of removing tar and nicotine particles when crossing the filter according to the invention also assume an electrostatic charge, which Holds smoke particles on their surface.

Example V

Zum Vergleich mit schwammartigen Tabakrauchfiltern werden die Eigenschaften derartiger Filter denen eines Filters bestehend aus 33 000 Polyäthylenfasern mit einem Denier von 2,6 und einem Kräuselungsgrad von 7,2 pro Zentimeter gegenübergestellt. Sämtliche verglichenen Filterstücke haben eine Länge von 15 mm und einen Umfang von 25,5 ±0,1 mm. Zur Herstellung der schwammartigen Filter wird der betreffende Schwamm in zylindrische Stäbe zerschnitten und dann in eine Papierumhüllung des angegebenen Umfangs eingepreßt sowie zu 15 mm langen Stücken zerschnitten. Das Polyäthylenfilter wird hergestellt, wie im Beispiel I beschrieben.For comparison with sponge-like tobacco smoke filters, the properties of such filters those of a filter composed of 33,000 polyethylene fibers with a denier of 2.6 and a degree of curl of 7.2 per centimeter compared. All compared filter pieces have a length of 15 mm and a circumference of 25.5 ± 0.1 mm. To produce the sponge-like filter, the relevant Sponge cut into cylindrical sticks and then put in a paper wrapping of the specified Pressed in around the circumference and cut into 15 mm long pieces. The polyethylene filter is manufactured as described in Example I.

Die zu vergleichenden Filter werden auf Standard-Zigarertten aufgesetzt und auf der oben beschriebenen automatischen Rauchmaschine zu Stummellängen von 35 mm abgeraucht. Die Ergebnisse lauten wie folgt:The filters to be compared are based on standard cigarettes put on and on the automatic smoking machine described above to stub lengths of 35 mm smoked. The results are as follows:

FiltermaterialFilter material

Polyäthylenstrang ...
GelatineschwammPolyethylene strand ...
Gelatin sponge

Schwamm aus regenerierter Cellulose ...Regenerated cellulose sponge ...

DiisocyanatschwammDiisocyanate sponge

DruckabfallPressure drop

inin

Zentimeter
Wassersäulecentimeter
Water column

4,5
6,254.5
6.25

7,57.5

4,54.5

Prozent des durch
das Filter entferntenPercent of the through
removed the filter

Nikotins I TeersNicotine I tar

34 2834 28

30
1930th
19th

33
2933
29

30 2030th 20th

6060

65 27
27
16
23 65 27
27
16
23

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß gemäß der Erfindung verhältnismäßig wirksame neue und ökonomische Tabakrauchfilter erhalten werden. Außer den ausgeführten vorteilhaften Filtereigenschaften weisen die Filter gewisse andere Vorteile auf. So sind sie fest, ohne daß ein flüssiges Bindemittel erforderlich ist; auch können die Faserstränge, da PoIyolefinfasern an und für, sich fester sind als solche auf Cellulosebasis, wesentlich stärkere Spannungen bei der Herstellung der Filterstäbe aushalten. Dadurch ist eine größere Herstellungsgeschwindigkeit der Filter möglich.From the foregoing it can be seen that according to the invention, relatively effective new and economical Tobacco smoke filters can be obtained. Besides the listed advantageous filter properties the filters have certain other advantages. They are solid without the need for a liquid binder is; the fiber strands, since polyolefin fibers in and for themselves, are stronger than such Cellulose-based, withstand much higher tensions in the manufacture of the filter rods. Through this a higher production speed of the filters is possible.

Claims

Patent claims:

1. Tobacco smoke filter element, which consists essentially of pieces of a bundle of continuous, crimped Synthetic fibers, characterized in that the fibers are strongly crimped polyolefin fibers (1) are provided.

2. tobacco smoke filter element according to claim 1, characterized in that polypropylene fibers are provided.

3. Tobacco smoke filter element according to claims 1 or 2, characterized in that the fibers (1) Have 5 to 16 crimps per centimeter.

4. tobacco smoke filter element according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the Crimps have an amplitude of about 0.25 to 2.5 mm.

5. tobacco smoke filter element according to any one of claims 1 to 4, characterized in that adjacent Fibers of the bundle have weld points in a statistical distribution.

6. tobacco smoke filter element according to one of claims 1 to S, characterized in that the Bundle pieces (2) are provided with a strong paper cover (3).

7. tobacco smoke filter element according to claim 6, characterized in that the paper (3) has a Thickness of about 0.08 to 0.15 mm.

Considered publications:
Swiss patent specification No. 264 287;
U.S. Patent No. 2,228,383.

1 sheet of drawings