DE2341686B2

DE2341686B2 - Verfahren zur Herstellung eines Zigarettenfilters aus Celluloseacetatfasern

Info

Publication number: DE2341686B2
Application number: DE19732341686
Authority: DE
Inventors: Junji Kawamoto; Hideo Sawada
Original assignee: Daicel Ltd., Osaka (Japan)
Priority date: 1972-08-17
Filing date: 1973-08-17
Publication date: 1979-10-31
Also published as: GB1406748A; DE2341686A1; DE2341686C3; JPS4936899A; JPS5115119B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Zigarettenfilters aus Celluloseacetatfasern. wobei man einen aus Celluloseacetatfasern bestehenden Strang öffnet, dem geöffneten Strang 1 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Celluloseacetatfasern, eines Weichmachers zusetzt und den so behandelten geöffneten Strang zur Herstellung eines Filters zusammenfaßt.

Ein Weichmacher für einen Zigarettenfilter aus Celluloseacetatfasern löst die Celluloseacetatfasern dort, wo er mit den Fasern in Kontakt kommt, teilweise auf und verbindet die aufgelösten Fasern miteinander an willkürlich verteilten Kontaktpunkten, wodurch der aus den Fasern bestehende Filter seinen Umfang beibehält unü die Fasern in der Filterform in geeigneter Weise gehärtet werden. Der Weichmacher ist somit als eine Komponente unerläßlich, die dem Filter die für das nachfolgende Zerschneiden der Fasern in der Filterform zu Filterstöpseln erforderliche Härte verleiht.

Aus Römpp, Chemielexikon, 7. Auflage, 1972, Stichwort »Butandiole« läßt sich die Verwendung von Estern der Butandiolw als gesuchter Weichmacher entnehmen. Die klassische Verwendung von Weichmachern besteht jedoch darin, daß sie den Kunststoffen zum Weichmachen zugesetzt werden, d. h.. daß sie zwischen Kunststoffmolekülen eindringen und diese gegeneinander beweglich machen. Dabei ist es nicht nötig, daß die Weichmacher den Kunststoff lösen. Die Weichmacher für einen Zigarettenfilter aus Celluloseacetatfasern sollen dagegen bewirken, daß die Celluloseacetatfasern im Filter angelöst werden, gegenseitig teilweise verkleben und so der Filierstrang eine bessere Festigkeit erhält. Andererseils soll beim Anlösen die Celluloseacetatfaser keineswegs aufgelöst werden, da das Filter luftdurchlässig bleiben muß, die Abstände und Hohlräume zwischen den Fasern also erhalten bleiben müssen. Anschließend soll der Weichmacher keineswegs wie bekannte Weichmacher bei bekannten Kunststoffen im Kunststoff verbleiben, sondern sich so schnell wie möglich verflüchtigen.

Im allgemeinen werden für Celluloseacetatfasern, die Zigarettenfilter aufbauen, Triaeetin, Diacetat-, Dipropionat- und Dibutyratester von Polyäthylenglykol, Dimethoxyäthylphthalat und Triäthylcritrat verwendet. Wenn Triäthylcitrat und Dimethoxyäthylphthalat als Weichmacher verwendet werden, müssen die Filterstöpsel zur Erhärtung der Filterstöpsel auf hohe Temperaturen oberhalb Raumtemperatur 2 bis 4 Stunden lang erhitzt werden. Zwar ist Triaeetin als Weichmacher bekannt, der bei Raumtemperatur härtet, jedoch dauert es mehr als 24 Stunden, bis die Härtung beendet ist. Ein Diacetat, Dipropionat oder Dibutyrat

2ϊ von Triäthylenglykol ist zwar ein Weichmacher, der bei Raumtemperatur innerhalb einer verhältnismäßig kurzen Zeit eine ausreichende Härte (Festigkeit) verleiht, er befriedigt jedoch nicht im Hinblick auf den Zigarettengeschmack,

jo Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Zigarettenfilter aus Celluloseacetatfasern mit einem Weichmacher zu härten, der einerseits rasch und ausreichend härtet, andererseits beim Rauchen keinen störenden Geschmack abgibt.

si Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man einen Weichmacher verwendet, der einen Diacatat-, Dipropionat- und/oder Dibutyratester von 1,3-Butylenglykol enthält.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann den

j» Filterstöpseln bei Raumtemperatur innerhalb einer kurzen Zeit eine ausreichende Härte bzw. Festigkeit verliehen werden. Die Härtungsgeschwindigkeit ist höher als die Härtungsgeschwindigkeit von Triäthy· lenglykoldiacetat, von dem bekannt ist, faß es unter den

r, konbentionellen Weichmachern die höchste Härtungsgeschwindigkeit aufweist. Außerdem ist der erfindungsgemäß verwendete Weichmacher geruchlos und nichttoxisch und beeinträchtigt den Geschmack bzw. das Aroma der Zigarette nicht.

in Diese vorteilhaften Eigenschaften besitzen also keineswegs sämtliche oder die me.sten bekannten Weichmacher, sondern nur einige wenige chemische Ver'uindungen, die zufällig gleichzeitig als Weichmacher Verwendung finden können. Daher ist der Hinweis in

">> der Literatur, daß Ester der Butandiole gesuchte Weichmacher sind, keineswegs ein Hinweis auf den Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Denn der Fachmann, der die oben formulierte Aufgabe zu lösen hat, hat keinen Anlaß, die bekannten Weichmacher auf

bo ihre Eignung zum genannten Zweck zu überprüfen, da ja gar nichts weichgemaclrt werden soll. Tatsächlich soll Celluloseacetat angelöst werden; deshalb könnte der Fachmann genauso gut unter den Lösungsmitteln suchen. Dabei stellt es einen glücklichen Griff dar, die

μ erfindungsgemäß verwendeten Butandiolester mit den angegebenen vorteilhaften Eigenschaften aufzufinden.

Bei den erfindungsgemäß verwendbaren Diesterverbindungen von 1,3-Butylenglykol handelt es sich um

Verbindungen der allgemeinen Fomel

CH₁
R-COOCH₁CH₁CH-OCOr

worin R eine Methyl-, Äthyl- oder Propylgruppe bedeutet, und diese Verbindungen können einzeln oder in Kombination mit einem anderen Weichmacher verwendet werden. Da diese Diester von 13-Butylenglykol einen sehr hohen Plastifizierungseffekt haben, können selbst dann zufriedenstellende Ergebnisse erzielt werden, wenn sie in geringeren Mengen als den üblicherweise im Falle von Triacetin und Triäthylenglykoldiacetat angewendeten Mengen verwendet werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Weichmacher in einer Menge von 1 bis 20 Gew.-%, insbesondere von 3 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Celluloseacetatfasem, venvendet

Die Celluloseacetatfasem können in Form eines Stranges verwendet werden, der durch Zusammenfassen von 5000 bis 100 000 kontinuierlichen (endlosen) Fäden mit einem Titer von 1 bis 16 Denier erhallen worden ist. Dem Strang werden vorzugsweise IO bis 30 gleichmäßige Kräuselungen pro 20 mm Stranglänge erteilt.

Es kann jedes beliebige Verfahren angewendet werden, mit dessen Hilfe es möglich ist, den Weichmacher gleichmäßig auf die Celluloseacetatfasem aufzubringen. So kann beispielsweise der Weichmacher nach einem bekannten Verfahren unter Verwendung einer Sprühpistole oder eines DocrK.es sowohl auf die obere als auch auf die untere Oberfläch des Stranges aufgebracht werden. Wenn die Weichmacher zu groß ist, werden die Celluloseacetatfasem so stark aufgelöst, daß zähe Flüssigkeiten (Pasten) gebildet werden. Es ist daher erwünscht, daß der Weichmacher gleichförmig aufgebracht wird. Wenn die Weichmachermenge zu

ί gering ist, wird keine ausreichende Bindung zwischen den Fasern erzielt. Es ist daher wichtig, daß der Weichmacher im Innern des Strangbandes gleichförmig verteilt ist

Die Herstellung von Zigarettenfiltern aus Strängen

ίο mit einem eingearbeiteten Weichmacher kann -wach Verfahren erfolgen, wie sie derzeit großtechnisch für die Herstellung von Zigarettenfiltern aus Celluloseacetatfasem durchgeführt werden. Der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältliche Filter ist dadurch charakterisiert, daß die den Celluloseacetatfasem eigenen Eigenschaften nicht verloren gehen und daß eine sehr hohe Härtungsgeschwindigkeit beibehalten werden kann. Dementsprechend ist die vorliegende Erfindung von großem technischen Wert

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen näher erläutert. In diesen Beispielen wurde die Filterstöpselhärte nach dem folgenden Verfahren bestimmt: Auf einen horizontal angeordneten Probestöpsel wurde durch eine Scheibe mit einem Durchmesser von 12 mm 10 Sekunden lang eine Last von 300 g einwirken gelassen. Die Eindrangtiefe einer durch die Last gebildeten Kerbe wurde gemessen, wobei 0,1 mm als eine Einheit festgelegt wurde, bis herunter zu Bruchteilen der Einheit. Ein niedrigerer Wert gibt an,

κι daß die Probe hart war, während ein höherer Wert angibt, daß die Probe weich war.

Der Widerstand gegen das Eindringen von Luft (Luftdurchlässigkeit) wurde durch den Widerstandsdruck, gemessen in Millimeter Wassersäule, ausge-

r> drückt, der erhalten wurde, wenn durch ein Filterstöpsel einer Länge von 102 mm mit einer Geschwindigkeit von 17,5 ml/Sek. Luft hindurchgeleitet wurde.

Beispiel 1 bis 7

Ein Celluloseacetat-Fase rstrang mit einem Fadentiter von 4 Denier und einem Gesanttiter von 43 000 Denier mit 26 Kräuselungen pro 25 mm Stranglänge wurde geöffnet und dem geöffneten Celluloseacetat-Faserstrang wurde unter Verwendung einer Weichmacherauftragsvorrichtung 1,3-Butylenglykol-diacetat oder eine Mischung aus gleichen Mengen dieses Diacetats und einem anderen Weichmacher in der vorgeschriebenen Menge zugesetzt. Dann wurde der Strang in eine Papierumwicklungsvorrichtung eingeführt und mit einem Filterumwickelungspapier umwickelt. Dann wurde er zu Stücken (Fiiterstöpseln) einer Länge von 102 mm zerschnitten.

Dann wurden die Eigenschaften des dabei erhaltenen Filterstöpsels, beispielsweise das Stöpselgewicht, der Widerstand gegen eindringende Luft (die Luftdurchlässigkeit) und die Härte des Filterstöpsels bestimmt, der 1 bis 24 Stunden lang nach Beendigung der Umwickelung bei 20° C liegengelassen worden war. Die dabei erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle I angegeben.

Die vorstehend beschriebenen Verfahren wurden wiederholt, wobei diesmal als Weichmacher Triacetin, Triäthylenglykoldiacetat, Triäthylenglykoldipropionat und Tetraäthylenglykoldipropionat verwendet wurden. Auch bei den so hergestellten Filterstöpseln und bei einem Filterstöpsel, der auf die gleiche Weise wie oben, jedoch ohne Verwendung eines Weichmachers, hergestellt worden war, wurde die Härte bestimmt, nachdem die Filterstöpsel 1 bis 24 Stunden lang bei 20°C liegengelassen worden waren. Die dabei erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle I als Ergebnisse von Vergleichsbeispielen angegeben.

Aus den Ergebnissen der nachfolgenden Tabelle I geht hervor, daß die zur Herstellung eines Filterstöpsels mit ew-er ausreichencteii Härte (von weniger als 10) erforderliche Zeit bei Verwendung von Triacetin oder Triäthylenglykoldiacetat 24 Stunden betrug, daß jedoch im Falle der Verwendung von 1,3-Butylenglykoldiacetat bereits nach einer Stunde eine ausreichende Härte erreicht worden war. Daraus geht auch hervor, daß durch Verwendung einer geringeren Menge des Weichmachers im Falle von 1,3-Butylenglykoldiacetat ein ausreichender Effekt erzielt werden kann.

jeder der so erhaltenen Filterstöpsel mit einer Länge von 102 mm wurde in 6 Filterspitzen mit einer Länge von 17 mm zerlegt. Eine Spitze einer handelsüblichen Zigarette wurde entfern! und anstelle dieser Spitze wurde die Filterspitze aufgesetzt. Bei einem Abrauchversuch wurde festgestellt, daß im Falle der Verwendung eines Weichmachers, der 1,3-Butylenglykoldiacetat enthielt, ein besonders guter Geschmack und ein besonders gutes Aroma erhalten wurden.

	2341	5	686	Slripsel-	6	Harte	riiich
			gevticlit			24 Sld.
Tabelle I	Weichmacher			Wider
				stand		9.5
				gegen das	nach	8,3
			(g/Slünsel)	Lindringen	I Sid.	8.1
				von Luft		7.8
	ΑΠ		0,735	(mm HiO)	9.7	7.2
		Gew.-";	0.725		8,9	7.8
Beispiel Nr.	1,3-ButylenglykoI-diacelat		0,724	272	8,9
1	desgl.	4,5	0,749	268	8,8
2	desgl.	6,5	0,733	265	8,3	7.6
3	desgl.	7,2	0,751	259	8,2
4	desgl.	9,9		258
5	Mischung aus gleichen Mengen	13,8		261
6	1,3-ButylengIykoldiacetat	7,1	0.748		8.0	12.7
	und Triacetin					8.3
	Mischung aus 1,3-Butylenglykoi-			259		9.8
π I	diacetat und Triäthylenglykol-	8,3				8.5
	diacelat		0.677		!2,1	7.3
			0.735		10,5
Vergieichsbeispiel	- (kein Zusatz)		0,743		10
I	Triacetin	0	0,738	259	10
2	Triäthylenglykoldiacetat	8,0	0,740	253	10
3	Triäthylenglykoldipropional	6,3		258
4	Tetraäthylenglykoldipropionat	9.0	260
5	9.5

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Zigarettenfilters aus Celluloseacetatfasern, wobei man einen aus Celluloseacetatfasern bestehenden Strang öffnet, dem geöffneten Strang 1 bis 20 Gew.-⁰/), bezogen auf das Gewicht der Celluloseacetatfasern, eines Weichmachers zusetzt und den so behandelten geöffneten Strang zur Herstellung eines Filters zusammenfaßt, dadurch gekennzeichnet,

daß man einen Weichmacher einsetzt, der als Bestandteil einen Diacetat-, Dipropionat und/oder DibutyrateUer von 1,3-Butylenglykol enthält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Weichmacher in einer Menge von 3 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Celluloseacetatfasern, zusetzt.