DE2801211A1

DE2801211A1 - Verfahren zur herstellung von tabakfiltern

Info

Publication number: DE2801211A1
Application number: DE19782801211
Authority: DE
Inventors: Kohichi Kunimune; Susumu Tomioka
Original assignee: Chisso Corp
Current assignee: JNC Corp
Priority date: 1977-01-19
Filing date: 1978-01-12
Publication date: 1978-07-27
Also published as: DE2801211B2; FR2377775B1; FR2377775A1; GB1543905A; DE2801211C3; US4173504A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Tabakfiltern. Sie betrifft insbesondere ein Verfahren zur Herstellung von Tabakfiltern aus Faserbündeln, die durch Selbstverklebung von wärmeschmelzbaren Verbundfasern aus einer ersten Komponente aus Polypropylen und einer zweiten Komponente aus einem Äthylen-Vinylacetat-Copolymer stabilisiert sind.

Als Ausgangsmaterial für Tabakfilter sind bisher meistens

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Acetatfasern verwendet worden und in neuerer Zeit sind auch verschiedene Arten anderer Rohstoffe hierfür vorgeschlagen worden. Insbesondere haben Polyolefinfasern und zwar besonders Polypropylenfasern die Aufmerksamkeit auf sich gelenkt hinsichtlich der Absorptionsfähigkeit für Nikotin und Teer, der hydrophoben Eigenschaften und der Wirtschaftlichkeit. Es ist allgemein üblich, einen Klebstoff zum Verformen dieser Rohfasern und zum Stabilisieren der Form zu verwenden. Als Klebematerial wurde Triacetin für Acetatfasern und ein Vinylacetat-Polymer für Polyolefinfasern vorgeschlagen (siehe japanische Patentanmeldung 276/1971). Um solche Klebemittel zuzugeben, ist ein Verfahren entwickelt worden, bei dem man das Klebemittel in einem Lösungsmittel löst und in flüssiger Form aufsprüht, um eine einheitliche Verklebung zu erzielen. Eine solche Verfahrensweise benötigt nicht nur Raum zum Versprühen und eine Sprühvorrichtung, sondern ist auch wenig umweltfreundlich wegen des Lösungsmittels,und sollte deshalb vermieden werden. Um diesen Nachteil zu vermeiden, wurde versucht, ein Verfahren zu entwickeln, bei dem man den Kleber nicht in flüssiger Form sondern in Form eines Pulvers verwendete. Es ist jedoch recht schwierig, ein pulverförmiges Material gleichmässig einer Faseranordnung zuzugeben. Insbesondere bei Tabakfiltern wird gefordert, dass eine Gleichmässigkeit hinsichtlich der Härte, der Luftdurchlässigkeit und dergleichen streng gewahrt wird. In einem solchen Falle ist die Gleichmässigkeit der Verteilung des Klebematerials eine ausserordentlich wichtige Voraussetzung, aber es ist sehr schwierig, diese Forderung durch Zugabe eines pulverisierten Klebstoffes zu erfüllen.

Es ist ein Ziel der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Tabakfilters aufzuzeigen, bei dem man Faserbündel ohne

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die vorgenannten Nachteile verwenden kann, indem man Faserbündel durch Selbstverklebung von Verbundfasern, die wenigstens einen Teil der Faserbündel ausmachen, stabilisiert.

Es wurde festgestellt, dass beim Verspinnen eines Äthylen-Vinylacetat-Copolymer oder eines Derivates oder einer Mischung davon, welches selbst keine faserbildenden Fähigkeiten aufweist, zu Verbundfasern zusammen mit Polypropylen, so dass das Äthylen-Vinylacetat-Copolymer die Faseroberfläche bedeckt, und durch Anordnen der so gebildeten Verbundfasern zu Faserbündeln, gegebenenfalls zusammen mit anderen Fasern, und durch Entwicklung der Selbstklebeeigenschaften, die durch eine Wärmebehandlung erfolgt, die bei verhältnismässig niedrigen Temperaturen ohne schädliche Einwirkung auf die Form der Fasern ausgeführt werden kann, und durch Ausnutzung der Absorptionseigenschaften, die ein solches Copolymer aufweist, für Nikotin, Teer und andere Komponenten, die den Geruch oder den Geschmack nachteilig beeinflussen, Tabakfilter erhalten werden können, die eine gleichmässige Härte und Luftdurchdringbarkeit und einen überlegenen Rauchgeschmack entwickeln.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Tabakfiltern und ist dadurch gekennzeichnet, dass man Faserbündel bildet aus 20 bis 100 Gew.% Verbundfasern, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischfasern der Verbundfasern, und 80 bis 0 Gew.% anderen Fasern, dass man die Verbundfasern einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur aussetzt, die niedriger ist als der Schmelzpunkt der ersten Komponente und höher ist als der Schmelzpunkt der zweiten Komponente, und dass man die Faserbündel durch Selbstverkleben der zweiten

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Komponente stabilisiert, wobei die Verbundfasern eine Seitean-Seite- oder Mantel-Kern-Anordnung haben, und die erste Komponente im wesentlichen hauptsächlich aus kristallinem Polypropylen oder einem Propylen-Copolymer aus hauptsächlich Propylen besteht, und die zweite Komponente aus einem Polymer, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus (1) einem Äthylen-Vinylacetat-Copolymer mit einem Vinylacetatgehalt von 0,5 bis 18 Mol.%, bezogen auf die Gesamtmonomeren aus Vinylacetat und Äthylenkomponente, (2) einem Verseifungsprodukt des unter (1) genannten Äthylen-Vinylacetat-Copolymeren und (3) einem gemischten Polymer aus einem der vorgenannten Polymeren und Polyäthylen mit einem Gesamtgehalt an Vinylacetatkomponente und Vinylaikoholkomponente (nachfolgend als Vinylmonomerkomponente bezeichnet) von 0,5 Mol.% oder mehr, bezogen auf den Gesamtmonomergehalt des gemischten Polymer, wobei die zweite Komponente ein Umfangsverhältnis von 60 bis 100 % des Faserquerschnitts aufweist.

Nachfolgend werden die erfindungsgemäss verwendeten Verbundfasern und ein Verfahren zu deren Herstellung beschrieben.

Hinsichtlich des kristallinen Polypropylens, welches die erste Komponente bildet, können solche Sorten verwendet werden, wie sie allgemein für Fasern verwendet werden. Wegen der Begrenzung der Verspinnbarkeit eines solchen kristallinen Polypropylens, ist in diesem Fall eine Verstreckungsstufe im allgemeinen notwendig nach dem Schmelzextrudieren und der Aufnahmestufe. Wird ein kristallines Polypropylen mit einem Q-Wert von 3,5 oder weniger,das so mit einem organischen Peroxid oder dergleichen modifiziert wurde, dass es eine engere Molekulargewichtsverteilung aufweist (Q = τ~τ, wobei MW das Gewichtsdurchschnittsmolekulargewicht und MN

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das Zahlendurchschnittsmolekulargewicht ist) verwendet, so ist es möglich, ein Verzugverhältnis beim Aufnehmen und beim Verspinnen von 600 bis 3000 auszuwählen und selbst wenn das Verstrecken fortfällt, ist es möglich, Fasern mit einer Festigkeit in der Grössenordnung von 0,6 bis 3 g/d zu erhalten, was ausreicht für praktische Zwecke und wobei man die Schwierigkeiten der Verstreckungsstufe vermeiden kann.

Hinsichtlich des Schmelzflussgrades (oft abgekürzt als MFR; ASTM D-1238(L)) von Polypropylen, sind die üblichen, beim Verspinnen angewendeten auch hier geeignet. Polypropylen mit einem MFR von 1 bis 50, vorzugsweise 4 bis 20, wird wegen seiner Verspinnbarkeit verwendet.

Unter dem Begriff "Polypropylen" werden hier auch Copolymere von Propylen und geringere Mengen eines oder mehrerer anderer Monomeren, wie Alphaolefine, z.B. Äthylen oder Buten-1, verstanden. Solche Copolymere können in gleicher Weise wie ein Propylen-Homopolymer verwendet werden.

Hinsichtlich des als zweite Komponente verwendeten Äthylen-Vinylacetat-Copolymers, welches die niedrigerschmelzende Komponente der Verbundfaser ist, werden solche mit einem Vinylacetatgehalt von 0,5 bis 18 Mol.% (etwa 1,5 bis 40 Gew.%) und vorzugsweise solche mit 1 bis 10 Mol.% verwendet. Solche mit einem hohen Anteil an Vinylacetat werden hinsichtlich der Schmelzpunktserniedrigung der zweiten Komponente und der Erhöhung der Klebekraft bevorzugt. Falls der Gehalt zu hoch wird, wird der Schmelzpunkt des Copolymeren zu niedrig und es ergibt sich eine Erhöhung der Klebeeigenschaften, welches die Handhabung und Anwendung des Materials zur Bildung von Faseroberflächen schwierig macht. Falls der Anteil

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an Vinylacetat zu niedrig ist, ist die schmelzpunktserniedrigende Wirkung, die verbunden ist mit der Eigenschaft der Wärmeverschmelzbarkeit, nicht ausreichend. Indem man die Vinylacetatkomponente in dem vorgenannten Bereich auswählt, kann der Schmelzpunkt des Copolymeren im Bereich von etwa 5O°C bis etwa 11O⁰C variiert werden. Hinsichtlich der Grosse des Copolymer-Moleküls können solche mit einem beachtlichen Bereich verwendet werden, aber falls der Schmelzindex (oftmals abgekürzt als MI, ASTM D-1238(E)), weniger als 1 beträgt, wird die Vermischbarkeit des Copolymeren mit Äthylen schlecht und bei einem MI von grosser als 50, bilden sich körnchenförmige Abscheidungen aus zersetztem oder abgebautem Harz. Infolgedessen wird bevorzugt, solche Bereiche zu vermeiden.

Das vorerwähnte Äthylen-Vinylacetat-Copolymer (nachfolgend oftmals abgekürzt als EVA) kann so wie es ist, d.h. ohne Verseifung, verwendet werden, aber vorzugsweise werden in ähnlicher Weise solche verwendet, bei denen ein gewünschter Anteil im Bereich von 0 bis 100 % einschliesslich 100 % (nachfolgend oft bezeichnet als verseiftes EVA) liegt.

Das erwähnte EVA oder verseifte EVA kann als Gesamtteil der zweiten Komponente verwendet werden, aber ebenso können auch solche, die mit Polyäthylen vermischt sind, verwendet werden. Als ein Polyäthylen kann man entweder handelsübliches Polyäthylen, wie ein hochdichtes Polyäthylen, das nach einem Niederdruckverfahren hergestellt wurde, niedrigdichtes Polyäthylen, das nach einem Hochdruckverfahren hergestellt wurde, oder ein Äthylen-Copolymer mittlerer Dichte und eine geringe Menge eines Alphaolefins, das nach einem Mitteldruckverfahren hergestellt wurde, verwenden. Es ist möglich,

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die physikalischen Eigenschaften der Verbundfasern, wie den Schmelzpunkt, die Härte, die Handhabung und dergleichen, durch eine geeignete Auswahl eines solchen Polyäthylens zu beeinflussen.

Hinsichtlich des Mischungsverhältnisses von EVA oder verseiftem EVA mit Polyäthylen ist die Klebkraft ausreichend, solange der Gesamtmonomergehalt der Vinylacetatkomponente und Vinylalkoholkomponente (die beiden Komponenten werden nachfolgend häufig als Vinylmonomerkomponenten bezeichnet) in dem Mischpolymeren 0,5 Mol.% oder mehr oder vorzugsweise 1 % oder mehr, bezogen auf den Gesamtgehalt der das Mischpolymer ausmachenden Monomeren, d.h. der Summe der Monomerkomponenten aus EVA oder verseiftem EVA und Polyäthylen, beträgt, um die Wärmeverschmelzbarkeitseigenschaften der zweiten Komponente aufrecht zu erhalten. Der Schmelzpunkt der zweiten Komponente kann somit im Bereich von etwa 50 C eingestellt werden, welches der niedrigste Schmelzpunkt von EVA ist, bis etwa 130°C, welches nahe dem Schmelzpunkt eines hochdichten Polyäthylens liegt. Es macht nichts aus, wenn eine geringe Menge an Titandioxid, Kieselgel oder dergleichen in die Verbundkomponente eingemischt wird.

Der Schmelzindex (MI) der zweiten Komponente der Verbundfaser liegt vorzugsweise im Bereich von 1 bis 50, insbesondere 10 bis 30, hinsichtlich der Verspinnbarkeit der Verbundfaser, auch falls eine Abmischung mit Polyäthylen vorliegt, in ähnlicher Weise, wie dies bei einem 100 %-igen Copolymer der Fall ist.

Das Verbundverhältnis der ersten zu der zweiten Komponente

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liegt vorzugsweise im Bereich von 30:70 bis 70:30, um die Verspinnbarkeit und das Umfangsverhältnis der zweiten
Komponente im richtigen Bereich zu halten.

Zur Herstellung der Verbundfasern gemäss der Erfindung kann eine übliche Spinnvorrichtung für Verbundfasern verwendet werden. Die Schmelzspinntemperatur liegt vorzugsweise im Bereich von 200 bis 35O°C und insbesondere 230 bis 300⁰C an der Stelle der ersten Komponente, und im Bereich von 180
bis 28O°C und vorzugsweise im Bereich von 200 bis 25O°C im Bereich der zweiten Komponente.

Man kann nach den üblichen Spinnverfahren zur Herstellung von Verbundfasern eine Seite-an-Seite-Anordnung oder eine Mantel-Kern-Anordnung mit einem umfangsverhältnis des Paserquer Schnitts der zweiten Komponente von wenigstens 60 % vornehmen. Das vorerwähnte Umfangsverhältnis des Faserquerschnitts liegt vorzugsweise bei 70 % oder mehr. Falls es weniger als 60 % beträgt, ist die Berührungsfläche der zweiten Komponente an den Berührungspunkten der Fasern zu gering und man erhält keine ausreichende Klebkraft. Extrudierte Polymere werden mit einem Verzugsverhältnis von 100 bis 300 aufgewickelt und die entstehenden unverstreckten Verbundfasern werden dann um das 2- bis 6-fache ihrer ursprünglichen Länge bei Temperaturen zwischen Umgebungstemperatur bis ca. 100°C verstreckt. Verwendet man ein Polypropylen mit einem Q-Wert von 3,5 oder weniger, so ist es möglich, das Verzugsverhältnis in dem Bereich von 600 bis 3000 beim Aufnehmen während des Spinnens einzustellen und die Verstreckungsstufe kann fortgelassen werden.

Wird eine Verstreckungsstufe durchgeführt, dann haben die

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entstehenden Fasern im allgemeinen Kräusel und den Kräuselgrad kann man mittels der Streckbedingungen einstellen. Wenn kein Verstrecken durchgeführt wird, haben die Fasern keine wesentlichen Kräuselanteile. Gegebenenfalls kann man beide Arten dieser Fasern mechanisch kräuseln. Vorzugsweise werden Kräusel von etwa 15 bis 40 Wellen pro 25 mm angewendet, wobei die Zahl der Kräusel proportional geringer werden kann mit der Abnahme des Mischungsverhältnisses der Verbundfasern.

Das Denier wird im Bereich von 2 bis 10 ausgewählt, aber ein niedrigeres Denier als 3,5 wird besonders bevorzugt.

Die so erhaltenen Verbundfasern werden häufig verwendet, nachdem man sie auf Längen von 3 6 bis 102 mm geschnitten hat, aber die Fasern können auch als solche in Form eines Taus oder Kabels verwendet werden.

Die so erhaltenen Verbundfasern werden zu Faserbündeln verarbeitet alleine oder als Mischungen mit anderen Fasern. Das Mischverhältnis der Verbundfasern soll wenigstens 20 Gew.% ausmachen. Falls das Mischungsverhältnis geringer ist, wird die Festigkeit, die man durch die Verklebung erzielt, unbefriedigend. Als andere Fasern können zusätzlich zu den Acetatfasern die man bisher schon verwendet hat, ganz breit Polyolefinfasern verwendet werden, wie Polypropylenfasern, die eine gute Absorptionsfähigkeit für Nikotin und Teer und dergleichen haben, und andere Arten von synthetischen Fasern, sowie auch Rayon und dergleichen. Solche anderen Fasern werden geschnitten zu Längen von 36 bis 102 mmm verwendet oder in Form eines Taus von langen Fasern.

Beim Vermischen von Verbundfasern mit anderen Fasern kann

- 14 -

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man im Falle von Stapelfasern eine gleichförmige Mischung leicht auf verschiedene Art und Weise unter Verwendung üblicher Mischvorrichtungen, wie sie ausschliesslich für Stapelfasern verwendet werden, erzielen oder indem man die Mischungen durch eine Cardiervorrichtung einmal leitet oder vorzugsweise zwei- oder mehrmals. Wenn beide Pasern in Form von Tauen verwendet werden, werden sie durch einen Tauöffner geleitet und die geöffneten Fasern werden aufeinandergelegt. Eine gleichförmige Vermischung kann man leicht erzielen, indem man die vorgenannte Verfahrensweise wiederholt. Werden die Tabakfilter aus den Verbundfasern allein gebildet, so braucht nicht erwähnt zu werden, dass, sofern das Ausrichten der Fasern allein durch Cardieren erzielt werden kann, eine solche Mischverfahrensweise nicht erforderlich ist.

Nachdem man die so erhaltenen Faserbündel einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur unterworfen hat, die höher ist als der Schmelzpunkt der zweiten Komponente und niedriger als der Schmelzpunkt der ersten Komponente, und man anschliessend abkühlen gelassen hat, können die erfindungsgemässen Tabakfilter erhalten werden. Falls erforderlich, ist es möglich, feste Pulver, wie Aktivkohle, Kaseinpulver, Kieselgel und dergleichen, in die Faserbündel im voraus einzumischen, so dass sie zur Zeit der Wärmebehandlung an die zweite Komponente anhaften.

Beim erfindungsgemässen Verfahren wird die zweite Komponente der Verbundfasern zum Schmelzen gebracht und eine Schmelzverbindung tritt an den Kreuzungs-Kontaktpunkten der Verbundfasern ein und da die Wärmebehandlungstemperatür so ausgewählt werden kann, dass sie erheblich niedriger ist als

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der Schmelzpunkt von Polypropylen als die erste Komponente, wird die Faserform beibehalten, so wie sie ist, und wegen der gleichmässigen Verteilung der Verbundfasern in den Faserbündeln durch eine vorausgehende ausreichend gute Vermischung, können Faserbündel viel besser stabilisiert werden infolge der gleichmässigen Verteilung der Kontaktpunkte im Vergleich zu der Arbeitsweise, bei welcher man als Klebematerial ein Pulver anwendet, und da die Kontaktpunkte nur Punkte sind und nicht die leeren Stellen besetzen, ist die Härte gleichmässig und der Druckabfall ist niedriger und der Rauch fliesst durch das gesamte Filter. Darüber hinaus kann ein solches Verfahren verhältnismässig einfacher durchgeführt werden als bei Verwendung eines flüssigen Klebematerials . Da kein Lösungsmittel verwendet wird, treten auch alle die Schwierigkeiten, die durch ein solches Lösungsmittel bedingt sind, nicht auf.

Die folgenden Beispiele beschreiben die Erfindung ohne diese zu limitieren.

In diesen Beispielen wird die Herstellung der Tabakfilter und die Prüfung ihres Verhaltens, wie nachfolgend beschrieben, durchgeführt.

Bahnen oder Taue (die letzteren in ausgebreiteter Form) der zu prüfenden Verbundfasern allein oder in Abmischung mit anderen Fasern, werden auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt und nach Schmelzen der zweiten Komponente werden die Fasern zu Bündeln gesammelt und einer Zigarettenfilter-Herstellungsmaschine zugeführt, wo sie zu Filterstopfen mit einem Durchmesser von 7,9 mm durch Umwickeln mittels Papiers

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verarbeitet werden. Wenn man diese Stopfen zu Stücken mit einer Länge von 17 mm geschnitten hat, wird die Härte und der Druckabfall gemessen. Unter Verwendung von Haftstreifen aus Hydratzellulose werden die Pfropfen an einem Ende einer Zigarette festgemacht und so am Ende abgeschnitten, dass sie eine enge Berührung haben und dann misst man die Entfernung von Nikotin und Teer und bewertet den Rauchgeschmack. Die Härte, der Druckabfall und der Prozentsatz der Entfernung von Nikotin und Teer werden mit einer automatischen Rauchvorrichtung gemessen, wie sie für die Prüfung der Qualität von Filterpfropfen von der Japan Monopoly Corporation vorgeschrieben ist. Bei einer Art wurde die Messung durchgeführt, indem man 20 Stücke verwendete und ein Durchschnittswert pro Einzelstück wurde ermittelt. Für die Messung der Festigkeit wurde ungefähr in der Mitte der langer als 5 cm grossen Filterpfropfen eine dünne Platte mit einer Breite von 12 mm angebracht und mit einem Gewicht von 350 g 10 Minuten belastet. Die 10-fache Verminderung der Höhe (Längsdurchmesser) wurde als Wert für die Festigkeit verwendet. Für die Beurteilung beim Rauchtest wurden 10 Personen unter Rauchern ausgesucht (Raucher, die mehr als 30 Zigaretten am Tag rauchen) und die Filter wurden an die bevorzugten Tabakarten angebracht (2 Personen rauchten "Cherry", 3 Personen rauchten "Seven Star", vier Personen rauchten "Highlight" und 1 Person rauchte "Piece") und diese Personen liess man die Bewertung in fünf Stufen vornehmen und die Bewertungen wurden in Noten umgerechnet. Die Noten, die jede Person gegeben hatte wurden zusammengezählt und die erhaltenen Ergebnisse in 5 Grade aufgeteilt und als Symbol für die Bewertung des Rauchgeschmacks des Filters verwendet.

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Tabelle 1

besser als übliches Produkt

gleiche Bewertung wie bei einem üblichen

Produkt

etwas schlechter als übrige Produkte

reizender Geschmack (gleiche Bewertung wie im Vergleichsversuch 1) schlechter als Vergleichsbeispiel 1

Tabelle 2

Summe der Noten von 10 Personen

Symbole der Bewertung in dem Rauchertest

45-50 35-44 25-34 15-24

weniger als

^ 0

xx

- 18 -

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_ 1 Q _

Beispiel 1

Als erste Komponente wurde kristallines Polypropylen (MFR 6) und als zweite Komponente ein Äthylen-Vinylacetat-Copolymer, enthaltend 3,5 Mol.% Vinylacetat (MI 20, Schmelzpunkt 103°C) verwendet. Nach dem Schmelzen der ersten Komponente bei 300 C und der zweiten Komponente bei 200 C wurde das Verbundspinnen durchgeführt mit einem Verhältnis von 50:50 unter Verwendung einer Verbundfaser-Spinnvorrichtung. Die erhaltenen ungestreckten Fasern wurden bei Raumtemperatur um das 3-fache ihrer ursprünglichen Länge gestreckt, wobei man Stränge mit einem Denier von 3,Od pro Faser und einen Gesamtdenier von 33.600 d erhielt,und die Zahl der sterischen Kräusel betrug 32 Wellungen pro 25 mm. Das Umfangsverhältnis des Faserquerschnitts der ersten Komponente bei einem Faden betrug 15 %. Die Stränge wurden im ausgebreiteten Zustand auf 11O⁰C erhitzt und die Herstellung der Filter und verschiedene Arten von Prüfungen wurden in der vorher angegebenen Weise durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabellen 3 und 4 angegeben. Darüber hinaus wurde das Verhalten von üblichen Tabakfiltern (bei denen Zelluloseacetatfasern verwendet werden) gleichzeitig für Vergleichszwecke geprüft.

In den folgenden Beispielen 2 bis 14 und in den Vergleichsversuchen 1 bis 6 wird die Herstellung der Verbundfasern und die Herstellung der Tabakfilter, die aus den Verbundfasern alleine oder Mischungen von Verbundfasern mit anderen Fasern bestehen und zahlreiche Prüfmethoden nach der Verfahrensweise des Beispiels 1 beschrieben. Die Ergebnisse dieser Beispiele sind in Tabelle 3 (Herstellung der Verbundfasern) und Tabelle 4 (Herstellung und Verhalten der Tabakfilter)

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beschrieben, aber es werden immer nur Teilbeschreibungen im Anschluss daran gegeben.

Vergleichsversuch 1

Anstelle einer Verbundfaser wurden Filterpfropfen aus Strängen aus gewöhnlichen Fasern aus 100 % Polypropylen hergestellt, mit der gleichen Komponente, welche die erste Komponente des Beispiels 1 war.

Beispiele 2 und 3 und Vergleichsversuche 2 und 3

Durch Veränderung des Vinylacetatgehaltes in der zweiten Komponente wurde der Einfluss auf die Wirksamkeit überprüft. In den Beispielen 2 und 3 sind die Anteile in der Nähe der unteren bzw. der oberen Grenze. In beiden Fällen war das Verhalten der Tabakfilter gut. Im Falle des Vergleichsversuches 2 war der Anteil zu gering und im Falle des Vergleichsversuchs 3 war der Anteil zu hoch und in beiden Fällen war das Spinnen nicht gut möglich.

Beispiel 4

In diesem Beispiel wurde ein verseiftes EVA mit einem Verseifungsgrad von 80 % als zweite Komponente verwendet.

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Beispiel 5 und Vergleichsversuch 4

Durch Veränderung des Umfangsverhältnisses des Faserquerschnitts der zweiten Komponente wurde die Auswirkung auf das Verhalten der Tabakfilter verglichen.

Beispiel 6

Hier wurden Verbundfasern verwendet, die erhalten worden sind durch Verbundspinnen einer ersten Komponente und einer zweiten Komponente in einer konzentrischen Mantel und Kernanordnung.

Beispiel 7 und Vergleichsversuch 5

Die gleichen Verbundfasern, wie bei Beispiel 6, wurden in geschnittener Form verwendet. Unter Verwendung von Reyon-Stapelfasern als andere Faser und durch Variieren des Mischungsverhältnisses wurden Tabakfilter hergestellt und deren Verhalten geprüft.

Beispiel 8

Verbundfasern, die erhalten worden sind durch Verbundspinnen einer ersten Komponente und einer zweiten Komponente nach einer exzentrischen Mantel-Kern-Anordnung, wurden hier verwendet.

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Beispiel 9

Ein Polypropylen mit einem Q-Wert von 2,6 wurde als erste Komponente beim Verbundspinnen verwendet. Das Aufnehmen erfolgte mit einem Zugverhältnis von 880. Tabakfilter wurden hergestellt, ohne Verstrecken der Faser aber nach mechanischem Einbringen von Kräuseln.

Beispiel 10 und Vergleichsversuch 6

Miteinander verglichen wurde ein Fall, bei dem die Verbundfasern (die gleichen Verbundfasern wie in Beispiel 1, aber in geschnittener Form) mit Acetat-Stapelfasern vermischt waren, mit einem Fall, bei dem Polyäthylenpulver als Klebematerial zugegeben worden war.

Obwohl das Polyäthylenpulver so gleichförmig wie möglich im Vergleichsversuch 6 aufgesprüht wurde, wurde eine breite Verteilung der Bewertungen für das Verhalten des Filters beobachtet, bei jedem Filtertyp, der unter Verwendung von Polyäthylenpulver erhalten worden war. Beispielsweise betrug die Schwankungsbreite hinsichtlich der gemessenen Werte für die Festigkeit der Filter (20 Stücke) die folgende.

Minimalwert Maximalwert Durchschnxttswert

Beispiel 10 5,1 5,5 5,3

Vergleichsversuch 6 4,3 20,1 10,5

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Durch Aufbrechen der Filter nach dem Rauchen wurde die Verunreinigung mit Teer und dergleichen untersucht. Die Filter des Beispiels 10 waren nahezu gleichmässig über das gesamte Filter verfärbt, aber die Filter des Vergleichsversuchs 6 zeigten eine Nichtexnheitlxchkeit hinsichtlich der Tiefe und der Helligkeit der Farben.

Beispiel 11

In diesem Beispiel wird eine Verbundfaser verwendet, bei welcher Polyäthylen in der zweiten Komponente vermischt ist.

Beispiel 12

In diesem Beispiel wird eine Verbundfaser verwendet, bei welcher 0,6 Gew.% Titandioxid in der zweiten Komponente eingemischt sind.

Beispiel 13

In diesem Beispiel wurde Aktivkohle mit einer Teilchengrösse von 0,8 bis 0,4 mm in einer Menge von 0,4 g/m auf das Faserbündel verteilt,bevor das Faserbündel erhitzt wurde und die Aktivkohle blieb durch die Wärmebehandlung daran haften·

Beispiel 14

Durch Aufeinanderlegen von 17.000 Denier Strängen, die erhalten

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wurden aus dem gleichen Rohmaterial und unter Verwendung der gleichen Spinnbedingungen wie in Beispiel 4, und 17.000 Denier Strängen von üblichen Fasern aus Polypropylen (mit einem Denier von 3 pro Einzelfaser und mit mechanischen Kräuseln von 17 Wellungen pro 25 mm) wurden Tabakfilter hergestellt nach einer Wärmebehandlung und dem Sammeln zu Faserbündeln.

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Tabelle 3 (Herstellung der Verbundfasern)

CO O (O OO Ca) O "^. O ·<! O to

	Ausgangsharz	(V gr	zweite Komponente	F (⁰C)	EVA)	Poly äthylen	Spinnbedingungen	Schmelztemperatur (⁰C)	zweite Kompo nente	Verbundver hältnis erste Kompo nente : zweite Kom ponente	Verbund spinnver fahren
Bei spiel 1	1.Kom ponente (PP) MFR	EVA (verseiftes	103	MI	-	erste Kompo nente	200	50:50	Seite-an Seite-An ordnung
Ver gleichs- versuch 1	6	Vinyl- acetat- gehalt (Mol.%)	D %)	20		300
Bei spiel 2	Il	3,5	108		-	300	200	50:50 .	Seite-an Seite-An ordnung
Ver gleichs- versuch 2	Il	(PP 10	109	20		300	Il	„	Il
Bei spiel 3	„	ι,ο	5O	„	_	Il	Il	Il	Il
Ver gleichs- versuch 3	Il	0,4	45	Il		Il	Il	Il	Il
Bei spiel 4	Il	17,8	106	Il	-	„	Il	Il	Il
20	17	Il
12,2* erseifungs ad 80 %)

NJ

ro co CD

IV)

Tabelle 3 (Herstellung der Verbundfasern)

1

Bei

Ausgangsharz

zweite

Komponente

3,5

spiel 9 (Q-Wert 2,6)

F

EVA)

Poly

Spinnbedingungen

Schmelztemperatur (⁰C)

zweite

Verbundver

Verbund

Il

I

ro

NJ
σι

spiel 5

1.Kom

(°C)

äthylen

Kompo

hältnis

spinnver

NJ
Ui

•co

ponente

nente

erste Kompo

fahren ·

I

O

Ver

(PP)

EVA (verseiftes

MI

erste

nente :

Il

NJ

gleichs-

MFR

Kompo

zweite Kom

exzentri

i

versuch 4

73

nente

ponente

sche Mantel-

—ι

Bei

Vinyl-

-

Kern-Anord

spiel 6

acetat-

190

nung

gehalt

15

Seite-an

(Mol.%)

75

50:50

Seite-An

Bei

8

-

290

ordnung

spiel 7

10

53

11

OO
r-\

Ver

10

-

CO

gleichs-

Il

It

ti

OO

versuch 5

10

20

11

konzentri

CO
ο

Bei

"

Il

60:40

sche Mantel-

spiel 8

10

-

Il

Kern-Anord

O

15

Il

nung

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Il

to

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-

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Il

11

Il

11

Il

-

Il

M

f|

103

Il

-

II

"

Il

200

Ii

20

50:50

6

300

Tabelle 3 (Herstellung der Verbundfasern)

Bei
spiel 10

Ausgangsharz

zweite Komponente

F
(°C)

MI

4)

Poly
äthylen

Spinnbedingungen

Schmelztemperatur (⁰C)

zweite
Kompo
nente

Verbundver-
hältnis
erste Kompo
nente :
zweite Kom
ponente

Verbund
spinnver
fahren

Ver-
gleichs-
versuch 6

1.Kom
ponente
(PP)
MFR

EVA (verseiftes EVA)

eispiel

D

erste
Kompo
nente

Bei
spiel 11

(gleict

Vinyl-
acetat-
gehalt
(Mol.'%)

Bei
spiel 12

ι wie in B

90

2O

Mischver
hältnis
mit einem
niedrig
dichten
Produkt
75 %

200

50:50

Seite-an
Seite-An
ordnung

809

Bei
spiel 13

6

Il

300

11

Il

ti

830/

Bei
spiel 14

Il

7,5

Il

Ii

J.

Il

11

0702

Il

It

ispiel

Il

(gleich

wie in Be

Tabelle 3 (Fortsetzung)

	Streckbedingungen	Streck verhält nis	Verbundfaser	Denier (d)	Anzahl der Kräusel** (Wellungen/ 25 mm)	Zweite Kompo nente Umfangsverhält- nis des Faser querschnitts (%)
Bei spiel 1	Tempera tur (⁰C)	3,0	3,0	32 (sterisch)	85
Ver gleichs- versuch 1	25	4,0	3,0	20 (planar)	0
Bei spiel 2	80	3,0	3,0	38 (sterisch)	83
Ver gleichs- versuch 2	25	Il	„	40 (" )	82
Bei spiel 3	„	2,8	5,4	15 (" )	89
Ver gleichs- versuch 3	It
Bei spiel 4		3,0	3,0	35 (sterisch)	81
Bei spiel 5	25	3,5	11	42 (" )	70
Ver gleichs- versuch 4	ff	„	11	47 (" )	55
Bei spiel 6	Il	4,0	11	14 (" )	100
Bei spiel 7	4O	ti	Il	Il	..
Ver gleichs- versuch 5	Il	■■	Il	11	fl
Il

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Tabelle 3 (Fortsetzung)

	Streckbedingungen	Streck verhält nis	Verbundfaser	Denier (d)	Anzahl der Kräusel** (Wellungen/ 25 Dm)	Zweite Kompo nente Umfangsverhält- nis des Faser querschnitts (%)
Bei spiel 8	Tempera tur (⁰C)	4,0	3,0	2O (sterisch)	97
Bei spiel 9	4O	reckung)	2,7	15 (planar)	87
Bei spiel 10	(keine St
Ver gleichs- versuch 6
Bei spiel 11		3,0	4,0	35 (sterisch)	83
Bei spiel 12	25	II	Il	¹¹ (" )	II
Bei spiel 13	11	11	Il	¹¹ (" )	M
Bei spiel 14	Il

* %-Wert ist Gesamt-Mol.% Vinylmonomer (Vinylacetat und Cinylalkohol)

f* Hier bedeutet sterisch eine dreidimensionale Kräuselung und planar eine mechanische Zick-Zack-Kräuselung

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Tabelle 4 (Herstellung der Tabakfilter und deren Verhalten)

oo O CD CO CO

-J

	Bedingungen der Tabakfilterherstellung	Misch verhält nis (Gew.%)	Andere Faser	Misch verhält nis (Gew.%)	Gesamt- deni.er (d)	Tempe ratur der Wärme behand lung (⁰C)	Verhalten der Tabakfiltei	Festig keit (mmxlo)	Druck abfall mm HO	Verhältnis der Entfernung	Teer	Rauch ge schmack
Handels übliches Produkt (verwen detes Acetat)	Verbundfaser	-	Art	-	-	-	Ge wicht (g/ 17 mm)	6,0	56	Niko tin	35	O
Bei spiel 1	Form	100	-	0	33.6OO	110	0,120	8,3	60	27	47	Θ
Ver gleichs- versuch 1	-	Il	-	Il	39.000	165	0,082	3,4	55	36	36	X
Bei spiel 2	Tau	Il		Il	33.700	120	0,088	6,2	57	28	51	O
Ver gleichs- versuch 2	Tau (PP Fasern)	Il	-	Il	11	Il	0,087	4,3	54	40	48
Bei spiel 3	Tau	Il		Il	42.000	80	0,090	9,1	59	40	34	0^s
Ver gleichs- versuch 3	Il	-	-	-	-	-	0,097	-	-	28	-
Il	—	-		-
_

CO

Tabelle 4 (Herstellung der Tabakfilter und deren Verhalten)

	Bei spiel 4	Bedingungen	Misch- verhält- nLs (Gew.%)	der Tabakfilterherstellung	Misch verhält nis (Gew.%)	Gesamt- denier (d)	Tempe ratur der Wärme behand lung (⁰C)	Verhalten der Tabakfilter	Festig keit (mmxlO)	Druck abfall mm H„0	Verhältnis der Entfernung	Teer	Rauch ge schmack
	Bei spiel 5	Verbundfaser	100	Andere Faser	0	33.600	120	Ge wicht (g/ 17 mm)	6,3	58	Niko tin	47	o i
	Ver gleichs versuch 4 Bei spiel 6	Form	Il	Art	■■	33.000	90	0,084	6,0	57	37	55	ο I
	Bei spiel 7	Tau	Il It	—	Il It	Il 42.OOO	Il 70	0,089	4,5 12,5	55 84	42	54 35	I Δ
OO	Ver gleichs- versuch 5	Il	20	-	80 J	-	70	0,095 0,092	4,7	57	45 28	40	O
CD OO	Bei spiel 8	Il Il	15	-	85		ti	0,130	4,0	57	31	40	A
30/0702	Bei spiel 9	51 mm	1OO	Rayon 2dx51mm Kräuselung 15 Wellun- gen/25 mm	0	42.000	70	0,127	10,6	72	32	37	O
	Il	It		■·	49.000	110	0,091	8,8	62	28	37
	Tau	_		0,090		29
	. Il	-

Tabelle 4 (Herstellung der Tabakfilter und deren Verhalten)

oo O CO

cr> ο

	Bedingungen	Misch- verhält- nLs (Gew.%)	der Tabakfilterherstellung	Misch verhält nis (Gew.%)	Gesamt— deni.er (d)	Tempe-·· ratur der Wärme behand lung (⁰C)	Verhalten der Tabakfilter	Festig keit (mmxlO)	Druck abfall mm HO	Verhältnis- der Entfernung	Teer	Rauch- ge- schmack
Bei spiel 10	Verbundfaser	30	Andere Faser	70 ig 1- 1	-	110	Ge-' wicht (g/ 17 mm)	5,3	50	Niko tin	40	O
Ver gleichs- versuch 6	Form	risiertes aylen	Art	Il	-	130	0,117	10,5	92	30	29	Δ
Bei spiel 11	51 mm	100	Acetat 3dx51mm Kräuselur 20 We llur gen/ 2 5 mi	0	33.600	120	0,133	8,5	60	22	47	O
Bei spiel 12	(pulve Polyät 30 %)	Il	Il	It	11	Il	0,084	8,5	61	37	46	O
Bei spiel 13	Tau	Il	-	Il	Il	Il	0,087	9,1	74	37	53
Bei spiel 14		I) 5O	-	50	34.000	120	0,O96	5,5	57	45	45	O
	-		0,087		36
Tau (17.000	Polypro- pylentau (17.00Od)

UJ

ro co CD

Claims

PATENTANSPRÜCHE

.) Verfahren zur Herstellung von Tabakfiltern, dadurch gekennzeichnet , dass man ein Faserbündel bildet aus 20 bis 100 Gew.% Verbundfasern und 80 bis O % anderen Fasern, bezogen auf die Gesamtmenge an gemischten Fasern aus den Verbundfasern und den anderen Fasern, dass man die Verbundfasern einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur unterwirft, die niedriger ist als der Schmelzpunkt der ersten Komponente und höher als der Schmelzpunkt der zweiten Komponente und das Faserbündel durch Selbstverklebung der zweiten Komponente stabilisiert, wobei die Verbundfasern eine Seite-anSeite- oder Mantel-Kern-Anordnung haben und die erste Komponente hauptsächlich aus kristallinem Polypropylen oder einem hauptsächlich aus Propylen bestehenden Copolymer

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28ÜI2I1

des Propylens besteht und die zweite Komponente aus einem Polymeren, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus (1) einem Äthylen-Vinylacetat-Copolymer mit einem Vinylacetatgehalt von 0,5 bis 18 Mol.%, bezogen auf die Gesamtmonomeren aus der Vxnylacetatkomponente und der Äthylenkomponente, (2) einem Verseifungsprodukt des Äthylen-Vinylacetat-Copolymer (1) und (3) einem gemischten Polymer aus einem der vorgenannten Polymeren mit Polyäthylen, wobei der Gesamtgehalt an Vinylacetat-Komponente und Vinylalkohol-Komponente (letztere als Vinylmonomer-Komponente bezeichnet) 0,5 Mol.% oder mehr beträgt, bezogen auf den Gesamtmonomergehalt des gemischten Polymers, wobei die genannte zweite Komponente ein Umfangsverhältnis von 60 bis 100 % des Faserquerschnitts hat.
2. Verfahren zur Herstellung von Tabakfiltern gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass man als Verbundfasern solche verwendet, bei denen die zweite Komponente einen Vinylmonomergehalt von 1 Mol.% oder mehr, bezogen auf das Gewicht des Gesamtmonomergehaltes der zweiten Komponente, hat.
3. Verfahren zur Herstellung von Tabakfiltern gemäss Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , dass man eine Verbundfaser verwendet, in welcher die zweite Komponente ein verseiftes Äthylen-Vinyl-Copolymer ist mit einem beliebigen Verseifungsgrad bis zu 100 %.
4. Verfahren zur Herstellung von Tabakfiltern gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass man

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Verbundfasern verwendet, in welchen die erste Komponente ein Propylen-Copolymer ist, das aus Propylen und einer kleinen Menge Äthylen oder Buten-1 aufgebaut ist.
5. Verfahren zur Herstellung von Tabakfiltern gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass das Polypropylen der ersten Komponente der Verbundfasern

MW

einen Q-Wert (Q = —, wobei MW das Gewichtsdurchschnittsmolekulargewicht und MN das Zahlendurchschnittsmolekulargewicht bedeutet) von 3,5 oder weniger hat und die Verbundfaser nicht verstreckt worden ist.
6. Verfahren zur Herstellung von Tabakfiltern gemäss Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , dass man eine Verbundfaser verweäet, mit einem Umfangsverhältnis der zweiten Komponente zum Faserquerschnitt von 70 % oder mehr.
7. Verfahren zur Herstellung von Tabakfiltern gemäss Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , dass man als Verbundfasern Stapelfasern verwendet mit einer Kräuselanzahl von 15 bis 40 Wellungen pro 25 mm, einem Denier von 3,5 oder weniger und einer Faserlänge von 36 bis 102 mm.
8. Verfahren zur Herstellung von Tabakfiltern gemäss Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , dass Kabel von langen Fasern mit einer Anzahl der Kräuselungen von 15 bis 40 Wellungen pro 25 mm und einem Denier von 3,5 oder weniger als Verbundfasern verwendet werden.

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9. Verfahren zur Herstellung von Tabakfiltern gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass Acetatfasern, Polyolefinfasern oder Reyon in Form von kurzen Fasern mit einer Länge von 36 bis 102 mm für die anderen Fasern verwendet werden.

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