DE102004042809A1 - Verfahren zum Herstellen von Filtern für Tabakprodukte - Google Patents

Abstract

Bei einem Verfahren zum Herstellen von Filtern für Tabakprodukte, insbesondere von Zigarettenfiltern, werden Cellulosefasern auf ein Fördermittel aufgeschauert, mittels einer Formatgarnitur zu einem endlosen Strang geformt und mit einem Filterumhüllungsmaterial umgeben. Den Cellulosefasern wird ein Klebstoff zugesetzt. Der so entstandene Filterstrang kann in Einzelfilter oder Filterstrangabschnitte zugeschnitten werden.

Description

• Die Erfindupng 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 Triacetin 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 Möglichkeiten der Papierindustrie für die Herstellung von Cigarettenfiltern 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 A1 beschrieben ist, ist jedoch relativ aufwendig, und die damit hergestellten Filter können sich wegen ihrer inhomogenen Querschnittsfläche anders verhalten als herkömmliche Celluloseacetatfilter.
• In der EP 1 354 522 A2 wird vorgeschlagen, Filter für Tabakprodukte 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 . Airlaid-Verfahren zum Bilden von faserhaltigen Bahnen auf trockenem Wege sind z.B. aus der EP 0 032 044 B1 bekannt. Wie in der EP 1 354 522 A2 beschrieben, kann nach dem Austritt aus der Formatgarnitur 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 Papierstreifen um den Faserstrang gelegt wird, sodass noch eine Kante absteht, die von einer Leimvorrichtung beleimt wird. Die Klebenaht wird anschließend geschlossen und von einer Nahtplatte getrocknet. Abschließend kann der so entstandene Filterstrang in Einzelfilter oder Filterstrangabschnitte zugeschnitten werden. Derartige Filterstrangabschnitte haben vorzugsweise eine Länge, die gleich einem geradzahligen Vielfachen der Länge eines Einzelfilters ist. Wenn beispielsweise ein Filterabschnitt mit der doppelten Filterlänge in einer Cigarettenmaschine zwischen zwei Ta bakstöcke gebracht und mit diesen verbunden wird, entstehen nach dem mittigen Durchschneiden des Filterabschnitts zwei Cigaretten.
• 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 Abkühlen an Knotenpunkten, was zur Verfestigung des Filters führt. Ein Beispiel für eine derartige Mehrfachkomponentenfaser 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 sensorische Eigenschaften hat und sich auf rationelle Weise fertigen lässt.
• Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen von Filtern für Tabakprodukte, insbesondere von Cigarettenfiltern, mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen 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 geformt, wobei sie vorzugsweise zu einer zylindrischen Form verdichtet werden. In späteren Verfahrensschritten wird der Strang mit einem Filterumhüllungsmaterial umgeben, und der so entstandene Filterstrang wird in Einzelfilter oder Filterstrangabschnitte zugeschnitten.
• Erfindungsgemäß wird den Cellulosefasern ein Klebstoff zugesetzt. Dazu gibt es mehrere Möglichkeiten. So kann z.B. zumindest ein Teil des Klebstoffs aufgesprüht werden, vorzugsweise bevor die gegebenenfalls mit Zusätzen versehenen Cellulosefasern in die Formatgarnitur eintreten. Eine andere Möglichkeit besteht darin, zumindest einen Teil des Klebstoffs mittels einer in die Formatgarnitur ragenden Düse in das Innere des Strangs einzuführen. Ein vergleichbares Verfahren, mit dessen Hilfe sich Substanzen in das Innere eines Tabakstrangs einbringen lassen, ist in der WO 01/64060 A1 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 Formatgarnitur über die Oberfläche des sich bildenden Strangs zuzusetzen.
• Der Anteil des Klebstoffs beträgt vorzugsweise 1% bis 40%, bezogen 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 zugesetzt werden und sich beim Erkalten verfestigen. Besonders bevorzugte Klebstoffe sind ein in der Cigarettenindustrie üblicher 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 Vinamul erwiesen.
• Die Cellulosefasern können z.B. Langfaser-Zellstoff, Kurzfaser-Zellstoff oder Mischungen derartiger Zellstoffe aufweisen. Über die Länge und die Eigenschaften der Cellulosefasern lassen sich die Eigenschaften des mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Filters steuern. Wie bereits erwähnt, kann der Filter außer den Cellulosefasern auch andere Materialien, 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 Klebstoffs 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 kostengünstige Weise herstellen. Die Filter sind biologisch abbaubar und daher sehr umweltfreundlich.
• Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
• Beispiel 1
• Zum Herstellen von Cigarettenfiltern wird ein kommerziell erhältlicher Langfaser-Zellstoff (z.B. Laja Fluff, Robur Flash oder Stora Fluff) auf ein als Fördermittel dienendes Saugband aufgeschauert und in einer Formatgarnitur zu einer zylindrischen Form verdichtet. Die Anwendung derartiger Formatgarnituren ist in der Tabakstrangherstellung üblich und in der DE 36 24 098 C2 beschrieben. Wie in der EP 1 354 522 A2 erläutert, lässt sich das ursprünglich aus der Tabakstrangherstellung 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 eingespritzt wird.
• Der Klebstoff ist im Ausführungsbeispiel ein in der Cigarettenindustrie üblicher PVA-Leim, der üblicherweise zur Verklebung von Papieren eingesetzt wird. Im Ausführungsbeispiel be trägt die Klebstoffmenge 10%, bezogen auf das Gewicht des Langfaser-Zellstoffs (Cellulosefasern). Bevorzugte Klebstoffmengen liegen je nach Dichte des Strangs zwischen 5% und 20%, bezogen auf das Gewicht der Cellulosefasern.
• Nach seinem Austritt aus der Formatgarnitur wird der klebstoffhaltige Strang mit einem Filterumhüllungsmaterial umgeben, 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 eine Kante des Papierstreifens ab, die von einem Leimapparat beleimt 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 Einzelfilter oder Filterstrangabschnitte zugeschnitten, die vorzugsweise sofort in einer Cigarettenmaschine weiterverarbeitet und mit Tabaksträngen verbunden werden.
• Beispiel 2
• In diesem Beispiel wird für die Cellulosefasern, aus denen Cigarettenfilter 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 Gesamtgewicht der Zellstofffasern.
• Um bei einem derartigen Gemisch eine ausreichende Endhärte der hergestellten Filterstränge (Filterstäbe) zu erreichen, wird die eingebrachte Klebstoffmenqe gegenüber der Herstellung aus reinen Langfasern erhöht. Im Ausführungsbeispiel werden 15% PVA-Leim eingebracht, bezogen auf das Gesamtgewicht der Cellulosefasern.
• Die erhaltenen Filter weisen im Vergleich zu den Filtern aus Beispiel 1 bei gleicher Filterhärte einen höheren Zugwiderstand und gleichzeitig ein erhöhtes Retentionsvermögen für Cigarettenrauch auf.
• Dieses Beispiel zeigt, dass man durch die Auswahl der Cellulosefasern und des Anteils an Klebstoff die Eigenschaften der Filter in weiten Bereichen variieren und einstellen kann.

Claims (11)

1. Verfahren zum Herstellen von Filtern für Tabakprodukte, insbesondere von Cigarettenfiltern, wobei Cellulosefasern auf ein Fördermittel aufgeschauert werden, mittels einer Formatgarnitur zu einem endlosen Strang geformt werden und mit einem Filterumhüllungsmaterial umgeben werden und wobei der so entstandene Filterstrang in Einzelfilter oder Filterstrangabschnitte zugeschnitten wird, dadurch gekennzeichnet, dass den Cellulosefasern Klebstoff zugesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Cellulosefasern in der Formatgarnitur zu einer zylindrischen Form verdichtet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des Klebstoffs mittels einer in die Formatgarnitur ragenden Düse in das Innere des Strangs eingeführt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des Klebstoffs aufgesprüht wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Klebstoffs 1% bis 40% beträgt, bezogen auf das Gewicht der Cellulosefasern, vorzugsweise 5% bis 25%, besonders bevorzugt 10% bis 20%.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Cellulosefasern Langfaser-Zellstoff aufweisen.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Cellulosefasern Kurzfaser-Zellstoff aufweisen.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Klebstoff aus einer der folgenden Gattungen ausgewählt ist: Schmelzklebstoffe, PVA-Leime, Stärkeleime, EVA-Leime.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Fördermittel ein Saugband aufweist.
10. Filtermaterial, hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9.
11. Cigarette, hergestellt mit einem Filtermaterial gemäß Anspruch 10.