DE1268036B - Filter fuer Tabakrauch oder andere Gase - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

A 24 c

Deutsche Kl.: 79 b-21/01

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

P 12 68 036.3-23
10. April 1963
9. Mai 1968

Die Erfindung bezieht sich auf Filter für die Behandlung von Tabakrauch oder anderen Gasen zwecks Senkung ihres Gehaltes an Schwebstoffen und Dämpfen organischer Stoffe, insbesondere auf Filter für Zigaretten.

Eine weitverbreitete Form von Zigarettenfiltern besteht aus trockengesponnenen Celluloseacetatfäden und wird hergestellt, indem eine große Zahl dieser Fäden als Strang zusammengefaßt wird, der dann gekräuselt, geöffnet, plastifiziert, auf ungefähr den endgültigen gewünschten Durchmesser zusammengedrückt, in Papier eingehüllt, ausgehärtet und dann in kurze Stücke geschnitten wird. Die verwendeten Fäden haben unterschiedliche Titer und Querschnitte je nach den Wünschen des Herstellers der mit den Filtern zu versehenden Zigaretten. Im allgemeinen werden Fäden, mit denen ein hohes Verhältnis von Oberfläche zu Gewicht erzielt wird, als die vorteilhaftesten angesehen.

Es sind auch aus Faserbündeln gebildete Zigarettenfilter bekannt, bei denen die einzelnen Fasern Hohlräume und eine rohe unregelmäßige Oberfläche aufweisen. Solche Fasern können beispielsweise durch Verspinnen von belüfteter regenerierter Cellulose hergestellt werden. Hier ist jedoch stets die unregelmäßige Oberfläche mit einem hohen Prozentsatz von eingeschlossenen Hohlräumen im Faserinnern verbunden, wodurch die Einzelfaser und damit das Faserbündel eine für die praktische Verarbeitung unerwünschte Verringerung der mechanischen Festigkeit erhält. Aufgabe der Erfindung ist es, diese Eigenheiten der bekannten Filtermaterialien zu vermeiden.

Da die Art der Oberfläche der Fäden einen großen Einfluß auf die Wirksamkeit von aus ihnen hergestellten Filtern haben kann, werden durch die Erfindung Fäden von bestimmter Oberflächenausbildung und im wesentlichen rundem Querschnitt vorgeschlagen, die für die Filterherstellung vorteilhafter sind als Fäden von höherem Verhältnis von Oberfläche zu Gewicht, z.B. Fäden, die lappigen Querschnitt, jedoch die Oberfläche von normalen trockengesponnenen Fäden aufweisen.

Bei einem Filter für Tabakrauch oder andere Gase aus Celluloseesterfäden, eine von der Zylinderform abweichende Oberfläche aufweisen, ist gemäß der Erfindung die Oberfläche der Fäden buckelig.

Diese buckelige Oberfläche, die unter dem Mikroskop einer Orangenschale oder feingenarbtem Leder ähnelt, ist bei der Gasfiltration in verschiedener Hinsicht nützlich, wenn die Fäden in einer Hülle gewickelt werden müssen wie bei den zur Zeit gebrauchten Zigarettenfiltern, erhöht die buckelige Filter für Tabakrauch oder andere Gase

Anmelder:
5

Celanese Corporation of America,

New York, N. Y. (V. St. A.)
Vertreter:

ίο Dr.-Ing. A. v. Kreisler, Dr.-Ing. K. Schönwald,
Dr.-Ing. Th. Meyer und Dr. J. F. Fues,
Patentanwälte, 5000 Köln 1, Deichmannhaus

Als Erfinder benannt:
John Einar Offerdahl,
John Joseph Osmar, Charlotte, N. C;
Thomas Waller George, Summit, N. J. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 11. April 1962 (188 300)

Oberfläche die Reibung der Fäden untereinander, so daß das Filter dem Zusammendrücken in stärkerem Maße widersteht als Filter, die aus der gleichen Zahl von Fäden die gleichen Titers, aber ohne die narbige Oberfläche hergestellt sind. Als Folge kann ein gewünschter Festigkeitsgrad mit weniger Fäden oder mit weniger Bindemittel erzielt werden.

Darüber hinaus ist die buckelige Oberfläche für ein größeres Verhältnis von Oberfläche zu Volumen verantwortlich, als es glatte Fäden der gleichen allgemeinen Querschnittsform aufweisen. Dies wurde nachgewiesen durch Vergleich der Geschwindigkeit, mit der Farbe auf Fäden von glatter Oberfläche und auf Fäden mit buckeliger Oberfläche aufzieht. Da die Filtration häufig von der Größe der für die Adsorption verfügbaren Oberfläche abhängt, hat diese vergrößerte Oberfläche eine Erhöhung der Stoffmenge zur Folge, die pro Durchgang aus dem zu filtrierenden Gas entfernt wird.

Die verbesserte Filtration wird im allgemeinen mit Celluloseacetatfäden von buckeliger Oberfläche erreicht. Bestehen die Fäden jedoch aus Cellulosetriacetat, d. h. Celluoseacetat mit einem Acetylwert von wenigstens etwa 59"Vo, vorzugsweise von wenigstens etwa 61 Gewichtsprozent, gerechnet als gebundene Essigsäure, haben die Filter erhöhte Selektivität für schwach saure Substanzen, wie Phenole. Filter,

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die aus Cellulosetriacetatfäden mit buckeliger Ober- jedoch im allgemeinen zwischen 1,6 und 8, vorzugs-

fläche hergestellt werden, sind somit besonders wirk- weise zwischen 2,4 und 4,7.

sam bei der Behandlung von Gasen, die wesentliche Als Weichmacher eignen sich übliche, beispiels-Mengen von schwach sauren Substanzen enthalten, weise Triäthylcitrat, Dimethoxyäthylphthalat, Methylinsbesondere von Tabakverbrennungsprodukten, die 5 phthalyläthylglycolat, Monoacetin, Diacetin und voreine bedeutende Menge an schwach sauren Substan- zugsweise Triacetin. Die aufgebrachte Weichmacherzen enthalten, aber auch von anderen Gasen, z. B. menge beträgt im allgemeinen 2 bis 30 Gewichtspro-Schornsteingasen aus Öfen, die mit Brennstoffen, die zent, vorzugsweise 4 bis 15 Gewichtsprozent, bezogen reich an Phenolverbindungen sind, gefeuert werden, auf das Fadenmaterial, und schließlich bei Teilverbrennungsprodukten von io
mehrkernigen aromatischen Verbindungen. Beispiel

Fäden mit der gewünschten buckeligen Oberfläche

können durch Naßspinnen von Cellulosetriacetat- Eine 21%ige Lösung von Cellulosetriacetat mit lösungen in ein Koaguliermittel, das eine hohe Quell- einem Acetylwert von 61%, gerechnet als gebundene wirkung auf die Fäden ausübt, hergestellt werden. Bei 15 Essigsäure, in einem Gemisch von Methylchlorid und einem besonders geeigneten Verfahren, das Gegen- Methanol (90:10) wird durch Runddüsen von stand eines älteren Vorschlages ist, wird eine Lösung 100 μ Durchmesser bei 25° C in ein Methylenchloridvon Cellulosetriacetat in Methylenchlorid oder in Methanol-Gemisch (50:50) gesponnen: Die erhaltenen einem Lösungsmittel, das Methylenchlorid als Haupt- Fäden werden mit einem Abzugsverhältnis von 7:1 bestandteil enthält, in ein Koaguliermittel gesponnen, 20 aufgenommen, zu einem Strang von 15 000 Fäden zudas Methylenchlorid und einen aliphatischen Alkohol sammengefaßt, in vier Methanolbädern und dann in mit 1 bis 3 C-Atomen im Molekül enthält. Die aus- zwei Wasserbädern gewaschen. Das mit Wasser begepreßten Fäden werden auf ihrem Weg durch das netzte Kabel wird dann mit Hilfe einer Stopfbüchse Koaguliermittel verstreckt. Das Methylenchlorid liegt so gekräuselt, daß es pro Zentimeter 3,1 Kräuselunim Koaguliermittel in einer Konzentration von mehr 25 gen enthält (bezogen auf das gestreckte Kabel), und als 25^e/o vor. Die Konzentration entspricht einem dann getrocknet. Die Fäden haben einen Einzeltiter Wert von 75,25 -(T ± 5), wobei T die Temperatur von etwa 3 den, einen im wesentlichen runden Querdes Koaguliermittels in ° C ist. Beispielsweise kann schnitt und eine buckelige Oberfläche, die unter dem eine 20°/oige Lösung von Cellulosetriacetat in einem Mikroskop einer Apfelsinenschale ähnelt. Der Strang Gemisch von Methylenchlorid und Methanol (90 :10) 30 wird dann geöffnet, indem er zwischen drei Walzenbei 35° C in ein Gemisch aus 40 Teilen Methylen- paaren durchgeführt wird, bei denen jeweils eine chlorid und 60 Teilen Methanol gesponnen und mit Walze geriffelt und die andere glatt ist, durch eine einem Abzugsverhältnis von 5 :1 aufgenommen wer- Kammer geführt, in der er 6% seines Gewichts an den. Diese Verfahrensart ist auch auf andere Cellu- Triacetin als Weichmacher aufnimmt, in Papier geloseester anwendbar, z. B. auf Acetonlösungen von 35 wickelt, wobei ein endloser Strang von 25 mm Umsekundärem Celluloseacetat. Wenn diese Lösungen in fang gebildet wird, und in Stücke von 90 mm Länge Wasser gesponnen werden, das so viel Aceton ent- geschnitten. Die Filter härten beim Liegenlassen aus, hält, daß im Gemisch bei der angewendeten Tempe- wobei die Fäden durch die Wirkung des Weichratur eine starke Quellwirkung auf das Cellulose- machers in bekannter Art regellos miteinander veracetat ausübt, werden ebenfalls Fäden mit buckeliger 40 klebt werden. Die Filter sind nun fertig für die ZuOberfläche enthalten. führung zur Zigarettenmaschine, in der sie in kürzere

Die Fäden werden gewöhnlich durch Rundöffnun- Stücke geschnitten und in die Zigaretten eingearbeitet

gen gesponnen und haben runden Querschnitt, je- werden.

doch können sie zur Erzielung einer weiteren Er- Anstatt zur Herstellung von Zigarettenfiltern ver-

höhung des Verhältnisses von Oberfläche zu Gewicht 45 wendet zu werden, kann das getrocknete und ge-

auch andere bekannte Formen haben. kräuselte Kabel zu Stapelfasern geschnitten und zu

Die vorstehend beschriebenen Fäden können Faservliesen verarbeitet werden, durch die Abgase — vorzugsweise nach bekannter Kräuselung — zu von Anlagen, in denen Aromaten oxydiert werden, Stapelfasern geschnitten und zu einer Lunte geformt geleitet werden können, bevor sie in die Atmosphäre werden, aus der Filter durch Plastifizieren und Um- 5° gelangen. Hierdurch wird verhindert, daß Geruchswickeln hergestellt werden können. Zur Herstellung stoffe entweichen, während gleichzeitig diese Stoffe von Zigarettenfiltern wird jedoch vorzugsweise nach von Filter festgehalten werden, aus dem sie durch der üblichen Methode gearbeitet, bei der die Fäden Behandlung mit einem Lösungsmittel abgetrennt in Form eines Strangs von mehreren Tausend end- werden können, wobei gleichzeitig das Filter regenelosen Fäden in üblicher Art gekräuselt, gelockert, 55 riert wird.

plastifiziert und in Papier eingehüllt werden, wobei Die Erfindung wurde besonders im Zusammen-

Filter erhalten werden, bei denen die Fäden im hang mit Celluloseacetat beschrieben, jedoch können

wesentlichen in Längsrichtung von einem Ende zum auch andere niedere Fettsäureester verwendet wer-

anderen verlaufen. Bei Zigarettenfiltern üblicher den, z.B. Celluloseformiat, Cellulosepropionat, CeI-

Größe — z. B. mit einem Umfang von etwa 25 mm — 60 lulosebutyrat, Celluloseacetatpropionat, Cellulose-

beträgt die Zahl der Fäden im allgemeinen 1000 bis acetatbutyrat u. dgl., ohne Rücksicht darauf, ob sie

50 000, vorzugsweise 5000 bis 30 000, bei einem Ge- im wesentlichen vollständig verestert sind, d. h. weni-

samttiter von 25 000 bis 160 000, bezogen auf das ger als etwa 0,29 freie Hydroxylgruppen pro Anhy-

nicht gekräuselte Kabel. Der Einzeltiter kann bis zu droglucoseeinheit des Cellulosemoleküls enthalten,

den oder noch mehr betragen, liegt jedoch im all- 65 oder ob sie nur teilverestert sind,

gemeinen zwischen 1 und 25 den, vorzugsweise zwi- Gegebenenfalls können bekannte Zusätze, wie Al-

schen 2 und 15 den. Die Zahl der Kräuselungen pro phacelluloseflocken, Kohlepulver u. dgl., verwendet

Zentimeter kann bis zu 20 oder mehr betragen, liegt werden.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Filter für Tabakrauch oder andere Gase, bestehend aus Celluloseesterfäden, die eine von der Zylinderform abweichende Oberfläche aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Fäden buckelig ist.

2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er aus in bekannter Weise naßgesponnenen Fäden besteht.

3. Filter nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zu einem Strang gebündelten Fäden in bekannter Art an ihren Berührungsstellen miteinander verbunden sind.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1028 926; österreichische Patentschrift Nr. 191783; schweizerische Patentschrift Nr. 325 071; britische Patentschriften Nr. 749 340, 770 071.