DE3005793C2

DE3005793C2 - Hochporöses Filterpapier und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE3005793C2
Application number: DE19803005793
Authority: DE
Inventors: Hermann Dipl.-Phys. 7562 Gernsbach Müller
Original assignee: Schoeller und Hoesch GmbH
Current assignee: Papierfabrik Schoeller and Hoesch GmbH
Priority date: 1980-02-15
Filing date: 1980-02-15
Publication date: 1985-05-02
Also published as: DE3005793A1

Description

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lung der Erhebungen, da dadurch gegenüber dem aus lieh. Papier mit wesentlich höherer Luftdurchlässigkeit,

der DE-OS 27 50 590 bekannten Filterpapier die Gleich- z.B. 10—700 l/Minute/10 cm² bei einer Druckdifferenz

mäßigkeit der mechanischen Festigkeit und der Porosi- von 980 Pa (100 mm Ws), einzusetzen. Durch den Auf-

tät über die Fläche verbessert wird. Rasterartig heißt, druck des Schmelzklebers durch die geheizte Tiefdruck-

daß die Erhebungen über das Papier bzw. Grundgerüst s walze ist es auch möglich, gezielt 50—80% der Grund-

etwa gleichmäßig verteilt sind. Die Erhebungen sind et- porösität des Papiers zu erhalten,

wa im gleichen Abstand voneinander angeordnet Diese Der Auftrag des Schmelzklebers mit Hilfe der geheiz-

Anordnung trägt, wie dargelegt, zu einer gleichmäßigen ten Rastertiefdrudcwalze hat ferner den Vorteil einer

erhöhten mechanischen Festigkeit und Porosität sowie genaueren Einhaltung des Auftrages von etwa ±2%

erhöhten Homogenität bei. io gegenüber dem Mittelwert, wobei bei einer Zugabe der

Vorzugsweise beträgt der Gewichtsanteil des Kunst- Heißsiegelfaser innerhalb der Papiermaschine eine Mit-

stoffmaterials 10—50 Gew.-%. Dadurch wird einerseits telwertstreuung von nur etwa ±8— ± 10% der Porosi-

die gewünschte mechanische Festigkeit bei hoher Poro- tat eingehalten werden kann.

sität erhalten: zugleich ist sichergestellt, daß das Strö- Damit verbunden ist natürlich der Vorteil einer höhe-

mungsmittel bei Hindurchtreten durch das Filterpapier 15 ren Porositätskonstanz d des fertigen Filterpapiers bzw.

im wesentlichen nur in Berührung zu den pflanzlichen Filters. Dies ist insbesondere bei der Herstellung von

Fasern tritt Filtermundstücken für Zigaretten von Bedeutung.

Insbesondere bei Verwendung des erfindungsgemä- Je nach Wahl der geheizten Rastertiefdruckwalze Ben Filterpapiers für die Herstellung von luftdurchlässi- werden etwa 9—900 Rasterpunkte pro ^c? auf einer der gen Filtermundstücken für Zigaretten hat es sich als 20 Filterpapieroberflächen aufgetragen,
vorteilhaft erwiesen, wenn das Kunststoffmateriai einen Das Kunststoffmaterial ist so fest in das Grundgerüst Schmelz- bzw. Erweichungspunkt von etwa 6ö—90° der pflanzlichen Fasern eingebettet, daß das FilterpaaufweisL Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, pier gut handhabbar ist, z. B. geschnitten, gebogen und wenn das Kunststoffmaterial aus Copolymere von Vi- gewickelt werden kann. In Prüferform eingebrachtes nylacetat und Äthylen, verschnitten mit Wachsen o. dgl, 25 Kunststoffmaterial würde sich bei derartiger Handhabesteht. Diese Kunststoffmaterialien eignen sich beson- bung und Bearbeitung teilweise abscheiden oder unreders gut für eine kontinuierliche Herstellung von Filter- gelmäßig verteilen,
papierbahnen. Es ist bekannt und gehört zum Stande der Technik,

Das Grundgerüst besteht in an sich bekannter Weise Filterpapiere z. B. zum Abpacken von Tee auf einer Pa-

(vgl. DE-OS 27 50 590) aus pflanzlichen Fasern, wobei 30 piermaschine herzustellen, indem auf ein Grundgerüst

diese Iangfasriger, gebleichter Zellstoff und/oder durch von pflanzlichen Fasern eine Deckschicht von heißsie-

Kochen aufgeschlossene und gebleichte Fasern aus Ein- gelndem Kunststoffmaterial mit Hilfe eines zweiten

Jahrespflanzen sind (z. B. Manila, Sisal). Die Fasern ha- Stoffauflaufes in der Papiermaschine aufgebracht wird,

ben z. B. eine Faserlänge von etwa 6 mm und einen Fa- Diese Heißsiegelschicht dient später zum Verschließen

serdurchmesser von etwa 25 μ. Außerdem können etwa 35 des gefüllten Beuteis in einer Abpackmaschine.

20—60 Gew.-% Cellulose-Regeneratfasern mit Mit Hilfe des angegebenen Verfahrens für die Her-

3—10 mm Stapellänge und 5—30 Dtex zugesetzt sein. stellung eines heißsiegelnden Filterpapiers kann .jach

Nach Herste'lung eines derartigen Papiervlieses wird ein Filterpapier für Tee bzw. Teebeutelpapier in hermit Hilfe einer mit einem Raster versehenen, geheizten kömirlicher Weise auf einer Papiermaschine hergestellt Tiefdruckwalze aus der Schmelze ein Schmelzkleber 40 und anschließend mit Hilfe einer geheizten Tiefdruckra- oder Hotmelt (Kopolymer von Vinylacetat und Äthylen, sterwalze mit heißsiegelnder Kunststoffschicht beverschnitten mit Wachsen) punktförmig aufgetragen. schichtet werden.

Wie dargelegt, besitzen die genannten Kopolymere ei- Allerdings ist hierbei zu beachten, daß das aufge-

nen Erweichungspunkt zwischen 60 uc.d 90⁰C. Die Vis- brachte Kunststoffmaterial einen höheren Erwei-

kosität liegt bei 150⁰C bei 1000—2000 μΡα · s und bei 45 chungspunkt als 100"C hat, da sich sonst der fertige

175" C bei 500— 1000 μΡβ · s. Teebeutel im kochenden Wasser öffnen würde.

Dadurch, daß der Schmelzkleber separat mit einer Als Kunststoffbeschichtungsmaterialien kommen in Walze aus der Schmelze auf das Papier aufgetragen Frage
wird, entfällt die Notwendigkeit, den Kunststoff mit Hilfe eines zweiten Stoffauflaufos innerhalb einer Papier- 50 — weichmacherfreies Vinylchlorit/Vinylacetat — maschine aufzutragen, was den Vorteil erbringt, jedes Mischpolymerisat,
Papier von einer herkömmlichen Papiermaschine in die- — Poiyä;hylen,
ser Art und Weise r;iit einem solchen Schmelzkleber — Polypropylen,
genau beschichten zu können.

Durch den niedrigen Erweichungspukt des verwende- 55 Die Herstellung eines heißsiegelnden Filterpapiers,

ten Schmelzklebers kann später bei der Filterhersiel- z. B. Teebeutelpapiers, durch eine nachträgliche Be-

lung der Durchlauf durch die beheizte Formatkammer schichtung mit dem genannten Kunststoffmaterial aus

wesentlich gesteigert werden. Diese höhere Verarbei- der Schmelze hat den Vorteil, daß jedes Filterpapier

tungsgeschwindigkeit kann nur durch einen Schmelz- mittels einer herkömmlichen papiermaschine mit nur

kleber mit tiefem Erweichungspunkt erreicht werden, 60 einem Stoffauflauf hergestellt werden kann,

da in Faserform kein Material vorhanden ist, da es einen Durch den punktförmigen Auftrag (ca. 9—900 Ra-

notwendigen Erweichungspunkt unter 100° C besitzt. sterpunkte/cm²) wird nur ein kleiner Teil der Oberfläche

Da der Auftrag des Schmelzklebers mit Hilfe einer des Papiervlieses bzv Grundgerüstetes verschlossen.

Rastertiefdruckwalze erfolgt, kann auch wesentlich Es bleibt ein großer Teil der Papieroberfläche offen, der

leichteres Papier als Grufifischicht verwendet werden 65 dann eine wesentlich bessere, d. h. schnellere und inten-

(10—35 g/m²). sivere Wasserdiffusion (Teeauslaugung) ermöglicht als

Durch die Reduzierung des Flächengewichts beim bei Verwendung eines Papiers, bei dem durch flächen-

Grundgerüst bzw. Grundp.^ier (Papiervlies) ist es mög- förmigen Auftrag eine Kunststoffschicht wesentlich

mehr Papierfläche verschlossen wird, mit der Folge, daß eine entsprechend geringere, d. h. langsamere und weniger intensive Diffusion stattfinden kann.

Für die Herstellung von Teebeutelpapier wird ein heißschmelzendes Kunststoffmaterial verwendet, das ί einen Erweichungs- bzw. Schmelzpunkt von 95— 170°C hat. Das Gewicht des Grundpapiers beträgt !0—100 g/ m² und insbesondere 15 — 17 g/m².

!n der Zeichnung ist ein Teil eines erfindungsgemäßen Filterpapiers in Draufsicht und starker Vergröße- rung dargestellt, wobei diejenige Seite gezeigt ist, auf der sich die rasterartig verteilt angeordneten Erhebungen aus heißschmelzendem Kunststoffmaterial befinden. Das Grundgerüst bzw. Grundpapier ist mit der Bezugsziffer 1 und die rasterartig verteilt angeordneten, punktförmigen Erhebungen aus heißschmelzendem Kunststoffmaterial sind mit der Bezugsziffer 2 gekennzeichnet. Die schwarzen Linien 3 gehören zu einem Maßstab.

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Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

1 2 so poröse Filterpapiere mit Flächengewichten von grö- Patentansprüche: ßenordnungsmäßig 30 g/m2 und einer Luftdurchlässigkeit von 30 cm2 (Minute χ m2) bei einem Druckabfall

1. Hochporöses Filterpapier mit einem Grund- am Filterpapier von 980 Pa.

gerüst aus nur wenig gemahlenen pflanzlichen Fa- 5 Zur Befestigung der Filterpapiere am eigentlichen sern, das mit tropfenförmigen Versteifungen aus Filtermaterial wird ein Leim oder in jüngster Zeit zu-Kunststoffmateriai versehen ist,' dadurch ge- nehmend ein Schmelzkleber verwendet Beim Anbrinken.η zeichnet, daß die tropfenförmigen Ver- gen des Filterpapieres am eigentlichen Filtermaterial steif ungen als rasterartig verteilt angeordnete Erhe- dringt der Leim oder Schmelzkleber, wenn er gesondert bungen (2) auf einer der Filterpapieroberflächen (1) 10 aufgebracht wird, durch die Löcher des Filterpapieres ausgebildet sind. nach außen, was sich bei der Weiterverarbeitung sehr Z !Filterpapier nach Anspruch 1, dadurch gekenn- nachteilig auswirkt Dieser Nachteil kann zwar bei Verzeichnet, daß der Gewichtsanteil des Kunststoffma- wendung von Schmelzklebern ausgeräumt werden, terials(Hotmelt) 10 bis 50 Gewichtsprozent beträgt wenn das Filterpapier zuerst mit dem Schmelzkleber

3. !Filterpapier nach Anspruch 1 oder 2, dadurch 15 beschichtet und erst dann perforiert wird. Schon bei gekennzeichnet, daß das Kunststoffmaterial einen nicht beschichteten Filterpapieren können nur Löcher Schmelz- oder Erweichungspunkt von etwa 60 bis erzeugt werden, die erheblich größer sind als die Poren 90°C aufweist eines homogenen Filterpapieres; erst recht ist die Er-

4. Filterpapier nach einem der Ansprüche 1 bis 3, zeugung von kleinen Löchern bei mit Schmelzkleber dadurch gekennzeichnet daß das Kunststoffmaterial 20 beschichteten Filterpapieren mit erheblichen Schwieaus Copolymere von Vinylacetat und Äthylen, ver- rigkeiten verbunden. Darüber hinaus können derartige schnitten mit Wachsen oder dergleichen, besteht perforierte Filterpapiere nur aus Ausgangsspapieren

5. Filterpapier nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einem Flächengewicht von mindestens 40 g/m² verdadurch gekennzeichnet daß die rasterartig verteilt wendet werden, wozu dann noch das Flächengewicht angeordneten Erhebungen ein Flächengewicht von 25 des Klebers mit 10%^ss Papiergewichtes hinzukommt, mindestens 3 g/m² aufweisen. Ein allen perforierten porösen Filterpapieren gemein-

6. filterpapier nach einem der Ansprüche 1 bis 5, samer Nachteil ist der, daß im fertigen Filtermundstück dadurch gekennzeichnet daß etwa 9 bis 900 Erhe- in dem über dem perforierten Filterpapier noch ein perbungen bzw. Rasterpunkte pro cm² vorgesehen sind foriertes Mundstückbelagpapier liegt eine stark

7. Filterpapier, insbesordere zur Herstellung von 30 schwankende Luftdurchlässigkeit erhalten wird, je Teebeuteln, nach einem der A-.jprüche 1, 2 oder 5 nachdem, wie gut die Löcher von Filterpapier und und 6, dadurch gekennzeichnet daß das heißschmel- Mundstückbelagpapier fluchten. Nur unter optimalen zendc Kunststoffmaterial einen 'rweichungs- bzw. Bedingungen können auf diese Weise Filtermundstücke Schmelzpunkt von 95 bis 170° C hat. mit einem Frischluftzusatz vor bis zu 25% erhalten wer-

8. Verfahren zur Herstellung eines Filterpapiers 35 den.

nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem ein Pa- Aus der DE-OS 27 50 590 ist ein hochporöses Filter-

piervllies aus pflanzlichen Fasern auf dem Sieb einer papier der eingangs genannten Art bekannt, auf dessen

Papiermaschine hergestellt und mit tropfenförmigen Grundgerüst von pflanzlichen Fasern eine Deckschicht

Versteifungen aus Kunststoffmaterial versehen von Kunststoffasern aus Polyäthylen, Polypropylen

wird, dadurch gekennzeichnet daß die tropfenförmi- 40 oder Vinylchlorit/Vinylacetat — Mischpolymerisat

gen Versteifungen einer geheizten Tiefdruckwalze durch Anschmelzen aufgebracht ist und so eine glatte

in Form von rasterartig angeordneten Erhebungen Oberfläche ohne Erhebungen bildet. Diese Deckschicht

auf eine der Filterpapieroberflächen aufgebracht wird mit einem zweiten Stoffauflauf in der Papierma-

werden. schine auf die Grundschicht gelegt, wobei dann dieses

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekenn- 45 Zweikomponenten-Faservlies kurzzeitig auf eine Temzeichnet, daß der heißschmelzende Kunststoffkleber peratur von 250—35O⁰C erwärmt wird.

in Form von Granulat mit einem Erweichungspunkt Dieses bekannte Filterpapier zeichnet sich infolge der

von 60 bis 90⁰C sowie einer Viskosität von 1000 bis tropfenförmigen Versteifungen bildenden Deckschicht

2000 |iPa · s bei 150⁰C und 500 bis 1000 μΡζ ■ s bei durch hohe Porosität, Homogenität und gute mechani-

175° C verwendet wird. 50 sehe Festigkeit aus.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die hohe

Porosität sowie die große mechanische Festigkeit des

aus der DE-OS 27 50 590 bekannten Filterpapiers in ihrer Gleichmäßigkeit über die Filterpapieroberfläche zu

Die Erfindung betrifft ein hochporöses Filterpapier 55 verbessern.

nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, sowie Diese Aufgabe wird bei einem hochporösen Filterpa-

ein Verfahren zur Herstellung des Filterpapiers selbst. pier der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die

Derartige Filterpapiere können z. B. bei der Herstellung tropfenförmigen Versteifungen als rasterartig verteilt

luftdurchlässiger Filtermundstücke für Zigaretten ver- angeordnete Erhebungen auf einer Filterpapieroberflä-

wendet werden. 60 ehe ausgebildet sind.

So werden poröse Filterpapiere bei der Herstellung Durch diese Versteifungen in der Form von Erhebun-

von Filtermundstücken für Zigaretten verwendet, bei gen aus Kunststoffmaterial wird zum einen die mechani-

denen dem Rauch zusätzliche Luft zugemischt werden sehe Festigkeit des Filterpapiers wesentlich erhöht, zum

soll, um ein gesünderes Rauchen zu ermöglichen. Hierzu anderen gleichzeitig die Porosität nur unwesentlich ver-

werden bisher von Haus aus dichte Umhüllungspapiere 65 mindert. Diese punktförmigen Erhebungen aus heiß-

entweder mechanisch oder elektrostatisch mit raster- schmelzendem Kunststoffmaterial genügen auch, um

förmigen Lochanordnungen versehen (DE-OS ein Verrutschen der Fasern zu verhindern.

51 903, US-PS 29 88 088 und 30 46 994). Man erhält Wesentlich ist insbesondere die rasterartige Vertei-