DE1564362C

DE1564362C - Process for the production of a permanently electrically charged sheet-like or strand-like layer body for filter material

Info

Publication number: DE1564362C
Authority: DE
Inventors: Lawrence M.; McDowell John R.; Stewart Lawrence L.; Richmond Va. Baxt (V.StA.)
Original assignee: Philip Morris Inc
Current assignee: Philip Morris USA Inc
Publication date: 1972-06-15

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines permanent elektrisch geladenen, flächenhaften oder strangartigen Schichtkörpers für Filtermaterial mit mindestens zwei aneinander anliegenden Bereichen, von denen einer elektrisch leitfähig und der andere isolierend ist, bei welchem das isolierende dielektrische Material durch ein elektrisches Feld zwischen 0,5 und 2000 kV/cm geführt wird.The invention relates to a method for producing a permanently electrically charged, planar one or strand-like layer body for filter material with at least two adjacent areas, one of which is electrically conductive and the other is insulating, the insulating dielectric Material is passed through an electric field between 0.5 and 2000 kV / cm.

Es ist bereits bekannt, in Zigarettenfiltern Fasern aus thermoplastischem Material zu verwenden, die eine elektrostatische Ladung aufweisen (französische Patentschrift 1 119 519). Die Wirksamkeit dieses Materials beruht darauf, daß in den Rauchteilchen bei ihrem Durchtritt durch das Filter Ladungen induziert werden, die entgegengesetzt sind zur Ladung der Fasern, wodurch diese von den Fasern angezogen werden.It is already known to use fibers made of thermoplastic material in cigarette filters, the one have electrostatic charge (French patent specification 1,119,519). The effectiveness of this material is based on the fact that charges are induced in the smoke particles as they pass through the filter, which are opposite to the charge on the fibers, thereby attracting them to the fibers.

Das elektrisch geladene Material wurde bisher dadurch hergestellt, daß das Material durch Erhitzen erweicht und anschließend dem elektrischen Feld ausgesetzt wurde oder daß die Behandlung im elektrischen ao Feld unmittelbar nach Austritt des weichen Materials aus einem Extruder erfolgte (USA.-Patentschrift 2 740184).The electrically charged material has heretofore been produced by heating the material softened and then exposed to the electric field or that the treatment in the electric ao Field immediately after the soft material emerges from an extruder (U.S. Patent 2,740,184).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Herstellung des elektrisch geladenen Materials zu vereinfachen. Dies wird gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch erreicht, daß die Temperatur des dielektrischen Materials beim Durchführen durch das elektrische Feld unterhalb der Einfriertemperatur des Materials liegt. 3pThe invention is based on the object of producing the electrically charged material simplify. This is achieved according to the method according to the invention in that the temperature of the dielectric material when passing through the electric field below the glass transition temperature of the material. 3p

Die Einfriertemperatur, die auch als Glastemperatur, Glasübergangstemperatur oder Übergangstemperatur zweiter Ordnung bezeichnet wird, ist. diejenige Temperatur, bei der bei einem amorphen Kunststoff oder im amorphen Bereich eines kristallinen Kunststoffes die Kurven für die freie Energie, Entropie und Enthalpie kontinuierlich sind und die Kurve der Wärmekapazität diskontinuierlich ist. Die Einfriertemperatur ist derjenige Punkt, bei dem eine Änderung in der molekularen Freiheit eines Stoffes auftritt, und sie ist weiter als der Punkt gekennzeichnet, bei dem der betreffende Stoff aus dem starren Zustand in einen kautschukartigen Zustand übergeht.The freezing temperature, also known as the glass transition temperature, Glass transition temperature or second order transition temperature is referred to is. that temperature in the case of an amorphous plastic or in the amorphous area of a crystalline plastic the curves for the free energy, entropy and enthalpy are continuous and the curve of the Heat capacity is discontinuous. The freezing temperature is the point at which there is a change occurs in the molecular freedom of a substance, and it is further characterized as the point at which the relevant substance changes from the rigid state to a rubber-like state.

Die Erfindung wird anschließend an Hand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigtThe invention will then be described with reference to the drawings. It shows

F i g. 1 eine schematische Ansicht eines gemäß dtr Erfindung hergestellten polarisierten dielektrischen Schichtkörpers,F i g. 1 is a schematic view of a polarized dielectric made in accordance with the invention Laminated body,

F i g. 2 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung des Schichtkörpers gemäß der Erfindung,F i g. FIG. 2 shows a schematic representation of a method for producing the laminated body according to FIG the invention,

F ig. 3 eine Endansicht von einer Zigarette, die ein polarisiertes dielektrisches Material enthält, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde,Fig. 3 is an end view of a cigarette that is a contains polarized dielectric material which has been produced by the method according to the invention,

Fig. 4 einen Längsschnitt, teilweise weggebrochen, durch die Zigarette gemäß F i g. 3 nach der Linie 4-4,4 shows a longitudinal section, partially broken away, through the cigarette according to FIG. 3 after line 4-4,

F i g. 5 eine Endansicht einer Zigarette, die ein polarisiertes Material enthält, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde,F i g. Figure 5 is an end view of a cigarette containing a polarized material made in accordance with the present invention Procedure was established,

F i g. 6 einen Längsschnitt, teilweise weggebrochen, durch die Zigarette gemäß F i g, 5 nach der Linie 6-6,F i g. 6 shows a longitudinal section, partially broken away, through the cigarette according to FIG. 5 along line 6-6;

F i g. 7 eine Endansicht einer Zigarette, die ein polarisiertes Material enthält, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde,F i g. Figure 7 is an end view of a cigarette containing a polarized material made in accordance with the present invention Procedure was established,

F i g. 8 einen Längsschnitt, teilweise weggebrochen, durch die Zigarette gemäß F i g. 7 nach der Linie 8-8,F i g. 8 shows a longitudinal section, partially broken away, through the cigarette according to FIG. 7 after line 8-8,

F i g. 9, 10 und 11 schematische Ausführungsformen des Verfahrens nach der Erfindung.F i g. 9, 10 and 11 schematic embodiments of the method according to the invention.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen permanent elektrisch geladenen Schichtkörper können aus einem dielektrischen Material hergestellt werden, das ein Dipolmoment von mindestens 0,1 Debye, vorzugsweise von mindestens 0,5 Debye, aufweist. Vorzugsweise soll das dielektrische Material einen spezifischen Volumenwiderstand von mindestens 10¹², insbesondere von 1O¹⁴ Ohm -cm bei Raumtemperatur besitzen. Hierfür kommen z. B. Kunststoffe, wie Celluloseacetat, Polyvinylidenchlorid, PoIymonochlortrifluoräthylen, Polytetrafluoräthylen, Polyvinylchlorid, Polymethacrylsäuremethylester, insbesondere aber Polyäthylenterephthalat, in Betracht.The permanently electrically charged layered bodies obtained by the method according to the invention can be produced from a dielectric material which has a dipole moment of at least 0.1 Debye, preferably of at least 0.5 Debye. The dielectric material should preferably have a volume resistivity of at least 10 ¹² , in particular 10 ¹⁴ ohm-cm at room temperature. For this come z. B. plastics such as cellulose acetate, polyvinylidene chloride, polymonochlorotrifluoroethylene, polytetrafluoroethylene, polyvinyl chloride, polymethacrylic acid methyl ester, but especially polyethylene terephthalate, into consideration.

Ferner können anorganische Stoffe, wie keramische Stoffe u. dgl., verwendet werden, wie z. B. Erdalkalititanate, -zirkonate od. dgl. in keramischer Form oder in Einkristallform.Furthermore, inorganic materials such as ceramics and the like can be used, such as, for. B. alkaline earth titanates, zirconates or the like in ceramic form or in single crystal form.

Das Material wird vorzugsweise in Form eines Flächengebildes oder einer Folie mit einer Dicke von etwa 2,54 μηι bis 1,27 mm und der gewünschten Breite eingesetzt. Zum Beispiel kann das Flächengebilde oder die Folie eine Dicke von etwa 0,127 mm und eine Breite von etwa 25 mm oder weniger und eine Länge von 3 m oder mehr besitzen.The material is preferably in the form of a sheet or a film with a thickness of about 2.54 μm to 1.27 mm and the desired width used. For example, the sheet or film can have a thickness of about 0.127 mm and a Have a width of about 25 mm or less and a length of 3 m or more.

Die elektrisch leitende Schicht besteht vorzugsweise aus Metall, kann aber auch aus Kohle od. dgl. bestehen.The electrically conductive layer is preferably made of metal, but can also be made of carbon or the like. exist.

Die elektrisch leitende Schicht soll vorzugsweise die Form einer gleichmäßigen Schicht mit einer Dicke von mindestens 100 A haben. Die Schicht kann eine abgeschiedene Schicht aus Aluminium, Silber, Nickel, Kupfer od. dgl. sein, die durch Vakuumbedampfung, Aufstäuben oder auf sonstige Weise aufgetragen ist. Eine solche Schicht kann von molekularer Dicke bis zu einer Dicke von 0,25 mm oder mehr variieren, sofern sie nur als elektrischer Leiter wirkt. Der elektrisch leitende Stoff kann auch in Form eines Bleches oder einer Folie aus Metall, wie Aluminium, Zinn, Silber, Nickel, Kupfer oder rostfreiem Stahl vorliegen. Der elektrisch leitende Stoff, der vorzugsweise aus einem Metall, wie Kupfer, Bronze oder Messing besteht, soll sich vorzugsweise über die ganze Oberfläche einer der elektrisch geladenen · Seiten des dielektrischen Materials erstrecken.The electrically conductive layer should preferably be in the form of a uniform layer having a thickness of at least 100 A. The layer can be a deposited layer of aluminum, silver, nickel, Copper or the like, which is applied by vacuum vapor deposition, sputtering or in some other way. Such a layer can vary from molecular thickness to a thickness of 0.25 mm or more, as long as it only acts as an electrical conductor. The electrically conductive material can also be in the form of a Sheet or foil made of metal, such as aluminum, tin, silver, nickel, copper or stainless steel are present. The electrically conductive material, which is preferably made of a metal such as copper, bronze or Brass should preferably extend over the entire surface of one of the electrically charged sides of the extend dielectric material.

Es können auch andere Leiter als Metall für die elektrisch leitende Schicht verwendet werden, sofern sie sich nur auf dem dielektrischen Material hinreichend festhaltend als gleichmäßige Schicht herstellen lassen und elektrisch leitend sind. Zum Beispiel kann eine dünne Klebstoffschicht mit gleichmäßig darin verteilten Graphitteilchen, Kohleteilchen oder Metallteilchen verwendet werden, die der Schicht elektrische Leitfähigkeit verleihen.Conductors other than metal can also be used for the electrically conductive layer, provided they are only produced as a uniform layer with sufficient retention on the dielectric material and are electrically conductive. For example, a thin layer of adhesive can be used evenly graphite particles, carbon particles or metal particles dispersed therein are used to form the layer give electrical conductivity.

Das elektrische Feld liegt zwischen etwa 0,5 und 2000 kV/cm, beträgt aber vorzugsweise zwischen 50 bis 2000 kV/cm. Das elektrische Feld stammt aus einer Gleichstromquelle, die mit mindestens einem Paar von Elektroden, z. B. flachen Platten, verbunden ist. Die erforderliche Spannung richtet sich nach dem Elektrodenabstand. Wenn die Elektroden z. B. aus flachen Platten bestehen, errechnet sich die Spannung aus der GleichungThe electric field is between about 0.5 and 2000 kV / cm, but is preferably between 50 and 2000 kV / cm. The electric field comes from a DC power source connected to at least one pair of electrodes, e.g. B. flat plates connected. The voltage required depends on the distance between the electrodes. When the electrodes are e.g. B. off consist of flat plates, the voltage is calculated from the equation

in der £ das elektrische Feld (in kV/cm), Fdie zwischen den Elektroden herrschende Spannung (in kV) und d den Abstand zwischen den beiden Elektroden (in cm)where £ is the electric field (in kV / cm), F is the voltage between the electrodes (in kV) and d is the distance between the two electrodes (in cm)

3 43 4

bedeutet. Zum Beispiel ist eine Spannung von 4 kV der durch die Pfeile angedeuteten Richtung um undmeans. For example, a voltage of 4 kV in the direction indicated by the arrows is around and

(4000 V) erforderlich, um ein Feld von 200 kV/cm treiben das Förderband 47, welches die Folie 40 mit(4000 V) required to drive a field of 200 kV / cm the conveyor belt 47, which the foil 40 with

herzustellen, wenn der Elektrodenabstand 0,02 cm seiner elektrisch leitenden Schicht 41 trägt. Auf dieseto be produced when the electrode spacing carries 0.02 cm of its electrically conductive layer 41. To this

beträgt. Weise wird die Folie 40 mit der Schicht 41 durch dieamounts to. Way is the film 40 with the layer 41 through the

Das Material, z. B. das Polyethylenterephthalat, 5 Zone E gefördert und verläßt die Zone E durch dieThe material, e.g. B. the polyethylene terephthalate, 5 zone E promoted and leaves zone E through the

muß vor dem Einbringen zwischen die Elektroden Öffnung 48. Das Förderband 47 besteht aus elektrischmust before the introduction between the electrodes opening 48. The conveyor belt 47 consists of electrical

eine geeignete Form, z. B. Scheibenform, Plattenform, leitendem Werkstoff, wie poliertem, rostfreiem Stahl,a suitable shape, e.g. B. Disc shape, plate shape, conductive material such as polished stainless steel,

Folienform, Stabform od. dgl., Röhrenform oder die und die elektrische Ladung der Walzen 45 und 46Foil shape, rod shape or the like, tubular shape or the and the electrical charge of the rollers 45 and 46

Form von in Filtern zu verwendenden Röhrenbündeln, wird dem Förderband 47 mitgeteilt, so daß zwischenForm of tube bundles to be used in filters is communicated to the conveyor belt 47 so that between

haben, bevor daraus nach dem erfindungsgemäßen io der Oberfläche des Förderbandes 47 und dem leitendenhave before therefrom after the inventive io the surface of the conveyor belt 47 and the conductive

Verfahren das polarisierte Material hergestellt wird". Belag 41 auf der dielektrischen Folie ein elektrischesProcess the polarized material is produced ". Coating 41 on the dielectric film an electrical

Zur Verwendung in Zigarettenfiltern kann das Feld von etwa 0,5 bis 2000 kV/cm entsteht. DasFor use in cigarette filters, the field can be from about 0.5 to 2000 kV / cm. The

polarisierte dielektrische Material in Stücke von etwa Arbeiten in der Zone E ist vorteilhaft, um bei derpolarized dielectric material in pieces of roughly working in zone E is beneficial in order to

12,7 μηα Dicke, 2 mm Breite und 5 bis 20 mm Länge Polarisierung eine gleichmäßige Temperatur inne-12.7 μηα thickness, 2 mm width and 5 to 20 mm length polarization a uniform temperature inside

geschnitten und gekräuselt oder ungekräuselt in 15 zuhalten.cut and curled or uncrimped in 15.

Längsrichtung in einem herkömmlichen Filterzylinder F i g. 3 und 4 zeigen eine Zigarette 61 mit einem so angeordnet werden, daß ein Ende eines jeden Papierzylinder 62, der den Körper der Zigarette beStückes mit dem Mund des Rauchers in Berührung grenzt. Jn dem Zylinder 62 befindet sich zerkleinerter kommt und infolgedessen durch die Feuchtigkeit Tabak 63. Am anderen Ende des zerkleinerten Tabaks geerdet wird. 20 befindet sich der Papierzylinder 64, der an ein EndeLongitudinal direction in a conventional filter cylinder F i g. 3 and 4 show a cigarette 61 with a be arranged so that one end of each paper cylinder 62 which forms the body of the cigarette in contact with the smoker's mouth. In the cylinder 62 there is shredded comes and, as a result, through the moisture tobacco 63. At the other end of the shredded tobacco is grounded. 20 is the paper cylinder 64, which is at one end

Der nicht gasförmige Teil des Zigarettenrauches des Papierzylinders 62 anstößt. Der Zylinder 64 bebesteht, unter dem elektrischen Gesichtspunkt be- grenzt das Zigarettenfilter. Das Filter ist mit dem trachtet, aus drei Arten von Teilchen. Der Rauch von dem Papierzylinder 62 begrenzten Tabakabschnitt enthält positiv geladene Teilchen, negativ geladene durch den Papierzylinder 65 verbunden, der den Teilchen und neutrale Teilchen. Gewöhnlich ist etwa 25 ganzen Papierzylinder 64 und einen Teil des Papierdie Hälfte oder etwas weniger der Teilchen des Tabak- Zylinders 62 bedeckt. Der von dem Papierzylinder 64 rauches elektrisch neutral, während der Rest aus etwa begrenzte Filterabschnitt enthält metallisierte nach gleichen Mengen positiver und negativer Teilchen dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Schichtbesteht, körper 66, die aus je einer dielektrischen Schicht 66aThe non-gaseous part of the cigarette smoke of the paper cylinder 62 hits. The cylinder 64 consists of from an electrical point of view, the cigarette filter is limiting. The filter is with the seeks to consist of three kinds of particles. The smoke from the paper cylinder 62 delimited the portion of tobacco contains positively charged particles, negatively charged particles connected by the paper cylinder 65, which the Particles and Neutral Particles. Usually about 25 whole paper cylinder 64 and part of the paper die Half or a little less of the particles of the tobacco cylinder 62 are covered. The one from the paper cylinder 64 smoke is electrically neutral, while the rest of the approximately limited filter section contains metallized after equal amounts of positive and negative particles consists of the layer produced by the method according to the invention, body 66, each consisting of a dielectric layer 66a

Das Entfernen von geladenen Teilchen aus Tabak- 30 und einer Metallschicht 66 b bestehen. Der Schichtrauch hat sich oft als zweckmäßig erwiesen, um dem körper 66 ist in dem Zylinder 64 spiralförmig auf-Rauch in selektiver Weise unerwünschte Bestandteile gewickelt. Bei dieser Ausführungsform sind die zu entziehen und den Gesamtwirkungsgrad des Filters Zwischenräume zwischen dem Schichtkörper 66 in zu erhöhen. dem Zylinder 64 mit Celluloseacetatfasern 67 gefüllt;The removal of charged particles consist of tobacco 30 and a metal layer 66 b . The stratified smoke has often proven to be useful, around the body 66 in the cylinder 64 is wrapped in a spiral shape-smoke in a selective manner undesirable constituents. In this embodiment, the spaces between the laminated body 66 are to be removed and the overall efficiency of the filter is to be increased. the cylinder 64 filled with cellulose acetate fibers 67;

Es ist auch anzunehmen, daß durch die Entfernung 35 man kann hierfür jedoch auch andere FilterstoffeIt can also be assumed that the distance 35 can, however, also make other filter materials possible for this purpose

gewisser geladener Teilchen aus dem Rauch bestimmte verwenden oder den Zwischenraum leer lassen. WichtigUse certain charged particles from the smoke or leave the space empty. Important

physiologische und psychologische Wirkungen erzielt ist jedoch, daß die Metallschicht 66b mit dem MundePhysiological and psychological effects is achieved, however, that the metal layer 66b with the mouth

werden. Filter, welche das nach dem erfindungs- des Rauchers in Berührung kommt, so daß sie, wennwill. Filter, which comes into contact with the smoker according to the invention, so that if

gemäßen Verfahren erhaltene Filtermaterial enthalten, die Zigarette 61 geraucht wird, geerdet ist.According to the method obtained filter material contain the cigarette 61 is smoked, is grounded.

ermöglichen die gesteuerte Entfernung einer oder bei- 40 Die in F i g. 5 und 6 dargestellte Zigarette 71 besitztenable the controlled removal of one or both of the 40 die shown in FIG. 5 and 6 shown cigarette 71 has

der Arten von elektrisch geladenen Teilchen aus dem einen Papierzylinder 72, der den Zigarettenkörperof the types of electrically charged particles from the one paper cylinder 72 that forms the cigarette body

Tabakrauch. Sie können auch anderen Verwendungs- begrenzt. In dem Zylinder 72 befindet sich-zerkleinerterTobacco smoke. You can also use other limited uses. In the cylinder 72 there is crushed material

zwecken zugeführt werden, bei denen Fremdstoff- Tabak 73. Am anderen Ende des zerkleinerten Tabakspurposes are supplied in which foreign substance tobacco 73. At the other end of the crushed tobacco

teilchen aus Gasen entfernt werden müssen. befindet sich der Papierzylinder 74, der an ein Endeparticles need to be removed from gases. is the paper cylinder 74, which is at one end

F i g. 1 zeigt das polarisierte dielektrische Material 45 des Papierzylinders 72 anstößt. Das von dem Zylinder 30, mit der daran anhaftenden, elektrisch leitenden 74 begrenzte Filter der Zigarette 71 ist mit dem von Schicht 31. In dem dielektrischen Material sind positive dem Papierzylinder 72 begrenzten Tabakabschnitt Ladungen bei A und negative Ladungen bei B an- durch den Papierzylinder 75 verbunden, der den gegeben. An der negativen Seite ist eine Metallfolie ganzen Papierzylinder 74 und einen Teil des Papierbefestigt, wodurch infolge des sogenannten Bild- 5° Zylinders 72 bedeckt. Der von dem Papierzylinder 74 effektes bei C eine positive Ladung eingefangen und begrenzte Filterabschnitt enthält die Schichtkörper 76, nach D eine negative Ladung abgestoßen wird. Die die aus den dielektrischen Schichten 76 a und den Ladung bei D kann leicht geerdet werden. Da sich die Metallschichten 16b bestehen. Die Schichtkörper 76 Ladungen bei B und C gegenseitig neutralisieren, sind in dem Zylinder 74 in Längsrichtung derart bleibt nur die positive Ladung bei A übrig. Diese 55 angeordnet, daß ein Ende einer jeden Metallschicht einzige Ladung ist außerordentlich beständig. 16b bis zum Ende des Filters reicht, so daß es mitF i g. 1 shows the polarized dielectric material 45 abutting the paper cylinder 72. The filter of cigarette 71 delimited by cylinder 30, with the electrically conductive 74 adhering to it, is connected to that of layer 31. In the dielectric material, positive tobacco section delimited to paper cylinder 72 are charged at A and negative charges at B through the paper cylinder 75 connected to the given. On the negative side, a metal foil is attached to the entire paper cylinder 74 and a part of the paper, thereby covering the cylinder 72 as a result of the so-called image 5 °. The filter section trapped and delimited by the paper cylinder 74 effects a positive charge at C and contains the laminated bodies 76, after D a negative charge is repelled. The from the dielectric layers 76 a and the charge at D can easily be grounded. Since the metal layers 16b exist. The laminates 76 charges at B and C mutually neutralize each other, are in the cylinder 74 in the longitudinal direction so only the positive charge at A remains. These 55 arranged so that one end of each metal layer single charge is extraordinarily resistant. 16b extends to the end of the filter so that it is with

F i g. 2 erläutert eine bevorzugte Ausführungsform dem Mund des Rauchers in Berührung kommt undF i g. Fig. 2 illustrates a preferred embodiment that comes into contact with the smoker's mouth and

des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die dielektrische dadurch geerdet wird. Bei dieser Ausführungsformof the method according to the invention. The dielectric is thereby grounded. In this embodiment

Folie 40 mit der daran anhaftenden, elektrisch leitenden sind die Zwischenräume zwischen den SchichtkörpernFoil 40 with the electrically conductive one adhering to it are the spaces between the laminated bodies

Schicht 41 wird durch die Öffnung 42 in die Zone E 60 76 in dem Zylinder 74 durch Celluloseacetatfasern 77Layer 41 is formed through opening 42 into zone E 60 76 in cylinder 74 by cellulose acetate fibers 77

eingeführt. Die Zone E wird auf einer Temperatur ausgefüllt; man kann jedoch hierfür auch andereintroduced. Zone E is filled at one temperature; however, you can also use others for this purpose

unterhalb der Einfriertemperatur des Materials ge- Filterstoffe verwenden oder den Zwischenraum leerUse filter materials below the freezing temperature of the material or empty the space in between

halten. Durch die elektrische Leitung 43 wird der lassen.keep. The electrical line 43 will let him.

Bürste 44 eine positive Ladung erteilt. Die Bürste 44 Die in F i g. 7 und 8 dargestellte Zigarette 81 besitztBrush 44 issued a positive charge. The brush 44 in FIG. 7 and 8 has cigarette 81 shown

befindet sich in elektrischem Kontakt mit der Ober- 65 einen Papierzylinder 82, der den Körper der ZigaretteIn electrical contact with the top 65 is a paper cylinder 82 that holds the body of the cigarette

fläche der durch die Zone E vorrückenden elektrisch begrenzt. In dem Zylinder 82 befindet sich zerkleinerterarea of the advancing through zone E electrically limited. In the cylinder 82 there is shredded

leitenden Schicht 41. Tabak 83. Am anderen Ende des zerkleinerten Tabaksconductive layer 41. Tobacco 83. At the other end of the shredded tobacco

Die negativ geladenen Walzen 45 und 46 laufen in ist der Papierzylinder 84 so angeordnet, daß er anThe negatively charged rollers 45 and 46 run in the paper cylinder 84 is arranged so that it starts

das eine Ende des Zylinders 82 anstößt. Das von dem Zylinder 84 begrenzte Filter der Zigarette 81 ist mit dem von dem Zylinder 82 begrenzten Tabakabschnitt durch den Papierzylinder 85 verbunden, der den ganzen Papierzylinder 84 und einen Teil des Papierzylinders 82 bedeckt. Der von dem Papierzylinder 84 begrenzte Filterabschnitt enthält die Schichtkörper 86, die aus den dielektrischen Schichten 86 a und den Metallschichten 86 b bestehen. Die Schichtkörper 86 sind in dem Zylinder 84 in Längsrichtung derart angeordnet, daß ein Ende einer jeden Metallschicht 86b sich bis zum Ende des Filters erstreckt, so daß dieses Ende mit dem Mund des Rauchers in Berührung kommt und dadurch geerdet wird. Bei dieser Ausführungsform sind die Zwischenräume zwischen den Schichtkörpern 86 in dem Zylinder 84 mit Celluloseacetatfasern 87 gefüllt; man kann jedoch auch andere Filterstoffe verwenden oder die Zwischenräume leer lassen.one end of the cylinder 82 abuts. The filter of the cigarette 81 delimited by the cylinder 84 is connected to the tobacco section delimited by the cylinder 82 by the paper cylinder 85 which covers the entire paper cylinder 84 and a part of the paper cylinder 82. The filter section delimited by the paper cylinder 84 contains the laminated bodies 86, which consist of the dielectric layers 86 a and the metal layers 86 b . The laminates 86 are longitudinally positioned in the cylinder 84 such that one end of each metal layer 86b extends to the end of the filter so that that end contacts the smoker's mouth and is thereby grounded. In this embodiment, the spaces between the laminates 86 in the cylinder 84 are filled with cellulose acetate fibers 87; however, you can also use other filter materials or leave the spaces empty.

Bei der in F i g. 9 dargestellten Ausführungsform wird der Metalldraht 90, der einen Überzug 91 aus einem dielektrischen Material aufweist, über die Rollen 92 a, 93 a, 93 b und 92 b durch den Behälter 94 geführt, in dem sich flüssiges Quecksilber 95 befindet. Die eine negative Ladung aufweisenden Elektroden 96 tauchen in das Quecksilber ein. An Stelle mehrerer, auf dem gleichen Potential befindlicher Elektroden 96 kann auch eine einzige Elektrode verwendet werden. Der Draht 90 läuft mit seinem Überzug 91 durch das Quecksilber 95 in der angedeuteten Richtung. Das Quecksilber 95 wird auf einer Temperatur unterhalb der Einfriertemperatur des Materials 91 gehalten. Der Draht 90 ist mit einer positiv geladenen Stromquelle verbunden, so daß das Material 91 in ein elektrisches Feld gebracht wird, das sich zwischen dem Draht 90 und dem Quecksilber 95 ausbildet, wenn der Draht 90 durch das Quecksilber 95 hindurchgeführt wird. Der Draht 90 läuft durch das Quecksilber 95 mit solcher Geschwindigkeit, daß jede Stelle des Materials 91 für eine genügende Zeitspanne in dem elektrischen Feld verbleibt, um das Material zu polarisieren. Der mit dem polarisierten dielektrischen Material überzogene Draht wird von der Rolle 92 b gewonnen und kann in verschiedener Weise verwendet werden. Zum Beispiel kann er in kleine Stücke geschnitten werden, die ihrerseits als Filterelemente verwendet werden können, oder er kann in den verschiedensten Webarten und Maschendichten direkt als Filtermaterial verwendet werden.In the case of the in FIG. 9, the metal wire 90, which has a coating 91 made of a dielectric material, is guided over the rollers 92 a, 93 a, 93 b and 92 b through the container 94 in which liquid mercury 95 is located. The electrodes 96, which have a negative charge, are immersed in the mercury. Instead of several electrodes 96 at the same potential, a single electrode can also be used. The wire 90 with its coating 91 runs through the mercury 95 in the direction indicated. The mercury 95 is kept at a temperature below the glass transition temperature of the material 91. The wire 90 is connected to a positively charged current source, so that the material 91 is brought into an electric field which is formed between the wire 90 and the mercury 95 when the wire 90 is passed through the mercury 95. The wire 90 travels through the mercury 95 at such a speed that each point of the material 91 remains in the electric field for a sufficient period of time to polarize the material. The coated wire with the polarized dielectric material is obtained b from the roll 92 and can be used in various ways. For example, it can be cut into small pieces, which in turn can be used as filter elements, or it can be used directly as filter material in a wide variety of weaves and mesh counts.

F i g. 10 zeigt eine Metallwalze 4, die an eine (nicht dargestellte) Stromquelle angeschlossen und dadurch negativ geladen ist. Die Folie 1 aus dem dielektrischen Material 3 und dem Metallbelag 2 wird im Kontakt mit der Walze 4 an dieser vorbeigeführt. Der· Metallbelag 2 ist über eine (nicht dargestellte) Rolle oder Bürste mit der Erde 5 verbunden, so daß zwischen dem Metallbelag 2 und der Walze 4 am Berührungspunkt F an das dielektrische Material 3 ein elektrisches Potential angelegt wird.F i g. 10 shows a metal roller 4 which is connected to a power source (not shown) and is thereby negatively charged. The film 1 made of the dielectric material 3 and the metal covering 2 is guided past the roller 4 in contact with the latter. The metal covering 2 is connected to the earth 5 via a roller or brush (not shown) so that an electrical potential is applied between the metal covering 2 and the roller 4 at the point of contact F with the dielectric material 3.

F i g. 11 zeigt eine ähnliche Anordnung wie F i g. 10, wobei jedoch die Rollen 6 und 7 dazu dienen, das metallisierte dielektrische Material 1' zwischen den Punkten G und H mit der Walze 4' in stärkere Berührung zu bringen. Diese Anordnung ermöglicht eine wirksamere Herstellung von metallisierten, permanent elektrisch geladenen Schichtkörpern als die Anordnung gemäß F i g. 10.F i g. 11 shows an arrangement similar to FIG. 10, but the rollers 6 and 7 serve to bring the metallized dielectric material 1 'between points G and H into stronger contact with the roller 4'. This arrangement enables a more effective production of metallized, permanently electrically charged laminated bodies than the arrangement according to FIG. 10.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann eine Anzahl von Materialien, insbesondere PoIyäthylenterephthalat, in Form von Folien oder Platten in einem einzigen Arbeitsgang polarisiert werden, indem die einzelnen Folien oder Platten übereinander zwischen den für die Polarisierung verwendeten Elektroden angeordnet werden. In diesem Falle sind die Folien oder Platten vorzugsweise mit ihren ebenen Oberflächen parallel zueinander gerichtet. Ferner sind sie vorzugsweise durch Aluminiumfolie oder einAccording to one embodiment of the invention, a number of materials, in particular polyethylene terephthalate, be polarized in the form of foils or plates in a single operation, by placing the individual foils or plates one on top of the other between the ones used for polarization Electrodes are arranged. In this case, the foils or plates are preferably flat Surfaces directed parallel to each other. Furthermore, they are preferably made of aluminum foil or a

ίο ähnliches Trennmaterial voneinander getrennt. Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Folien od. dgl. auf einer Seite metallisiert.ίο similar separating material separated from each other. To In a particularly preferred embodiment, the foils or the like are metallized on one side.

Die dielektrische Folie kann zwischen zwei Aluminiumfolien od. dgl. angeordnet werden, und nach einer Ausführungsform der Erfindung verwendet man einen Stapel von metallisierten dielektrischen Folien bzw. Platten, wobei der metallisierte Teil jedes Dielektrikum von dem nächsten trennt. Die Folie wird dann zwischen Metallelektroden angeordnet, die dieThe dielectric sheet can be arranged between two aluminum sheets or the like, and after One embodiment of the invention uses a stack of metallized dielectric films or plates, the metallized part separating each dielectric from the next. The slide will then arranged between metal electrodes that form the

ao gleiche Fortn besitzen oder so groß sind, daß sie die ganze Oberfläche der dielektrischen Folie bedecken. Der so entstehende Aufbau besteht z. B. aus einer Polyäthylenterephthalatfolie, die sich zwischen zwei Stücken aus Aluminiumfolie befindet, wobei jede der beiden Aluminiumfolien mit einer Elektrode aus rostfreiem Stahl in Kontakt steht. Das dielektrische Material soll vorzugsweise größer sein als die Elektroden aus rostfreiem Stahl, so daß ein Rand von mindestens 20 mm übersteht, um ein Durchschlagen des elektrischen Stromes in der umgebenden Atmosphäre zu verhindern. Die Folie wird z. B. in dem soeben beschriebenen Aufbau, auf einer Temperatur unterhalb der Einfriertemperatur des dielektrischen Materials, vorzugsweise auf Raumtemperatur, z. B.ao have the same fortn or are so large that they have the cover the entire surface of the dielectric film. The resulting structure is z. B. from a Polyethylene terephthalate film sandwiched between two pieces of aluminum foil, each of the both aluminum foils is in contact with a stainless steel electrode. The dielectric Material should preferably be larger than the stainless steel electrodes so that an edge of protrudes by at least 20 mm to prevent the electric current from breaking through in the surrounding atmosphere to prevent. The film is z. B. in the structure just described, at one temperature below the glass transition temperature of the dielectric material, preferably to room temperature, e.g. B.

20 bis 3O⁰C, gehalten, und es wird zwischen den Elektroden eine Spannung angelegt, die eine Feldstärke von etwa 0,5 bis 2000 kV/cm, vorzugsweise von etwa 100 bis 600 kV/cm, ergibt. Diese Spannung wird im Verlaufe von etwa lO"⁶ Sekunden bis 12 Stunden oder länger, vorzugsweise im Verlaufe von etwa 0,01 Sekunden bis 1 Stunde, innegehalten.20 to 3O ⁰ C, held, and a voltage is applied between the electrodes, the kV / cm, preferably from about 100 to 600 kV / cm, results in a field strength of about 0.5 to 2000th This tension is maintained for about 10 " ⁶ seconds to 12 hours or longer, preferably for about 0.01 seconds to 1 hour.

Gegebenenfalls kann das fertige Material in einer Art Schutzgehäuse, z. B. einer Umhüllung aus Aluminiumfolie od. dgl., untergebracht werden, damit die elektrischen Ladungen bis zur Verwendung erhalten bleiben.Optionally, the finished material can be in a kind of protective housing, e.g. B. an envelope made of aluminum foil Od. The like., So that the electrical charges are retained until use remain.

Eine der wirksamsten Methoden zur Anwendung des erfindungsgemäßen kontinuierlichen Verfahrens zur Herstellung des polarisierten Materials beruht auf der Verwendung der metallisierten Auflage als Elektrode. Zu den besonders bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung gehört daher die kontinuierliche Erzeugung des erflndungsgemäßen Materials, wobei die metallisierte Auflage mit Bürsten oder Rollen in Kontakt gebracht wird, so daß ihr eine elektrische Ladung und der anderen (nicht metallisierten) Seite des Materials eine Ladung von entgegengesetztem Vorzeichen erteilt wird. Während der Einwirkung dieser elektrischen Ladung wird das metallisierte Material durch die Zone geführt, in der die oben beschriebenen Temperaturbedingungen herrschen.One of the most effective ways of using the continuous process of the present invention for the production of the polarized material is based on the use of the metallized layer as Electrode. The particularly preferred embodiments of the invention therefore include the continuous production of the material according to the invention, the metallized support with brushes or rollers is brought into contact so that you have one electrical charge and the other (non-metallized) Side of the material is given a charge of opposite sign. During exposure This electrical charge is carried out the metallized material through the zone in which the above described temperature conditions prevail.

example 1

Eine Probe einer 25,4 μ dicken Polyäthylenterephthalatfolie mit einem einseitigen, durch Vakuumbedampfung aufgebrachten, 2,54 μ dicken Aluminiumbelag und zu Vergleichszwecken eine 25,4 μ dicke Polyäthylenterephthalatfolie ohne Metallbelag werdenA sample of a 25.4 μ thick polyethylene terephthalate film with a one-sided, by vacuum evaporation applied, 2.54 μ thick aluminum coating and for comparison purposes a 25.4 μ thick Polyethylene terephthalate film without metal coating

zur Herstellung eines polarisierten Schichtkörpers in Quadrate von 17,8 cm X 17,8 cm geschnitten. Die Proben werden je 10 Sekunden zwischen zwei Elektroden der Einwirkung eines Bereichs von Spannungen ausgesetzt. Die Ergebnisse dieser Versuche werden in ein Diagramm eingetragen, welches die Abhängigkeit der Ladungsdichte von der angelegten Spannung darstellt. In dem Diagramm (welches hier nicht abgebildet ist) steigt die Kurve der Abhängigkeit der Ladung von der Spannung für die metallisierte Folie im Bereich eines Gesamtspannungsanstiegs von 3 kV auf 45 · 10⁹- Coulomb/cm². Die Kurve für die nichtmetallisierte Polyäthylenterephthalatfolie steigt bis zu einer Spannung von 1,2 kV auf 11 · 10~⁹ Coulomb/cm² und fällt dann wieder ab. Es wurde gefunden, daß die Kurve für das nichtmetallisierte Polyalkylenterephthalat sich nicht bis zu den hohen Spannungen fortsetzen läßt, bei denen die 25,4 μ dicke metallisierte Folie untersucht wurde, weil bereits bei 2 kV eine Entladung durch die Folie hindurch stattfindet. Aus dem Verlauf der Kurve läßt sich jedoch ablesen, daß die Anwendung noch höherer Spannungen, auch wenn dabei keine Entladung erfolgen würde, die erzielbare Oberflächenladungsdichte nicht mehr wesentlich beeinflußt. Beide Polarete besitzen in feuchter Atmosphäre äußerst beständige Homoladungen.cut into 17.8 cm X 17.8 cm squares to produce a polarized composite. The samples are exposed to a range of voltages between two electrodes for 10 seconds each. The results of these tests are entered in a diagram which shows the dependence of the charge density on the applied voltage. In the diagram (which is not shown here) the curve of the dependence of the charge on the voltage for the metallized film rises in the range of a total voltage increase of 3 kV to 45 · 10 ⁹ -Coulomb / cm ² . The curve for the non-metallized polyethylene terephthalate film rises to a voltage of 1.2 kV to 11 · 10 ~ ⁹ coulombs / cm ² and then falls again. It was found that the curve for the non-metallized polyalkylene terephthalate cannot be continued up to the high voltages at which the 25.4 μ thick metallized film was examined, because a discharge takes place through the film at 2 kV. From the course of the curve, however, it can be seen that the use of even higher voltages, even if there would be no discharge, no longer significantly influences the surface charge density that can be achieved. Both polarets have extremely stable homocharges in a humid atmosphere.

B ei s ρ i e 1 2B ei s ρ i e 1 2

Unter Verwendung der in Fig. 10 dargestellten Anordnung wird eine Metallwalze von 10 cm Durchmesser und 20 cm Länge (Walze 4) an eine Spannungsquelle angeschlossen. Die in Fig. 11 dargestellten kleineren Metallrollen 6 und 7 besitzen Durchmesser von je 6,35 mm und die gleiche Länge wie die große Walze. Metallisierte Polyäthylenterephthalatfolie von 25,4μ Dicke wird, wie in Fig. 10 dargestellt, im Kontakt mit der Walze 4 mit einer Geschwindigkeit von 305m/Minuten unter der Walze hindurchgefördert. Zwischen der Metallwalze und einer an der metallisierten Seite der Polyäthylenterephthalatfolie angebrachten Erdung, wie einer Bürste oder einer Rolle, wird eine Spannung von 2 kV angelegt. Bei Verwendung der in Fig. 10 dargestellten Anordnung, in der die Folie die Walze nur gerade berührt, erhält man eine elektrische Ladungsdichte auf der Folie von 2 · 10~⁹ Coulomb/cm². Arbeitet man mit der Anordnung gemäß F i g. 11, indem man eine ähnliche metallisierte Polyäthylenterephthalatfolie mit der gleichen Geschwindigkeit im Kontakt mit etwa 80 ^u/o des Umf anges der Walze 4' mittels der Umlenkungsrollen 6 und 7 fördert, so erhält man eine Ladungsdichte von 45 · IO-⁹ Coulomb/cm².Using the arrangement shown in Fig. 10, a metal roller 10 cm in diameter and 20 cm in length (roller 4) is connected to a voltage source. The smaller metal rollers 6 and 7 shown in FIG. 11 each have a diameter of 6.35 mm and the same length as the large roller. As shown in FIG. 10, metallized polyethylene terephthalate film of 25.4μ thickness is conveyed through under the roller in contact with the roller 4 at a speed of 305 m / minute. A voltage of 2 kV is applied between the metal roller and an earth connected to the metallized side of the polyethylene terephthalate film, such as a brush or a roller. When using the arrangement shown in Fig. 10, in which the film touches the roller only just, one obtains an electric charge density on the film of 2 x 10 ^-9 coulombs / cm ^2. If one works with the arrangement according to FIG. 11, by promoting a similar metallized polyethylene terephthalate film at the same speed in contact with about 80 ^{a /} o of Umf anges of the roller 4 'by means of the deflection rollers 6 and 7, one obtains a charge density of 45 x IO ⁹ Coulomb / cm ² .

Beispiele 3 bis 10Examples 3 to 10

Acht Proben eines einseitig metallisierten dielekirischen Materials (20 cm χ 20 cm) werden untersucht, indem sie der Einwirkung eines möglichst hochgespannten Gleichspannungsfeldes (begrenzt nur durch das dielektrische Durchschlagen) ausgesetzt werden. Das elektrische Feld reicht von 100 bis 2000 kV/cm. Alle Proben sind nach dem Vakuumbedampfungsverfahren metallisiert. Die in der nachstehenden Tabelle zusammengestellten Ergebnisse zeigen, daß die Metallauflage zur Ausbildung höherer Ladungen führt. In der Tabelle ist das elektrische Feld in kV und die Ladung in 10~⁹ Coulomb/cm² angegeben.Eight samples of a dielectric material metallized on one side (20 cm χ 20 cm) are examined by exposing them to the action of a DC voltage field with as high a voltage as possible (limited only by the dielectric breakdown). The electric field ranges from 100 to 2000 kV / cm. All samples are metallized using the vacuum evaporation process. The results compiled in the table below show that the metal coating leads to the formation of higher charges. The table shows the electric field in kV and the charge in 10 ~ ⁹ coulombs / cm ² .

Materialmaterial MetallbelagMetal covering Feld,Field, Ladung,Charge, Bei
spielat
game kVkV ΙΟ"⁹
Cou
lomb/ΙΟ " ⁹
Cou
lomb / 25,4 μ Polyäthylen25.4 μ polyethylene Kupfercopper 11801180 cm² cm ² 33 terephthalatterephthalate 3232 25,4 μ Polyäthylen25.4 μ polyethylene Nickelnickel 11801180 44th terephthalatterephthalate 3232 0,127 mm Poly0.127mm poly Aluminiumaluminum 790790 55 äthylenethylene 1717th terephthalatterephthalate 0,254 mm Poly0.254mm poly Aluminiumaluminum 470470 66th äthylenethylene 1414th terephthalatterephthalate 25,4 μ Polystyrol25.4 µ polystyrene Aluminiumaluminum 11801180 77th 35,6 μ Polyvinylharz35.6 μ polyvinyl resin Aluminiumaluminum 420420 4040 88th 35,6 μ Polyvinylharz35.6 μ polyvinyl resin Silbersilver 420420 1616 99 25,4 μ Pojyäthylen-25.4 μ polyethylene Aluminiumaluminum 11801180 1818th 1010 terephthalatterephthalate 4949

Claims

Patent claims:

1. Process for the production of a permanently electrically charged, surface-like or string-like Layered body for filter material with at least two adjacent areas, one of which is electrically conductive and the other is insulating, the insulating dielectric Material is passed through an electric field between 0.5 and 2000 kV / cm, characterized in that the temperature of the dielectric material when passing through the electric field below the Freezing temperature of the material.

2. The method according to claim 1, characterized in that the electrically conductive material on the dielectric material before the field action is applied.

3. The method according to claim 1, characterized in that the electrically conductive material is applied to the dielectric material after the field exposure.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that polyethylene terephthalate is used as the dielectric material and that its temperature is between -196 ⁰ C and + 90 ° C when it is carried out by the electric field.

5. The method according to any one of claims 1, 2 and 4, characterized in that several Sheets or sheets of dielectric material separated from one another by aluminum foil are simultaneously passed through the electric field.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the field strength between 50 and 200 kV / cm.

7. Filter for a tobacco product, characterized in that the filter material consists of a Laminated body which is produced by the method according to any one of claims 1 to 6 would.

1 sheet of drawings 109 547/393