DE1028926B

DE1028926B - Filterelement fuer Tabakrauch

Info

Publication number: DE1028926B
Application number: DEE8225A
Authority: DE
Inventors: Phara Lee Cobb Jun; Melvin Rawlings Hargrave
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1952-12-05
Filing date: 1953-12-04
Publication date: 1958-04-24
Also published as: FR68666E; DE1032693B; BE536168A; CH317871A; DE1099423B; GB773701A; BE524867A; BE524822A; CH322122A; FR1112355A; GB765963A; FR1154652A; GB765961A

Description

Weiter ist es bekannt, die Fasern eines Filterelementes durch ein Bindemittel zusammenzuhalten. Dieser Zusammenhalt kann durch Eintauchen der •gegebenenfalls gekräuselten Fasern in das Bindemittel oder durch Aufsprühen des Bindemittels auf zu 35 die Fasern erreicht werden. Dabei wird eine vollbilden und dabei diesen Strang durch eine konische ständige Umhüllung durch das Bindemittel oder nur Formdüse zu ziehen, um den Strang mittels einer ein Zusammenhalt an gewissen Stellen in Abständen Lösung mit einem die Fasern zusammenhaltenden längs der Fasern oder Fäden erreicht. Derartige Mantel zu versehen. Bindemittel, insbesondere Bitumen, Gummimischungen,

Es sind ferner Filterelemente für Zigaretten be- 40 Nitrocellulose u. dgl., zersetzen sich bei verhältniskannt, bei denen das Filtermaterial mittels eines mäßig niedrigen Temperaturen, so daß ;ihre Anwert-Mantels zusammengehalten wird, der aus Pflanzen- dung als Rauchfilter aus hygienischen, geschmackleimen oder wasserlöslichen, synthetischen Leimen, liehen oder geruchlichen Gründen unmöglich ist.
beispielsweise Cellulosederivaten, gebildet wird. Diese Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist

Lösungen und Leime sind feuchtigkeitsempfindlich. 45 ein wirksames, feuchtigkeitsbeständiges, druckfestes Bei längerer Lagerung einer Zigarette oder beim Filterelement herzustellen und dabei das Filter-Rauchen derselben läßt sich eine Anfeuchtung des material so zusammenzufassen, daß durch die Zu-Filterelementes, sei es durch die im Tabak enthaltene sammenfassung keinerlei störende Einflüsse aufFeuchtigkeit, durch die Luftfeuchtigkeit oder durch treten. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe den Mundspeichel, nicht vermeiden.'Deswegen nehmen 50 dadurch gelöst, daß die Fasern oder Fäden durch ein diese bekannten Filterelemente zum Teil eine klebrige Lösungsmittel oder durch Hitze verschmolzen, sind. Beschaffenheit an, zum Teil lösen sie sich auch auf. Die Fasern oder Fäden der äußeren Schicht des Diese bekannten Filterelemente können auch drück- Bündels können hierbei im wesentlichen über ihre empfindlich sein, derart, daß an den gedrückten ganze Länge miteinander verschmolzen werden, worn 507/85

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durch ein Mantel entsteht. Dieser Mantel ist mit den Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfin-

an ihn anliegenden Fasern oder Fäden in Abständen dung besteht das Filterelement aus im wesentlichen

verschmolzen. Der Vorteil der Erfindung ist, daß die in Längsrichtung ausgerichteten Fasern aus Acetyl-

Fasern bzw. Fäden durch keinerlei Bindemittel zu- cellulose und/oder aus ausgerichteten Fasern aus

sammengehalten werden. Die Fasern oder Fäden 5 abgewandelter, beispielsweise weichmacherhaltiger

werden durch ein Lösungsmittel oder einen Weich- Acetylcellulose, die eine Umhüllung aus geschmol-

macher oder durch Wärme angelöst, so daß die zenen Fasern aufweisen.

Fasern miteinander verkleben. Bei der Verwendung Das Filterelement wird hergestellt, indem im eines Lösungsmittels verdunstet dieses. Irgendeine wesentlichen ein fortlaufender Faserstrang durch ein ungünstige Wirkung, die durch einen Leim oder ein io konisches Rohr geleitet wird und der geformte Strang Bindemittel hervorgerufen wird, kann hierbei nicht der Einwirkung von Hitze und/oder Lösungsmittel auftreten. und/oder eines Weichmachers, insbesondere an seiner Zur Abstimmung der Filtereigenschaften können Oberfläche, so ausgesetzt wird, daß die Faserteile derartige Filterelemente aus einer Mischung aus des Mantels des zusammengefaßten Stranges sich fädiger oder faseriger Acetylcellulose und weich- 15 vollständig miteinander vereinigen und auf diese maeherhaltiger Acetylcellulose so hergestellt werden, Weise eine fortlaufende äußere Umhüllung oder Haut daß sie eine entsprechende Porosität, Integrität, bilden, die die innere Fasermasse umgibt und zugleichförmige Zusammensetzung, entsprechende Festig- sammenhält. Der auf diese Art und Weise geformte keit, Steifheit und Elastizität sowie Filtereigen- Strang wird dann in einzelne zylindrische Elemente schäften aufweisen, die ihre Verwendung in Ziga- 20 einer bestimmten Länge, die die entsprechende Steifretten, Pfeifen oder in Zigaretten- oder Zigarrenhaltern heit aufweisen, um ihre Form beibehalten zu können, möglich machen. Die Herstellung derartiger Filter- geschnitten.

elemente ist außerdem einfach und billig. Unter dem Ausdruck »Strang« sind hedenartige, Gemäß der Erfindung wird — von den frei blei- fortlaufende Faserzüge oder Kammzüge der oben benden Zwischenräumen abgesehen — ein homogener. 25 beschriebenen Art zu verstehen, wie sie beispielseinheitlicher zylindrischer Körper mit durchlässigen weise bei der Garnherstellung aus dem Krempel oder porösen Stirnseiten gebildet. Die Fasern sollen laufen und bei denen die Fasern im wesentlichen dabei genügend dicht gepackt sein, damit eine ent- längs des Verlaufes des Hedenzuges ausgerichtet sind, sprechende Wirksamkeit als Filter gewährleistet ist. Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung einjedoch andererseits solche Abstände voneinander auf- 30 gehender beschrieben. Es zeigt

weisen, daß das Filterelement dem Luftdurchzug Fig. 1 schematisch und schaubildlich eine Aus-

keinen nennenswerten Widerstand entgegensetzt. führungsform einer Vorrichtung, mittels derer ein

An Stelle des durch zusammengeschmolzene Fasern Faserstrang zusammengefaßt, erhitzt und ver-

oder Fäden gebildeten Mantels kann jedoch in an schmolzen wird,

sich bekannter Weise das Bündel von einem Papier- 35 Fig. 2 schematisch einen Vertikalschnitt einer

mantel od. dgl. umhüllt sein. weiteren Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß

LTm die Erfindung verständlich zu machen, sei zu- der Erfindung, bei der zum Vereinigen der Fasern im

erst in allgemeiner Weise die Herstellung einer Faserstrang und an der Oberfläche des Faserstranges

charakteristischen Ausführungsform eines Filterele- flüssige Chemikalien, beispielsweise Weichmacher, ments gemäß der Erfindung beschrieben. Faseriges 40 verwendet werden.

Acetylcellulosematerial wird in die Form eines Fig. 3 einen Längsschnitt einer Vorrichtung zur

Bündels gleichmäßigen Querschnittes gebracht, wobei Formung des Faserstranges, bei der heiße Gase zum

die Fasern des Bündels im allgemeinen in Längs- Verschmelzen der Fasern verwendet werden,

richtung parallel verlaufen, jedoch kurze Teile der Fig. 4 in vergrößertem Maßstab einen Teilschnitt einzelnen Fasern in beliebigen Richtungen verlaufen 45 einer mit einem Filtermundstück gemäß der Erfin-

können. Dieses Fasermaterial wird nun zu einem dung versehenen Zigarette,

Filterelement verarbeitet, indem die Acetylcellulose- Fig. 5 schematisch einen Längsschnitt einer Vorfasern an einem Teil ihrer Berührungspunkte mit- richtung zur Herstellung von Filterelementen gemäß einander verschmolzen werden, so daß der Faser- der Erfindung, bei der Sprühdüsen zum Versprühen strang eine in sich zusammenhaltende Einheit bildet. 50 eines Weichmachers verwendet werden, Die Vereinigung kann beispielsweise durch Einwir- Fig. 6 schematisch einen Längsschnitt einer Vor-, kurag von Hitze auf thermoplastische Bestandteile des richtung gemäß Fig. 5, wobei jedoch zusätzliche Fasermaterials bewirkt werden. Vorzugsweise kann Mittel zur Vervollständigung der Vereinigung der eine Vereinigung auch durch teilweise Lösung oder Fasern und zur Bildung der äußeren Faserhaut verdtircli eine Lösung im Anfangsstadium des faserigen 55 wendet werden.

Materials bewirkt werden, wobei Teile der einzelnen Die in der Zeichnung dargestellten Ausführungs-Fasern in einen Zustand gebracht werden, in dem sie formen von Vorrichtungen zur Herstellung von Filterin ähnliche gelöste oder plastische Materialmassen der elementen lassen sich prinzipiell in zwei Gattungen anliegenden Fasern- verfließen. Vorzugsweise werden einteilen, wie sie beispielsweise in den Fig. 3 und 5 die Filter aus einem fortlaufenden Faserstrang, der 60 dargestellt sind.

entweder eine Hede eines fortlaufenden Fasergarnes Bei der in Fig. 3 dargestellten Vorrichtung wird oder ein Kammzug gekrempelter Stapelfaser sein ein Faserstrang 31, der zu einem entsprechenden kann, gebildet. Das Faserstrangmaterial wird so be- Prozentsatz bei verhältnismäßig geringen Temperahandelt, daß wenigstens einige der Fasern ein ent- türen plastisch oder weich werdende Fasern enthält, sprechendes Haftvermögen an ihrer Oberfläche er- 65 durch eine Vorrichtung geleitet, in der die Faserreichen, und wird dann mittels eines Kondensor- masse durch heiße, inerte Gase über den gesamten rohres od. dgl,, durch das man den Strang laufen Querschnitt des Stranges erhitzt wird. Der Strang 31 läßt, zusammengefaßt, wobei die Fasern fest anein- wird in nicht zusammengefaßtem Zustand durch ein ander angedrückt werden und sich punktweise ve-r- Führungselement 39 in eine durch einen ·glockeneinigen oder aneinander kleben bleiben. 70 förmig erweiterten Teil des Führungselementes 39

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und einen sich trichterförmig erweiternden Teil 30 Die Vorrichtung gemäß Fig. 5 ähnelt der in Fig. 3 eines Rohres 38 gebildete Kammer geleitet. In der dargestellten Vorrichtung. Die Vereinigung der Fasern von dem Führungselement 39 und dem Teil 30 gebil- wird in diesem Fall jedoch nicht durch Erhitzen bedeten Kammer wird der Faserstrang einem er- wirkt, sondern in erster Linie durch einen flüssigen hitzten Gasstrom, beispielsweise einem Luft-. Stick- 5 Weichmacher. Ein Strang 51 aus Acetylcellulosefasern stoff- oder Kohlenstoffdioxydstrom, ausgesetzt. Der tritt in die Mündung 57 einer Zerstäubereinrich-Teil 30 überlappt das Führungselement 39 so, daß ein tung ein. Die Mündung 57 dient lediglich zum Ein-Ringkanal gebildet wird, durch den der erhitzte Gas- regulieren des Strangverlaufes, sie preßt den Faserstrom, wie durch die Pfeile 32 angedeutet, in die strang jedoch nicht wesentlich zusammen. Hinter Kammer eintritt. In der Kammer ist der Faserstrang io der Mündung 57 wird der Faserstrang in einer noch in seinem losen, nicht zusammengefaßten Zu- Zerstäuberkammer 52 mit einem Weichmacher bestand, so daß der heiße Gasstrom ohne nennenswerten sprüht. Es ist dabei zu beachten, daß der Strang Widerstand durch die Zwischenräume zwischen den während der Einwirkung des Zerstäubermittels in Fasern hindurchtreten kann und den Faserstrang so- einem verhältnismäßig losen Zustand ist, so daß die wohl an seiner Oberfläche als auch in seinem Kern 15 an verschiedenen Punkten in der Kammer angeordgleichmäßig erwärmt. Durch die Erhitzung mittels neten und auf den Strang gerichteten Zerstäuberdes Gasstromes sind die leicht schmelzenden Teile düsen 53 das Zerstäubermittel auf, in und durch den des Faserstranges zumindest teilweise in einen er- Strang treiben, so daß alle Punkte des Fasermaterials weichten oder schmelzflüssigen Zustand gebracht dem Weichmacher ausgesetzt sind. Der Strang läuft worden. Der Faserstrang läuft nun durch das ver- 20 kontinuierlich durch die Kammer 52 und tritt nach engte Rohr 38, wobei er auf den erwünschten Quer- Durchlaufen derselben in ein kegelig zusammenschnitt zusammengefaßt und in die entsprechende laufendes Rohr 54 ein und wird dann in dem Rohr 55 Form gebracht wird. Nachdem der Faserstrang das auf seinen gewünschten Enddurchmesser zusammenseine Form bestimmende Rohr 38 durchlaufen hat, gefaßt. Der Innendurchmesser des Rohres 55 beträgt tritt er in eine zweite Kammer 33 ein, in der die 25 etwa ein Fünftel des Durchmessers des Stranges, Fasern abgekühlt und verfestigt werden, so daß der wenn dieser in die Zerstäuberkammer 52 eintritt. Faserstrang eine in ihrer Struktur einheitliche, blei- Die Wirkungsweise des Weichmachers ist nun diebende, zylindrische Form annimmt. Die zweite jenige, daß die Fasern einer teilweisen oder beKammer 33 kann durch eine öffnung 34 unter Unter- ginnenden Lösung unterworfen werden, so daß sie, druck gesetzt werden, so daß die die Erhitzung des 30 wenn die Fasermasse in dem Rohr 55 zusammenge-Faserstranges bewirkenden Gase von der Fasermasse faßt wird, mit ihren äußeren Schichten ineinander abgezogen werden. Der Faserstrang tritt durch eine überfließen und an einer großen Anzahl von Be-Ausgangsöffnung 35 aus der Kammer 33 aus. Der rührungspunkten aneinander haftenbleiben oder iii-Faserstrang kanu nach dem Austritt aus der Aus- einander verfließen. Auf diese Weise wird der Fasergangsöffnung 35 noch weiter gekühlt werden, wobei 35 strang zu einem aus der Mündung des Rohres 55 auser in der ihm von dem Rohr 38 gegebenen Form tretenden zylindrischen Stab 56 geformt, der als bleibt. Aus der Ausgangsöffnung 35 tritt also ein strukturelle Einheit mehr oder weniger seine Abfortlaufender zylindrischer Filterstab einer einheit- messungen und seine Form beibehält und dessen liehen Struktur aus, dessen Fasern im wesentlichen Fasern an vielen Punkten dauerhaft miteinander verin Längsrichtung des Stranges verlaufen und an den 40 schweißt sind.

Berührungspunkten über den gesamten Querschnitt Die in den Fig. 1 und 2 dargestellten Vorrichdes Stranges miteinander verschweißt sind. Der Aus- tungen dienen hauptsächlich der Herstellung einer druck »Filterstab« soll andeuten, daß die Fasermasse etwas anderen Form eines Filterstabes gemäß der in einem solchen Zustand ist, daß der Stab unab- Erfindung. Fig. 6 zeigt die Ausführungsform einer hängig von irgendwelchen Trägern seine Ab- 45 Vorrichtung, die sich nach den bisher gemachten Ermessungen und seine Form beibehält. Der Filterstab fahrungen am besten bewährt hat. ist natürlich nichtsdestoweniger nicht starr, sondern Bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung wird im Gegenteil biegsam und elastisch. ein Faserstrang 11 in ein kegelig sich verengendes Die in Fig. 3 dargestellte Vorrichtung ist vorteil- Rohr 12 geleitet. Durch die trichterartige Ausbildung haft in den Fällen zu verwenden, in denen Tempera- 50 des Rohres 12 wird der Faserstrang in radialer Richturen ohne nachteilige Wirkungen angewendet werden tung auf seinen erwünschten Enddurchmesser zukönnen, mittels derer die Fasern teilweise oder voll- sammengepreßt. Das Rohr 12 weist an seinem Ausständig in einen plastischen Zustand übergeführt trittsende 13 über ein kurzes Stück einen konstanten werden können. Die Fasermasse kann eine Mischung Durchmesser auf und wird an dieser Stelle mittels aus weichgestellter oder nicht weichgestellter Acetyl- 55 einer elektrischen Spule 14 oder eines ähnlich wircellulose sein. Eine derartige Mischung des Faser- kenden Mittels, wie einer dampfdurchflossenen Spule, materials hat sich zur Verarbeitung in der in Fig. 1 einer dielektrischen Einrichtung od. dgl., erhitzt. Die dargestellten Vorrichtung ebenfalls bewährt. Zu der Temperatur des kurzen Stückes des Rohres 12 und in Fig. 3 dargestellten Vorrichtung ist noch beson- die Durchlaufgeschwindigkeit des Faserstranges ders zu erwähnen, daß das das Faserbündel zu- 60 werden so aufeinander abgestimmt und eingestellt, sammenfassende Rohr 38 mit zusätzlichen Wärme- daß sämtliche an der Oberfläche des Faserstranges quellen, beispielsweise einer elektrischen Heizspule, liegenden Fasern auf ihren Schmelzpunkt erhitzt versehen sein kann, um so ein vollständiges Ver- werden, so daß die Fasern zu einem geschlossenen schmelzen der Oberfläche des Faserstranges zu ge- Mantel oder einer durchgehenden Haut verschmelzen, währleisten. Die Heißluftkammer kann auch durch 65 die den Faserstrang umschließt. Nachdem der Faserirgendeine beliebige Einrichtung, beispielsweise durch strang durch die in Fig. 1 dargestellte \^rorrichtung eine den Faserstrang umschließende Spirale aus gelaufen ist, kann er einer nicht dargestellten Kupferrohr, ersetzt sein, wobei der Innenmantel der Schneidmaschine zugeführt werden, die den fort-Spule mit als Düsen für die erhitzten Gase dienenden laufenden Stab in einzelne, von einem Mantel aus ge-Bohrungen versehen ist. 70 schmolzenen Fasern umgebene Filterelemente be-

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stimmter Länge schneidet. Diese Filterelemente sowohl in der au der Oberfläche gelegeneu Zone als können dann unmittelbar in den üblichen Maschinen auch im Inneren auf. Das prozentuale Verhältnis der zur Herstellung von Zigaretten verwendet werden, Bindung der Fasern am Mantel und im Kern kann in wobei sie als von dem Zigarettenpapier umhülltes beträchtlichen Bereichen abgewandelt werden, wo-Mundstück in die Zigaretten eingefügt werden. 5 durch sich Filterelemente mit verschiedenen physi-

Die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung arbeitet im kaiischen Eigenschaften ergeben. Bei einer bevorwesentlichen nach demselben Verfahren wie die Vor- zugten Ausführungsform weist das Filterelement eine richtung gemäß Fig. 1, mit der einen Ausnahme, daß Struktur auf, bei der die an der Oberfläche liegenden das kegelig zusammenlaufende Rohr 26 auf Zimmer- Fasern zu einem Mantel vereinigt sind, der die temperatur gehalten wird und daß das Verschmelzen io Fasern des Kernes, die jedoch nicht lose liegen sollen, der Fasern an der Oberfläche des Faserstranges sondern miteinander oder mit dem Mantel verbunden mittels einer auf den zusammengefaßten Strang 21 sind, zusammenhält.

wirkenden Lösungsmittelzerstäubereinrichtung be- Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorwirkt wird. Die Zerstäuberdüsen 27 der Zerstäuber- geht, sind die wesentlichen Merkmale des Verfahrens einrichtung sind hinter der Ausgangsöffnung des 15 zur Herstellung der Ausführungsformen von Filter-Rohres 26 angeordnet. Das zu zerstäubende Mittel elementen gemäß der Erfindung, bei denen vor allem kann eine das Eindringen des Mittels in den Faser- eine Oberflächenbindung die Fasern des Mantels strang fördernde Substanz, wie Aceton, enthalten. Der miteinander vereinigt, folgende:

zusammengefaßte und bestäubte Strang kann, wenn 1. Es wird zuerst ein Faserstrang gebildet, in dem

erwünscht, anschließend in einem Ofen od. dgl. er- 20 die Fasern so ausgerichtet sind, daß sie im w-esenthöhten Temperaturen ausgesetzt werden, um die liehen in Längsrichtung verlaufen. Der Faserstrang Stabbildung zu unterstützen. Es erweist sich auch als wird zu einer kompakten Fasermasse, die einen bezweckmäßig, den Faserstrang bereits vor dessen Ein- stimmten, normalerweise kreisförmigen oder ovalen laufen in das Rohr 26 mit dem Lösungsmittel zu be- Querschnitt aufweist, zusammengefaßt, sprühen. 25 2. Der so vorgeformte Faserstrang wird durch

Die in Fig. 6 dargestellte Ausführungsform einer Hitze oder ähnlich wirkende Maßnahmen so beVorrichtung liefert die im allgemeinen am meisten handelt, daß die Fasermasse sich zu einem zylinbevorzugten Filterelemente. Die Vorrichtung ist drischen Körper einer strukturellen Einheit verfestigt ähnlich der in Fig. 5 dargestellten Vorrichtung. Sie oder zu einem solchen verschweißt wird, also ein geenthält lediglich zusätzlich ein Heizelement 68, mittels 30 formtes Faserbündel entsteht, dessen Fasern an dessen die Mantelzone des zusammengefaßten Faser- ihren Berührungspunkten teilweise verschweißt sind, stranges so erhitzt wird, daß die Fasern an der Ober- und das einen bestimmten bleibenden Querschnitt fläche" des Stranges vollständig miteinander ver- aufweist. Die Bindung der Fasern an ihren Berühschmelzen und eine fortlaufende dichte Haut oder rungspunkten wird durch Lösen oder Verschmelzen L^Tmhüllung bilden. Bei der in Fig. 6 dargestellten 35 der an oder in der Nähe der Oberfläche des zu-Vorrichtung wird der Faserstrang 61 in das Mund- sammengefaßten Stranges liegenden Fasern so bestück 67 der Zerstäuberkammer 62 eingeführt, und in wirkt, daß ein gleichmäßiger, durchgehender glatter der Zerstäuberkammer 62 durch die Zerstäuberdüsen Mantel gebildet wird. Lanier dem Ausdruck »Lösen« 63 besprüht. Der Strang läuft anschließend durch das in dem hier gebrauchten Sinne soll die Bildung eines kegelig zusammenlaufende Rohr 64 und erreicht im 40 ein Adhäsionsvermögen gewährleistenden klebrigen Teil 65, der in das Fleizelement 68 mündet, den er- oder leicht eine Bindung eingehenden Zustandes der wünschten endgültigen Durchmesser. Das Heizelement Fasern durch Lösen oder einsetzendes oder be-68 ist auf die entsprechende Durchlaufgeschwindig- ginnendes Lösen der Fasern oder von Teilen der keit des Faserstranges so abgestimmt, daß im wesent- Oberfläche derselben verstanden werden. Der in fortlichen nur die an der Oberfläche liegenden Fasern 45 laufenden Längen anfallende zylindrische Filterstab des Faserstranges so weit erhitzt werden, daß der kann zu Elementen der erwünschten Länge ge-Faserstrang eine fortlaufende äußere Haut aus zu- schnitten werden, deren Gestalt hinsichtlich Größe sanimengeschmolzenen Fasern erhält. und Querschnitt den verschiedenen Arten von Ziga-

Ei-ne mit einem Filterelement gemäß der Erfindung retten, Zigarren- und Zigarettenhaltern und Pfeifen in der üblichen Weise versehene Zigarette ist bei- 50 und den verschiedenen Typen von Maschinen zur spielsweise in Fig. 4 dargestellt. Das eine durch- Herstellung von Zigaretten angepaßt sein kann. In gehende äußere Haut 71 aus geschmolzenen Fasern einigen Fällen ist es wünschenswert, daß die im Kern aufweisende, in seiner Struktur einheitliche Filter- des Filterelementes gelegenen Fasern stärker miteinelement 72 ist an den Tabakkern 73 der Zigarette ander vereinigt werden, insbesondere miteinander angefügt und wird von einer Verlängerung des den 55 verschmolzen werden, als dies durch ein das Faser-Tabakkern umhüllenden Zigarettenpapiers 74 an bündel umgreifendes Heizelement bewerkstelligt diesem gehalten. Das Mundstück der Zigarette kann werden kann. In diesem Falle ist es erforderlich, daß durch ein Korkplättchen 75 od. dgl. versteift sein. die Fasern im Kern des Stranges auf die notwendige Die angegebenen Ausführungsbeispiele zeigen, daß Temperatur gebracht werden, ohne daß die Fasern die Filterelemente den jeweils vorliegenden Erforder- 60 an der Oberfläche dabei unzulässig weit über den nisten und Verhältnissen in ihren Abmessungen und Schmelzpunkt erhitzt oder, wenn ein Weichmacher Eigenschaften angepaßt werden können. In jedem oder ein Lösungsmittel verwendet werden, einer zu Fall jedoch stellt das Filterelement gemäß der Er- starken Lösung ausgesetzt werden, findv.'ig eine strukturelle Einheit zylindrischer Form In allen Fällen, in denen die Behandlung zum

aus Acetvlcellulosefasern dar, die im wesentlichen 65 größten Teil auf eine Erhitzung oder auf die E'n- ■ längs der Achse ausgerichtet sind und die an ihren wirkung eines Lösungsmittels auf die an oder in der Berührungspunkten bleibende Bindungen aufweisen. Nähe der Oberfläche des Faserstranges gelegenen Bei allen Ausführungsformen von gemäß der Erfin- Fasern beschränkt ist, besteht das Filterelement aus dung hergestellten Filterelementen trit. eine Bin- einem in einem mantelförmigen Gehäuse zusammendüng der Fasern in geringerem oder stärkerem Mäße 70 gefaßten Faserstrang, wobei die im Inneren des EIe-

ίο

gehalt von 38,0 bis 38,7% und einen Hydroxylgehalt von 3,89 bis 4,0% aufweisenden Celluloseester besteht.

Die Acetylcellulosefasern können Weichmacher in 5 verschiedenen Mengenverhältnissen enthalten. Der Weichmacher darf nur nicht giftig sein und keine giftigen Zerfallsprodukte liefern.

Als Weichmacher hat sich Triäthylcitrat als zufriedenstellend erwiesen. Die weichmacherhaltigen

mentes gelegenen Fasern in ihrer Lage in dem Gehäuse zum geringeren Teil durch Verschweißungspunkte zwischen den Fasern und zum größeren Teil durch den vom Gehäuse ausgeübten Druck und die dadurch bewirkte Verfilzung der Fasern gehalten werden.

Bei den Ausführungsformen gemäß den Fig. 3 und 5 werden Filterelemente hergestellt, indem hauptsächlich die im Faserstrang liegenden Fasern mit heißen

Gasen oder mit Weichmachern behandelt werden. io Acetylfasern können von diesem Weichmacher etwa Diese Filterelemente unterscheiden sich von den vor- 33 Gewichtsprozent enthalten. Weitere geeignete her beschriebenen dadurch, daß die im Faserbündel Weichmacher sind Tripropionin und n-Isopropyl-paraan den Berührungspunkten der Fasern erfolgende toluol-sulfonamid.

Vereinigung derselben eine zusätzliche Vereinigung Es wurden auch geeignete Filterelemente aus einem

der Fasern zu einem in seiner Struktur einheitlichen 15 zu 100% weichmacherhaltigen faserigen Acetylcellu-Element liefert, das an und für sich keiner eine ent- losematerial, wie es zur Garnherstellung verwendet sprechende Formbeständigkeit des Elementes sichern- wird, hergestellt, bei denen das Acetat sehr wenig, den Mantelhaut bedarf. Obwohl auch der Grad der beispielsweise ein Minimum an Weichmacher entErhitzung der Fasern im Inneren des Faserbündels hielt. In den Fällen, in denen eine Mischung aus und der dadurch erzeugte Verschmelzungsgrad der 20 weichmacher- und nicht weichmacherhaltigen Fasern Fasern einen merklichen Einfluß auf die Steifheit \-erwendet wird, kann zusätzlich Weichmacher auf und Elastizität des fertigen Filterelementes hat, zeigt die Oberfläche des Faserbündels aufgesprüht werden, es sich jedoch, daß diese Eigenschaften auch durch bevor dieses durch das Kondensorrohr läuft, eine entsprechende Änderung des Grades der Krause- Wie bereits oben angegeben, werden abgestimmte

lung der verwendeten Fasern oder durch Verände- 25 Mischungen aus weichmacher- und nicht weichmacherrung der Anzahl und der Denierstärke der Fasern haltigen Fasern bevorzugt. Dabei können die weichgesteuert werden können. In den Fällen, in denen das macher- und nicht weichmacherhaltigen Fasern aus hergestellte Filterelement einen Mantel aus durch irgendeinem der oben angegebenen Acetate oder aus Schmelzung vereinigten, abgewandelten Cellulose- Mischungen derselben oder aus Mischungen dieser esterfasern und einen Kern aus einer Mischung aus 30 Acetate mit anderem faserigen Material, wie Viskose-, abgeänderten, beispielsweise weichgestellten Cellu- Wolle- oder Baumwollefasern, besteben. Die Faserloseesterfasern mit nicht weichgestellten Fasern auf- mischungen aus weichmacher- und nicht weichweist und bei denen in der Fasermischung des Kernes macherhaltigen Fasern erwiesen sich für die Formung keine oder nur eine geringe Vereinigung oder Bin- und für das Verschließen des Filterelementes als am dung der Fasern bewirkt wurde, ist die Elastizität 35 besten geeignet. Ferner können auch Viskosefasern, des Filterelementes im wesentlichen eine Funktion vorzugsweise in Mischung mit anderen Fasern, z. B. der in dem Mantel enthaltenen Fasermenge. Eine Baumwolle, verwendet werden.

entsprechende Steuerung dieser Fasermenge des Gleichgültig, ob die Fasern in Form von fort-

Mantels ermöglicht beispielsweise eine Verdoppelung laufenden, unendlichen Faserlängen vorliegen oder der Elastizität, die der Tabakkern der Zigarette auf- 40 aus Stücken einer gekrempelten Stapelfaser beweist. Eine derartige genaue Steuerung liefert bei- stehen, können sie sowohl in glattem als auch in spielsweise ein Filterelement, das mit großen Vor- gekräuseltem Zustand verwendet werden. Gekräuselte teilen in den üblichen Zigarettenherstellungs- und Fasern werden bevorzugt. Gekämmte Stücke aus -verpackungsmaschinen verwendet werden kann. gekräuselten Stapelfasern erwiesen sich als etwas

Die durch Steuerung des Grades der Vereinigung 45 vorteilhafter als Fasern fortlaufender Länge, der Fasern eingestellten Eigenschaften des Filter- Filterelemente guter Qualität wurden aus den fol,-

stabes können natürlich durch Änderung des Erhitzungsgrades oder durch Veränderung des Luftdurchfluß Verhältnisses oder des Gesamtluftdurchflusses verändert werden, da diese Bedingungen des Ver- 50 fahrens den Grad der Vereinigung oder Verschmelzung der Fasern beeinflussen.

Das in faseriger oder fädiger Form verwendete
Rohmaterial kann aus einer größeren Anzahl von
Cellulosederivaten, insbesondere Celluloseestern, zu- 55
sammengesetzt sein. Acetylcellulosen erwiesen sich
als besonders geeignet. So kann das Rohmaterial beispielsweise aus einem Triacetat oder einem gemischten Ester, wie aus einem Acetatpropionat oder
Acetatbutyrat, bestehen, im allgemeinen erwiesen sich 60
jedoch alle Acetylcellulosen als geeignet. Besonders
brauchbare Ergebnisse liefert eine Acetylcellulose,
wie sie zum Spinnen von Garnen verwendet wird,
die 38,8 bis 39,2% Acetylgehalt aufweist. Es erscheint jedoch, als wäre der Acetylgehalt an und für 65 weichmacherhaltige Fasern enthaltende Material eine sich nicht besonders kritisch. Eine geeignete Acetyl- Temperatur von 260° C erforderlich ist. Im allgecellulosemischung ist beispielsweise in der USA.- meinen erwiesen sich jedoch Mischungen aus Acetyl-Patentschrift 2 097 464 beschrieben. Als gut geeignet cellulosefasern, die 15 bis 50%, vorzugsweise 20%, erwies sich auch ein Rohmaterial, das aus einem weichmacherhaltige Fasern enthielten, als auseinen Propionylgehalt von 0,6 bis 1,7%, einen Acetyl- 70 reichend.

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genden Rohmaterialmischungen hergestellt: I. 50% gekräuselte, geschnittene, weichmacherhaltige, gesponnene Acetylcellulosefasern und 50% gekräuselte, geschnittene, gesponnene Acetyloellulosefasern.

II. 15% gekräuselte, geschnittene, weichmacherhaltige, gesponnene Acetylcellulosefasern und 85 % gekräuselte, geschnittene, gesponnene Acetylcellulosefasern.

III. 20% weichmacherhaltige Stapelfasern ausAcetyl*- cellulose und 80% nicht weichmacherhaltige Stapelfasern aus Acetylcellulose.

IV. Gekräuselte, geschnittene und gesponnene Acetylcellulosefasern, die keine mit Weichmacher versehenen Fasern enthielten.

Die unter I und II angegebenen Fasermischungen wurden bei Temperaturen von 220 bis 230° C be~ handelt, während für das unter IV angegebene, keine

Wie bereits angedeutet, können die Fasern bei ihrem Durchlauf durch das Formrohr oder Formstück in irgendeiner der verschiedenen Anordnungen vorliegen.

Beispiele für solche Anordnungen sind:

Ein aus in fortlaufenden Längen gesponnenen, im wesentlich parallel liegenden Fasern bestehender Faserstrang,

ein aus in fortlaufenden Längen gesponnenen, gekräuselten und im wesentlichen parallel liegenden Fasern bestehender Strang,

ein Teil eines von einem Rechen od. dgl. abgenommenen Wickels aus vollständig unorientierten, geschnittenen Fasern,

ein gekrempelter oder gestrichener Kammzug, bei

Acetylgehalt von 38 bis 41% aufweist, können die zulässigen Temperaturbereiche des Heizrohres überschlagweise durch Ermittelung des Schmelz- oder Erweichungspunktes der weichmacherhaltigen Fasern 5 oder des Schmelzpunktes der am frühesten erweichenden Acetylcellulosefasern für die untere Grenze des Bereiches und durch Ermittlung des Flammpunktes der Fasern für die obere Grenze des Bereiches festgelegt werden. Im allgemeinen werden ίο die günstigsten Temperaturen im Bereich von etwa 200 bis 260° C liegen. Wenn beispielsweise ein Faserstrang aus einer Mischung aus 50% weichmacherhaltigen und 50% nicht weichmacherhaltigen Fasern aus Acetylcellulose bei 195° C behandelt wird, wird

dem die geschnittenen Fasern teilweise ausgerichtet 15 die Oberfläche des Faserstranges flockig oder kraus, sind, was anzeigt, daß das Verschmelzen der Fasern unvollem von der Vorspinnmaschine abgenommener ständig war. Wenn derselbe Faserstrang bei einer Strang aus geschnittenen Fasern, die in beliebigem Temperatur von 248° C behandelt wird, zeigt er eine Grad ausgerichtet sein können. ' runzelige Oberfläche und verflossene Fasern, was an-

Aus den angegebenen Beispielen ist ersichtlich, 20 zeigt, daß der Faserstrang zu stark erhitzt wurde, daß, obwohl gemäß der Erfindung vorwiegend Stränge Obwohl die Durchlauf geschwindigkeit des Faservon Fasern zur Herstellung der Filterelemente vor- stranges durch das Kondensorrohr von einer Reihe geschlagen werden, bei denen die Fasern im wesent- von Faktoren, wie der Zusammensetzung der Fasern, liehen in Längsrichtung ausgerichtet sind, sich die der Temperatur des Rohres, der Dicke des Stranges Anwendung des Erfindungsgedankens auch auf ab- 25 und im wesentlichen auch von der erwünschten EIagewandelte Formen von in ihrer Struktur einheit- stizität des Produktes abhängig ist, ist der Fachmann liehen Filterelementen erstreckt, bei denen die Fasern jedoch jederzeit in der Lage, die günstigsten Bein geringerem Maße ausgerichtet sind. Der Kammzug, dingungen aufzufinden. Es sei besonders darauf hinder Wergstraeg od. dgl. kann in jeder beliebigen gewiesen, daß in jeder Hinsicht befriedigende Filterzylindrischen oder bandähnlichen Form verwendet 30 elemente bei den oben angegebenen Temperaturen ans werden, in der derartige Materalien häufig vorliegen. Mischungen aus weichmacherhaltigen und nicht weich-AIs einzige Bedingung ist zu erwähnen, daß der
Strang nicht zu sperrig sein darf, damit er auf den
gewünschten Durchmesser zusammengefaßt werden
kann. 35

Der Formgebungsschritt erfordert natürlich, daß
die Celluloseesterfasern durch das Kondensorrohr
unter einer gewissen Zugspannung gezogen und nicht
in dasselbe eingepreßt werden. Die Vereinigung, und
insbesondere das Schmelzen der an der Oberfläche 4° in denen eine Dampfbehandlung angewendet wird, des Faserstranges liegenden und mit der Oberfläche wird das in bezug auf die Ausführungsfarm gemäß heißen Rohres in Berührung kommenden Fasern Fig. 3 erläuterte Verfahren bevorzugt, bei dem wenigfintlet also statt, während die Fasern unter einer ge- stens ein Teil des Dampfes bis zu den im Inneren des wissen Zugspannung stehen. Im aligemeinen kann als Faserstranges gelegenen Fasern dringt. Eine der-Kondensorrohr jedes beliebige heizbare Rohr ver- 45 artige Dampfbehandlung kann auch, wenn erwünscht, wendet werden, das ein trichterförmiges Führungs- mit der Verwendung von heißen Gasen, wie heißer ende und eine Formfläche an seinem anderen Ende Luft, heißem Stickstoff, heißem Kohlenstoffdioxyd aufweist. Ausführungsformen, bei denen der zu- usw., kombiniert werden. Es kann auch ein Dampf sammenlaufende Teil des Rohres eine Innenfläche auf- verwendet werden, der Lösungsmittel- oder Weichweist, durch die der Faserstrang langsam und all- 50 macherdämpfe enthält. Wenn die Fasern auf diese mählich zusammengefaßt wird, werden bevorzugt. Weise erhitzt werden, solange sie in einem losen. Der Faserstrang wird natürlich in das weite Ende flaumigen oder lockeren Zustand sind, kann das Erdes trichterförmigen Teiles des Kondensorrohres ein- hitzungsmedium in das Innere des Faserbündels so geführt und beim Durchlaufen des engeren Teiles des eindringen, daß_r wenn das Faserbündel im folgenden Rohres annähernd auf den erwünschten Querschnitt 55 durch ein Rohr mit kleinerem Durchmesser gezogen des Filterelementes zusammengepreßt. Es zeigte sich, wird, die Vereinigung der durch die Einwirkung der daß der Faserstrang im allgemeinen auf einen etwas Hitze oder des Lösungsmittels erweichten Fasern ia kleineren Querschnitt, als dem erwünschten Filter- einer durch entsprechende W^rahl der Betriebsquerschnitt entsprechen würde, zusammengepreßt bedingungen in weiten Grenzen steuerbaren Stärke werden muß, um die elastische Rückfederung der 60 und Grad erfolgt.

Fasern nach der Freigabe des Stranges durch den Die oben angegebenen Änderungen des Verfahrens

durch das Kondensorrohr ausgeübten Druck atiszu- gemäß der Erfindung halten alle gemeinsam, daft sie gleichen. einen in seiner Struktur zusammenhängenden und

Das Kondensorrohr kann an und für sich auf be- einheitlichen Stab, der also keine losen Teilchen mehr liebige Weise erhitzt werden. So kann beispielsweise 65 aufweist, liefern, und der aus einem von einem Marrtel eine das Kondensorrohr umströmende Wärme- umschlossenen Faserbündel besteht. Es zeigte sieb, austauschflüssigkeit, eine Infrarotstrahlung oder ein daß diejenigen Ausfwhrungsforrnen eines Stabes be-Erhitzen durch dielektrische Verluste angewendet sonders geeignet sind, bei denen der Mantel durch werden. Für Acetylcellulose, wie sie zur Garn- Vereinigung der an oder in der Nähe der OberffäAe > herstellung verwendet wird, die beispielsweise einen 70 des Faserbündels liegenden Fasern gebildet wird. ■..!

macherhaltigen Acetylcellulosefasern bei Durchlaufgeschwindigkeiten von 30 bis 60 cm/min bis zu 1220 cm/min und mehr hergestellt werden können.

In den Fällen, in denen die Oberfläche des Faserstranges einem Lösungsmittelnebel oder Lösungsmitteldämpfen ausgesetzt wird, kann das den Faserstrang zu dem Filterstab formende Rohr auf Zimmertemperatur gehalten werden. In bestimmten Fällen,

Eine derartige Ausbildung kann natürlich zusammen mit einer weiteren Umhüllung aus Papier od. dgl. verwendet werden, die insbesondere dann angebracht ist, wenn durch die Vereinigung nur eine teilweise oder unzusammenhängende Haut gebildet wurde.

Die Filterelemente gemäß der Erfindung können nicht nur zur Entfernung von Teeren, Nikotin oder ähnlichen aus brennendem Tabak destillierenden Stoffen dienen. Das gemäß der Erfindung hergestellte Material ist auch beispielsweise zur Filterung von Luft, z. B. in Luftreinigungssystemen, geeignet.

Des weiteren kann das Material auch zur Filterung anderer Gase oder Flüssigkeiten verwendet werden.

Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.

Beispiel 1

Ein Faserstrang fortlaufender Länge aus plastizierten Celluloseesterfasern, wie sie zur Garnherstellung verwendet werden, die als ■ angenehm schmeckenden, ungiftigeii Weichmacher Acetyltriäthylcitrat enthielten, wurde in ausreichender Menge durch ein mit einem Heizelement versehenes, kreisförmiges Kondensorrohr geleitet. Die Temperatur des Rohres wurde auf 225° C gehalten. Der aus dem Kondensorrohr herauslaufende zusammengepreßte Faserstrang wurde dabei mit solcher Geschwindigkeit gezogen, daß die Fasern der Oberfläche des Faserstranges in dem Kondensorrohr schmolzen und aneinander hafteten und so eine dünne, feste und den Faserstrang zusammenhaltende Oberfläche bildeten.

Die Mündung des Kondensorrohres wies einen Durchmesser von etwa 8,4 mm auf. Der gebildete Filterstab wies dementsprechend gerade die richtigen Abmessungen auf, um in normalen Zigaretten als Filtermundstück verwendet werden zu können. Die Dichte eines und der Druckabfall in einem Stück einer bestimmten Länge des Filterstabes ist im wesentlichen von der Denierstärke, den Abmessungen und der Anzahl der verwendeten weichmacherhaltigen Fasern abhängig. Je nach dem vorliegenden Material ist es ohne weiteres möglich, diese Bedingungen so zu wählen, daß in hohem Maß befriedigende Eigenschaften der Filterelemente hinsichtlich ihrer Dichte, ihres Druckabfalls und ihrer Filterfähigkeit erreicht werden

können. _r, . . , _

Beispiel 2

Übliche nicht weichmacherhaltige Acetylcellulosestapelfasern, wie sie zur Garnherstellung verwendet werden, wurden auf einer Streich- oder Krempelmaschine mit weichmacherhaltigen Stapelfasern, die 40% Triacetin enthielten, im Verhältnis 70% nicht weichmacherhaltigen Fasern zu 30%· weichmacherhaltigen Fasern gemischt. Die Fasern wurden in die Form eines gezogenen Stranges gebracht, in dem sie im wesentlichen in Längsrichtung ausgerichtet waren und der dann durch ein auf 250° C erhitztes zylindrisches Kondensorrohr geleitet wurde. Dabei wurden die Fasern zusammengepreßt und in die Form eines fortlaufenden, durch Hitze verschlossenen Stabes gebracht, der in entsprechend lange Teile geschnitten wurde. Je einer dieser Teile wurde an den Tabakkern einer Zigarette angefügt und mit diesem durch eine gemeinsame Papierumhüllung verbunden. Schließlich wurde das Filtermundstück der Zigarette noch durch ein Korkblatt als Mundstück überklebt.

Beispiel 3

Nach einer Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung wurde ein Strangstück, dessen Fasern im wesentlichen in Längsrichtung ausgerichtet waren und das aus 20% weichmacherhaltigen Stapelfasern und aus 80% nicht weichmacherhaltigen Stapelfasern bestand, durch eine zum großen Teil aus Glas bestehende Vorrichtung gezogen, wie sie schematisch in Fig. 3 dargestellt ist.

Luft, die durch eine heiße Kupferspule geleitet worden war, wurde an den in Fig. 3 bezeichneten Stellen in die Vorrichtung eingeleitet und traf in dem erweiterten, kugelförmigen Teil der Vorrichtung auf das Strangstück, das kontinuierlich durch die Vorrichtung hindurchgezogen wurde. Das Strangstück, dessen Fasern nun durch die Einwirkung der heißen Luft erweicht waren, lief anschließend durch den mit 38 bezeichneten, verengten Teil der Vorrichtung. Wenn die Fasern den Teil 35 durchlaufen, kühlen sie dabei oder beim Weiterlaufen unter ihren Erweichungspunkt ab, so daß ein Verschweißen der Fasern im Faserstrang stattfindet. Durch Einleitung der Heißluft unter Überdruck und/oder durch Anwendung eines Unterdruckes an der anderen Seite der Vorrichtung wird die Heißluft durch den an dem verengten Teil der Vorrichtung befindlichen Abschnitt des Faserbündels getrieben, so daß ein Verschweißen der Fasern nicht nur an der Oberfläche des Strangstückes, sondern auch in dessen Innerem auftritt. Die Verwendung einer Unterdruckpumpe ist jedoch hierfür nicht unbedingt erforderlich. Durch Änderung der Strömungsgeschwindigkeit der Heißluft und durch Änderung der Durchlaufgeschwindigkeit des Faserstranges durch die Vorrichtung kann der Grad der Verschweißung nach Belieben abgeändert werden. Durch Wahl hoher Strömungsgeschwindigkeiten und hoher Temperaturen der Heißluft und einer niederen Durchlaufgeschwindigkeit des Faserbündels wird die Verschweißungswirkung im wesentlichen auf die Oberfläche des Strangstückes beschränkt. Durch Verminderung der Strömungsgeschwindigkeit der Heißluft kann ein wesentlich geringerer Grad an Verschweißung erreicht werden, so daß das Endprodukt ziemlieh weich und pelzig und nicht, wie im ersteren Falle, hochelastisch und glatt ist.

Beispiel 4

Es wurde eine weitere Vorrichtung hergestellt, die der im Beispiel 3 verwendeten ähnlich war. Bei dieser Vorrichtung wurde jedoch der kugelförmige Teil, in den die Heißluft eingeleitet wird, beträchtlich verlängert und mit zwei weiteren Einführungsöffnungen für Heißluft versehen. Die Mitten der zusätzlich angeordneten Heißluftöffnungen lagen dabei in einer zu der durch das erste Paar gelegten Ebene senkrechten Ebene. Auf diese Weise wurde die dem Heißluftstrom ausgesetzte Länge des Faserstranges vergrößert und so ein besseres Eindringen der Heißluft in den Faserstrang bewirkt. Die Verwendung von vier HeißluftöfFnungen an Stelle von zwei gewährleistet auch eine gleichmäßigere Verteilung der Heißluft auf den Faserstrang.

B e i s ρ ί e 1 5

Eine dritte, den in den Beispielen 3 und 4 verwendeten Vorrichtungen ebenfalls ähnliche Vorrichtung bestand aus einer Kupferrohrschlange, die an ihrem inneren Umfang mit einer großen Anzahl von Bohrungen versehen war, so daß auf diese Weise eine Vielzahl von Austrittsöffnungen für die in dem Kupferrohr geführte Heißluft gebildet wurde. Durch die Kupferrohrschlange wurde ein loses Faserbündel oder ein loser Faserstrang gezogen, der so von der

Heißluft angestrahlt wurde. Zusätzlich zu der Kupferrohrschlange wurde ein Trichter vorgesehen, der aus Glas hergestellt war. Es ist natürlich jederzeit möglich, den Trichter auch aus Metall oder einem anderen Material herzustellen. Der gesamte Faserstrang lief aus der Kupferrohrschlange in den Trichter, in dem er zusammengepreßt wurde, so daß sich seine Fasern miteinander vereinigten. An der Außenseite des Halses des Trichters war eine elektrische Heizspule

macherhaltiger und nicht weichmacherhaltiger Acetylcellulosefasern jveiterverarbeitet wurde. Der Faserstrang wog 14,9 bis 16,3 g/m und lieferte einen Filterstab von 12,8 bis 14,2 g/m. Um einen Wickel 5 mit gleichmäßigem Gewicht zu erzielen, wurde eine Schlagmaschine mit drei Schlägern verwendet. Der aus dem Krempel fortlaufend ablaufende Faserstrang wurde in ein Vorerhitzungsrohr geleitet, das einen Durchmesser von 2,54 cm aufwies, der sich über eine

aufgesetzt. Die von dieser Heizspule erzeugte Hitze io Länge von 40,6 cm zu einem Durchmesser von 1,59 cm

verschweißt die an der Oberfläche des Faserbündels gelegenen Fasern noch weiter.

Wenn die Heizspule abgeschaltet ist, also der Hals des Trichters nicht erhitzt wird, zeigt der durch die

verengte. Das Rohr wurde auf 220° C erhitzt und diente dazu, den Faserstrang vorzuwärmen, was die weitere Zusammenfassung des Faserstranges, bevor dieser die Formdüse erreicht, erleichterte. Die Vor-

von der Kupfer rohr schlange erzeugten Heißluft- 15 wärmung ermöglicht auch eine bessere Steuerung der strahlen und durch den Trichter gezogene Faserstrang Temperatur der Formdüse. Der so vorgewärmte eine verhältnismäßig gute Verschweißung der Fasern
in seinem Kern, jedoch eine verhältnismäßig schwache

Verschweißung der Fasern an seiner Oberfläche.

Faserstranges, wie bereits weiter oben angeführt, eingestellt, um so eine Steigerung oder eine Herabsetzung des Verschweißuingsgrades der Fasern zu erreichen.

Beispiel 6

Eine Hede aus fortlaufenden gekräuselten Acetylcellulosefasern oder -fäden, denen jedoch kein Weich-

Faserstrang wurde dann in die eine glatte Oberfläche aufweisende Formdüse eingeleitet. Diese Formdüse war aus Messing hergestellt und wies eine Länge von Wenn der gekämmte Faserstrang unter den gleichen 20 22,9 cm auf, wovon 15,25 cm konisch verliefen. Die Bedingungen, jedoch unter Erhitzung des Halses des Formdüse wies an ihrem Eingangsende einen DurchTrichters, behandelt wird, tritt eine gute Ver- messer von 2.23 cm auf, der sich in dem konischen schweißung der Fasern des Faserstranges über den Teil auf 0,86 cm zu der 7,62 cm langen Formfläche gesamten Querschnitt auf. verringerte. Die Formfläche der Formdüse wurde

Bei den oben angegebenen Versuchen wurden die 25 mittels Eintauchsiedern, die um die Formdüse gegünstigsten Betriebsbedingungen der verschiedenen wickelt waren, auf 210° C erhitzt. In der Formdüse Vorrichtungen nach den physikalischen Eigenschaften wurde der vorgewärmte Faserstrang in zufriedendes von der Vorrichtung erzeugten Filterstabes fest- stellender Weise zu einem zylindrischen Stab umgelegt und l>eurteilt und j*e nachdem die Erhitzung, geformt, indem die weichmacherhaltigen Acetyldie Strömungsgeschwindigkeit des Heißluftstromes 30 cellulosefasern an der Oberfläche der Fasermasse und die Durchlaufgeschwindigkeit des gekämmten schmolzen und so der Oberflächenteil der Masse zu

einer das innere Faserbündel umgebenden Faserhaut oder Gehäuse verschmolz.

Es zeigt sich, daß der Durchmesser des auf diese 35 Art und Weise hergestellten Faserstabes je nach dem Gewicht des unverarbeiteten Faserstabes und nach der Stärke des Zuges, mit dem der Filterstab aus dem Formstück gezogen wird, zwischen 8,15 mm und 8,40 mm liegt. Nach der Formung wurde der Filtermacher zugesetzt war, wurde in der in Fig. 1 dar- 40 stab durch ein 2V2ZÖlliges Rohr geleitet, in dem er gestellten Vorrichtung behandelt. Bei höheren Tem- mittels vier Preßluftdüsen unter einem Druck von peraturen trat eine Verschweißung der Fasern in 2,81 at gekühlt wurde. Eine unmittelbar nachfolgende nennenswertem Maß auf, es ließ sich jedoch auch ein Kühlung verhindert, daß der auf den Filterstab ausAbbau der Acetylcellulose feststellen. Wenn jedoch geübte Zug eine unzulässige Größe erreicht, da diese die Acetyleellulosefasern weichgestellt wurden, zeigte 45 eine Verfestigung der geschmolzenen weichmacheres sich, daß ohne weiteres mit dieser Vorrichtung haltigen Fasern erreicht. Die zum Durchziehen des brauchbare Filterstäbe gemäß der Erfindung her- Faserbündels erforderliche Zugwirkung wurde wähgestellt werden konnten. Die Verwendung von Faser- rend aller Verfahrensstufen durch am Ende der Vorwerg oder einer Faserhede an Stelle eines gekämmten richtung angeordnete Zugtrommeln erzeugt. Bei einer Faserstranges bringt den Vorteil einer größeren 50 bevorzugten Ausführungsform bestehen die Zug-Gleichmäßigkeit und der Vermeidung einiger Arbeits- trommeln aus zwei mit einer Rille versehenen, auf gänge in der Herstellung des Rohmaterials mit sich. Treibräder oder Treibrollen aufgesetzten Riemen. Der -p, . · 1 7 ^aus der Vorrichtung fortlaufend herauslaufende

^Sp Filterstab wurde dann mittels am Ende der Zug-

Eine Mischung wurde aus einer Acetylcellulose- 55 trommeln angeordneten Schneidmessern in Stücke stapelfaser mit 2W Stapellänge, wie sie zur Garn- von 66 mm Länge geschnitten, die in den üblichen herstellung verwendet wird, die maximale Kräuselung
aufweist und 5 Denier je Faserlänge wog, als erstem
Bestandteil und einer weichmacherhaltigen Acetylcellulosestapelfaser mit 2Va" Faserlänge, wie sie eben- 60
falls zur Garnherstellung verwendet wird und die
ebenfalls 5 Denier je Faserlänge wog und die als
Weichmacher 50°/o Acetyltriäthylcitrat enthielt, als
/•-eitern Bestandteil hergestellt und mit einer

Mischung aus 96% Polyoxyäthylen-sorbitanmono- 65 angeordnet und bildeten einen verfilzten Stab, laurat und 4% Sacharin geschmiert. Die abgestimmte dessen Fasern an der Oberfläche desselben mittels Mischung wurde in eine Schlagmaschine eingebracht, eines Lösungsmittelzerstäubers miteinander verbunden in der sie- zu einem Wickel verarbeitet wurde, der waren und ein den inneren Faserkern umschließendes mittels eines Krempels zu einem geklimmten Faser- Gehäuse bildeten. Eine Anzahl von auf diese Weise strang aus einer abgestimmten Mischung weich- 70 hergestellten Filterelementen wurde mit- Filtejv

Zigarettenherstellungsmaschinen zur Herstellung von mit Filtermundstücken versehenen Zigaretten verwendet wurden.

Beispiel 8

Nach den oben angegebenen Verfahren wurd" ein Filterelement aus feinen, weißen Acetylcellulosef-.sern hergestellt. Die Fasern waren längs verlaufend

elementen der bekannten Art verglichen, um die physikalischen Eigenschaften und die Filterwirksam-.■keit derselben zu bestimmen. Die Ergebnisse zeigten, daß die Filterelemente gemäß der Erfindung eine verbesserte Wirksamkeit haben und Nikotin, Teere od. dgl. in stärkerem Maße aufnehmen, ohne daß sie den Feuchtigkeitsgehalt des durch das Filter geleiteten Rauches ungünstig beeinflussen würden.

Das günstigste spezifische Gewicht der Filterelemente läßt sich nicht ohne weiteres angeben, da die große Anzahl der Veränderlichen bei der Herstellung der Filterelemente einen verhältnismäßig weiten Bereich günstigster spezifischer Gewichte zur Folge hat. Wenn eine Mischung aus weichmacherhaltigen und nicht weichmacherhaltigen Acetylcellulosefasern verwendet wird und die Fasern mittels Hitze zu Stäben des üblichen Zigarettendurchmessers verschweißt werden, erwiesen sich Filterelemente, von denen 917 bis 1121 Stück bei einer Länge von 66 mm je Stück 1 kg wiegen, für Filtermundstücke von Zigaretten mit Korkmundblatt am geeignetsten.

Derartige Filterelemente lassen sich auch mit den üblichen Zigarettenherstellungsmaschinen am leichtesten verarbeiten.

Claims

Patentansprüche

1. Filterelement für Tabakrauch, bestehend aus einer stabförmigen Fasermasse, in der synthetische Fasern oder Fäden, insbesondere Cellulosederivatfäden, miteinander zu einem selbsttragenden, zusammenhängenden und formbeständigen, mindestens in Abständen längs der Fasern oder Fäden verbundenen, gegebenenfalls von einem Mantel umhüllten Bündel vereinigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern oder Fäden durch ein Lösungsmittel und/oder durch Hitze verschmolzen sind.

2. Filterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern oder Fäden der äußeren Schicht des Bündels im wesentlichen über ihre ganze Länge miteinander verschmolzen sind, wodurch ein Mantel entsteht.

3. Filterelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel mit den an ihn anliegenden Fasern oder Fäden in Abständen verschmolzen ist.

4. Filterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bündel von einem Papiermantel od. dgl. umhüllt ist.

5. Filterelemente nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Bündel aus einer Mischung von Acetylcellulosefäden besteht, und zwar aus solchen, die mit einem Weichmacher versetzt sind, und aus solchen, die keinen Weichmacher enthalten, wobei die mit einem Weichmacher versetzten Fäden durch Einwirkung von Hitze und/oder eines Lösungsmittels untereinander und mit den nicht mit einem Weichmacher versetzten Fäden verschmolzen sind.

6. Verfahren zum Herstellen von Filterelementen nach den Ansprüchen 1 bis S, bei dem ein längeres Bündel oder ein längerer Strang aus im wesentlichen in Längsrichtung ausgerichteten Acetylcellulosefasern oder -fäden durch eine konische Formdüse gezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern oder Fäden vor dem Durchlauf durch die konische Formdüse einem Lösungsmittel oder einem Weichmacher in zerstäubter Form oder in Dampfform ausgesetzt werden, so daß das Bündel oder der Strang beim Durchlauf durch die konische Formdüse, Vorzugs-, weise unter Anwendung von Hitze, zu einem formbeständigen Stab miteinander mindestens in Abständen längs ihres Verlaufes verschmolzener Fäden oder Fasern geformt wird, der dann in Filterelemente entsprechender Länge geschnitten wird.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Formdüse so weit erhitzt wird, daß die an der Oberfläche des Faserbündels liegenden Fasern zu einem geschlossenen Mantel verschmelzen.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß Acetylcellulosefäden mit einem Acetylwert von 38,9 bis 39,2% verwendet werden.

9. Verfahren nach den Ansprüchen 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Acetylcellulosefaserstrang, wie er üblicherweise zur Garnherstellung gebraucht wird, verwendet wird.

10. Filterelement nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch die Verwendung von fortlaufenden gekräuselten Fäden.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 186 929;

britische Patentschriften Nr. 419 629, 665 278.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen