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Verfahren zur Herstellung eines faserartigen, insbesondere zu
Tabakrauch-Filtereinsätzen verarbeitbaren Materials
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines faserartigen Materials, welches insbesondere zur Verarbeitung zu Tabakrauch-Filtereinsätzen geeignet ist, ohne dass hiezu Klebemittel oder Weichmacher erforderlich wären.
Die bisher verwendeten Zigarettenfilter bestehen grösstenteils aus Bündeln gekräuselter, gewöhnlich in Längsrichtung der Zigarette liegender Kunstfasern. Bei der Herstellung solcher Filter ist es vor dem
Umwickeln mit Papier notwendig, ein Fadenbündel zu bilden, das Bündel zd kräuseln und die gekräuselten Fäden sodann zu lagern, da sich die nachfolgende Geschwindigkeit der Aufarbeitung wesentlich von der Geschwindigkeit dieser vorhergehenden Stufen unterscheidet. Es ist sodann erforderlich, das Bündel zu öffnen, um die einzelnen Fäden zu trennen, um die Kräuselung unregelmässig zu machen, damit die Bildung von Kanälen, durch welche der Rauch ungefiltert hindurchtreten könnte, vermieden wird. Weiters muss dem geöffneten Bündel ein Weichmacher zugesetzt werden, um das Zusammenhaften der Fäden zu einem festen Körper zu unterstützen.
Nach dem Umwickeln mit Papier müssen die Filter "gehärtet" wer- den, damit die Fäden an den Berührungsstellen haften und die Filter versteift werden.
Weiters wurde bereits vorgeschlagen, beispielsweise in der USA-Patentschrift Nr. 2,707, 308, in üblicher Weise hergestellte, gekräuselte Fasern durch Befeuchten mit einem wässerigen Klebemittel miteinander zu verbinden und sodann zu einem Strang zu formen. Es ist schliesslich auch bekannt, den Faserstrang im Nassspinnverfahren herzustellen, wobei z. B. Viscose, in der ein Gas feinverteilt ist, aus einer Düse gepresst und mittels einer Flüssigkeit koaguliert wird, wonach der Strang nachbehandelt und getrocknet wird.
Es ist nach all diesen Verfahren nicht möglich, kontinuierliche Fäden mit einem Denier von weniger als C." ; her usteUen, welches Merkmal für die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens wesentlich ist, wie in der Folge deutlicher ausgeführt wird. Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung muss der Strang einen Gesamtdenier von wenigstens 40 OuO haben, d. h., es müssen mehr als 2UUU Fäden im Bündel zugegen sein. Auch dieses Merkmal kann bei Anwendung herkömmlicher Verfahren nicht verwirklicht werden.
Gemäss der Erfindung wird ein zu Tabakrauchfiltern verarbeitbares Produkthergestellt, indem eine fadenbildende Flüssigkeit in Form einer Vielzahl von feinen Strömen in eine Gasatmosphäre versponnen wird, in welcher die flüssigen Ströme zu kontinuierlichen Fäden mit einem Denier von weniger als 25 koagulieren, und dass den Fäden auf ihrem Weg durch ihre Bildungszone eine willkürliche Wechselbewegung auferlegt wird, um ein bortenartiges Gebilde zu erzeugen, welches von besagter Zone mit einer wesentlich unter der Spinngeschwindigkeit der flüssigen Ströme liegenden linearen Geschwindigkeit abgezogen und gegebenenfalls zur Form eines Stranges mit einem Gesamtdenier von wenigstens 40 000 verdichtet wird.
Der Strang, der zylindrisch oder flach sein kann, kann auf einem Wickelbaum aufgenommen oder auf eine andere, bei der Herstellung von Zigarettenfiltern übliche Art und Weise gelagert werden. Vom Wickelbaum oder vom Ballen aus kann der Strang durch einen Trichter geführt werden, um seinen Querichnitt je nach der Grösse und Form der Zigaretten, in welchen er verwendet werden soll, zu verkleinern, worauf man den Strang gewöhnlich auf die gleiche Art und Weise, wie derzeit bei gekräuselten, geöff- 1eten und plastifizierten Strängen verfahren wird, zu Filtern formt. Der Strang kannz. B. kontinuier-
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lich mit Papier umwickelt, in bestimmte Längen geschnitten und entweder für die weitere Verwendung gelagert oder direkt in Zigaretten eingesetzt werden.
Anstatt ein solches Gebilde für sich zu einem Strang zu pressen, können natürlich auch zwei oder drei solche Gebilde zu einem einzigen Strang geformt wer- den.
Eine so hergestellte Filteranlage kennzeichnet sich dadurch, dass sie aus Fäden besteht, deren durch- schnittene Enden die gegenüberliegenden Filterseiten bilden und die in ihrer Längederart verflochtene und gewundene Wege innerhalb der Dicke des Filters bilden, dass letzterer Kräften widersteht, die dazu nei- gen, sein Aufreissen entlang allen oder im wesentlichen allen diese Seiten verbindenden Flächen zu be- wirken.
Die Fadenbildung muss durch Verspinnen der fadenbildenden Lösung in eine Gasatmosphäre erfolgen.
Nassspinnverfahren, bei welchen die fadenbildende Flüssigkeit in eine Koagulierungslösung gesponnen wird, sind für den erfindungsgemässen Zweck weitestgehend unbrauchbar. Jeder Versuch, bei solchen Verfahren die erforderliche Wechselbewegung zwischen den Fäden zu erzielen, führt zu deren Zerstörung, während ein Abziehen der Fäden mit einer unter der Spinngeschwindigkeit liegenden linearen Geschwindigkeit nur ein Kräuseln der Einzelfäden ermöglicht. Wenn auch durch knappe Nebeneinanderanordnung der faden- bildenden Öffnungen die Kräuselungen nebeneinanderliegender Fäden verflechten können, so dass ein et- was zusammenhängendes Produkt erhalten wird, kann ein solches Produkt leicht in der Längsrichtung der
Fasern gespalten werden.
Bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist es zweckmässig, die Fäden, nachdem sie der willkürlichen Wechselbewegung unterworfen wurden, oder an einer Stelle, wo sie noch eine solche
Bewegung ausführen, auf eine sich bewegende Auflage, wie etwa ein endloses Band, aufzubringen, um die verflochten Fadenmasse mit einer linearen Geschwindigkeit, die unter jener Geschwindigkeit liegt, bei welcher die fadenbildende Flüssigkeit versponnen wird, abzunehmen. Vorzugsweise wird die Wechselbewegung zwischen den Fäden und auch die Aufbringung auf die sich bewegende Auflage vorgenommen, solange die Faden noch etwas plastisch und somit klebrig sind., Dadurch verschmelzen die Fäden an den Berührungspunkten, wodurch die Festigkeit des Gebildes erhöht wird.
Ein solches Produkt hat für die Verwendung zur Herstellung von Zigarettenfiltern eine ausreichende Festigkeit und es ist kein Plastifizieren oder Härten erforderlich. Sind die Fäden beim Auftreffen auf die Auflage sehr klebrig, so verfilzen sie und bilden ein relativ dichtes Gewebe, das zur Herstellung von Filtern weniger geeignet ist, jedoch für andere Zwecke verwendet werden kann, bei welchen sogenannte nichtgewebte Erzeugnisse gebraucht werden.
Die willkürliche Wechselbewegung der Fäden wird vorzugsweise bewirkt, indem man die Fäden durch eine Wirbelzone in der Gasatmosphäre, in welcher die Fäden gebildet werden, führt. In der Praxis wurden ausgezeichnete Ergebnisse dadurch erzielt, dass man Luftströme auf die nach ihrem Weg nach der sich bewegenden Auflage befindlichen Fäden richtete. Gemäss einer Ausführungsform der Erfindung wird die fadenbildende Flüssigkeit nach unten und in einem spitzen Winkel zu der die Fäden aufnehmenden Auflage gesponnen. In diesem Falle werden vorzugsweise Luftströme vorgesehen, die in einem spitzen Winkel nach unten gegen die Auflage gerichtet sind und auf die Fäden auftreffen, ehe sich diese auf der Auflage anordnen.
Die genaue Geschwindigkeit des Abziehens hängt von der Zahl der Düsen, der Spinngeschwindigkeit und dem gewünschten Denier des Vlieses, also dem erwünschten Gewicht in Gramm von 9000 m des Gebildes, ab. Dieser Denier richtet sich jeweils nach dem ins Auge gefassten Verwendungszweck des Fasergebildes. Soll das Vlies zur Herstellung von Zigarettenfiltern üblicher Grösse, d. h. von etwa 25 mm Umfang, verwendet werden, liegt die Denier-Zahl des ganzen Vlieses gewöhnlich zwischen 40000 und 500000 und am zweckmässigsten zwischen 55000 und 100000. Der Denier der Einzelfasern liegt im allgemeinen in einem Bereich von etwa 0,5 bis 25 und ist vorzugsweise weniger als 10.
Es ist ein Vorteil der Erfindung, dass erforderlichenfalls sogar Fasern mit einem Denier von 3 und sogar einem solchen von weniger als 2 hergestellt werden können. Die Anzahl der Fäden bzw. die der Spinndüsen kann 3000 oder mehr sein, obwohl sie. vorzugsweise unter etwa 1800 liegt. Eine Erhöhung der Fadenzahl bei gegebenen Spinnbedingungen ermöglicht es, denselben Denier bei einer höheren Abfüllgeschwindigkeit herzustellen. Das Abziehverhältnis, d. i. das Verhältnis der linearen Spinngeschwindigkeit zur Abziehgeschwindigkeit des Vlieses, beträgt mindestens 1, 5, gewöhnlich mindestens 10 und vorzugsweise mindestens 25. Ein niederes Abziehverhältnis vermindert die wirksame Filteroberflächeundióder lie Willkürlichkeit der Faseranordnung. Diese Willkürlichkeit der.
Anordnung trägt zur Verhinderung von Kanalbildungen im Filter und zur Erzielung einer bestmöglichen Filterwirkung bei. Zwecks Herstellung : ines Produktes mit einer vorbestimmten Gesamt-Denierzahl wird dieses Verhältnis mit der Fadenzahl und
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ihrem Denier in Beziehung gebracht. Beim Arbeiten unter einem bestimmten Abziehverhältnis und Gesamtdenier ändert sich die Anzahl der Fäden und deren einzelne durchschnittliche Denierzahl umgekehrt, d. h. ihr Produkt ist ein konstantes, welches, mit dem Abziehverhältnis multipliziert, gleich dem Gesamtdenier ist.
Die Breite und/oder Dicke des Produktes können sehr verschieden sein. Bei der Herstellung von Zigarettenfiltern kann das Material unter Bedingungen versponnen werden, gemäss welchen ein Gebilde mit einer Dicke von etwa 5 bis 50 mm oder mehr erhalten wird. In diesem Falle ist das Gebilde ziemlich schmal, im allgemeinen schmäler als 300 mm, möglicherweise etwa 25 mm. Demgegenüber kann das Gebilde auch eine Breite von 500 mm oder mehr haben, in welchem Falle es gewöhnlich nur l oder 2 mm dick ist. Die mit einer im wesentlichen nicht zusammengepressten Probe gemessene scheinbare Dichte des Materials liegt im allgemeinen unter 32 g/l und vorzugsweise unter 16 g/l.
Als fadenbildende Materialien für die Zwecke der Erfindung eignen sich beispielsweise organische Derivate von Zellulose, z. B. deren Äther und/oder Ester, wie Äthylzellulose, Zelluloseacetat, Zellulosepropionat, Zellulosebutyrat, Zelluloseazeto-formiat, Zelluloseazeto-propionatund Zelluloseazeto-buty-
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sung in eine erhitzte verdampfende Atmosphäre gesponnen.
Die beim Trockenspinnen gegen die Fäden gerichtete Druckluft ermöglicht zusätzlich zu ihren an- dern Funktionen die leichtere Herstellung eines zufriedenstellenden Fadenmaterials. Die Luft expandiert und kühlt ab und verhindert so ein zu rasches Entfernen des Lösungsmittels von der Fadenoberfläche. Bei zu rascher Entfernung des Lösungsmittels von der Fadenoberfläche besteht die Gefahr, dass sich auf jedem
Faden t-ine harte Schicht ausbildet, die das Entweichen von Losungsmittel aus dem Fadeninneren verhindern würde.
Es wurde gefunden, dass äusserst gute Filter erhalten werden, wenn in einem Trockenspinnverfahren die Fäden bei sehr hohen Drücken versponnen werden. Zweckmässig liegt der Spinndruck über 42 atü. Dieser Druck kann durch Verwendung kleiner Düsen, z. B. von Runddüsen mit einem Durchmesser von etwa 40 li oder weniger bei linearen Spinngeschwindigkeiten von 700 m pro min oder mehr erreicht werden.
Unter diesen Bedingungen verdampft das Lösungsmittel sofort und bildet Fasern, deren Oberflächeneigenschaftensich von denen, die gewöhnlich beim Trockenspinnen einer Lösung durch Runddüsen erhalten werden, unterscheiden. Die Fasern sind im Querschnitt unregelmässig und weisen viele Vorsprünge und tiefe Kerben, Falten, Zacken, Schichtungen und/oder Knoten auf. Im allgemeinen haben die Fasern rauhe, gekerbte Oberflächen, die einer Baumrinde ähneln. Infolge der Schichtungen und Knoten und der andern ungewöhnlichen Formbildungen haben die Fasern im Vergleich zu andern Faserprodukten eine grössere Oberfläche für ein gegebenes Fasergewicht.
Die Vertiefungen und Unregelmässigkeiten in den Fasern verstärken die Einschliessung von Rauchteilchen, wenn das Vlies als Filter verwendet wird, und üben eine Sperrwirkung, die eine Verschiebung der Fasern zueinander hemmt, aus, so dass ein stärkeres und festeres Filter gebildet wird. Weiters werden durch die intensive Durchwirbelung der Fasern kleine Noppen oder Spiralen eines oder mehrerer Fäden erzeugt, wodurch die Filterwirkung des Produktes weiter erhöht wird.
Die Art der fadenbildenden Materialien und der Lösungsmittel sowie die Höhe des Spinndruckes, der Spinngeschwindigkeit und der Abziehgeschwindigkeit sind an sich bekannte Faktoren, deren zweckmässige Kombination für das erfindungsgemässe Verfahren vorstehend angegeben ist.
Durch beiliegende Zeichnung, in welcher Fig. 1 eine Vorrichtung zur Herstellung von Zigarettenfiltern und Fig. 2 eine Vorrichtung zur Herstellung eines zur Weiterverarbeitung zu Zigarettenfiltem geeigneten Stranges zeigt, wird die Erfindung näher erläutert.
In Fig. 1 ist 11 ein geschlossenes Gehäuse (dessen Vorderwand weggelassen ist, damit das Innere sichtbar ist), in dem sich eine endlose, weitporige Unterlage 12, z. B. ein Drahtgewebe, befindet, die um die Wellen 13,14 gezogen wird. Wenigstens eine dieser Wellen wird mit verhältnismässig geringer Geschwindigkeit gedreht, so dass die Oberseite der Auflage 12 sich nach rechts bewegt. In das Gehäuse wird bei 15 Heissluft eingeführt, während die Dämpfe durch die Leitung 16 abgeführt werden.
Eine Lösung eines fadenbildenden Materials, das in einem flüchtigen Lösungsmittel gelöst ist, wird durch Leitung 17 einem Spinnkopf 18 zugeführt und unter Druck zu einer Vielzahl von im wesentlichen
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parallelen Fäden 19, die auf die sich bewegende Auflage 12 hin gerichtet sind, gesponnen. Vor und hinter der Ebene der Fäden 19, d. h. rechts und links von dieser Ebene, sind geneigte Rohre 20 und 21 angeordnet. Aus diesen Rohren werden Luftströme von zwei Seiten auf die Fäden 19 gerichtet, bevor sie auf die Auflage 12 gelangen. Hiedurch werden die Fäden gereckt, d. h. in ihrem Durchmesser verringert, und in einer turbulenten Zone in eine Wirbelbewegung versetzt. Jeder Faden schwingt um sich selbst und bildet Verflechtungen mit sich und andern Fäden.
Das Lösungsmittel in den Fäden 19 beginnt bei Berührung mit der Heissluft im Gehäuse 11 zu verdampfen, aber die Fäden 19 sind bei Einwirkung der Luftströme aus den Rohren 20 und 21 noch so plastisch, dass sie an den Stellen, an denen sie sich berühren, miteinander verschmelzen und zu den verschiedensten geometrischen Formen verzerrt werden, die durch Koagulieren der Fäden fixiert werden. Ein Paar seitlicher Leitbleche 22,23 (das letztere ist nur teilweise dargestellt) ist über der Auflage 12 angeordnet und bestimmt die Breite des sich beim Auftreffen der verflochtenen Fäden auf die Auflage bildenden Vlieses 24. Diese Leitbleche verhindern ausserdem, dass sich ein Vlies mit seitlichen Ecken oder geringerer Dicke oder Höhe als in der Mitte bildet, d. h. sie tragen zur Bildung eines gleichmässigen Vlieses bei.
Das Vlies 24 ist fast völlig trocken, nachdem es sich nur eine kur-
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gedrückt. Hier verändert sich sein Querschnitt. zu einem ungefähr zylindrischen Strang 28, dessen Quer- schnitt in Form und Grösse etwa einer Zigarette entspricht. Der Strang 28 tritt zusammen mit dem Papier
30 und einem endlosen Band 31 in eine Papierwickelvorrichtung 29 ein, in der das Papier 30 in üblicher
Weise um den Strang 28. gewickelt und verklebt wird. Der aus der Vorrichtung 29 austretende umwickelte
Strang 32 wird dann durch das Messer 33 zu Filtern 34 der gewünschten Länge geschnitten, die in an sich bekannter Weise als Filtereinlagen in Zigaretten eingesetzt werden können.
Wie bereits erwähnt, ist das gebildete Vlies 24 eine verflochtene Masse von im wesentlichen kontinuierlichen und regellos ausgerichteten Fasern, die an über ihre Länge verteilten Stellen aneinander haften, so dass sie nicht einzeln herausgezogen werden können, obwohl die Einzelfasern über kurze Strecken erkennbar sind. Das Vlies 24 hat an den Kanten im wesentlichen die gleiche Dicke wie in der Mitte. Die durch die Luftströme bewirkte Bewegung und Durchwirbelung bringt die regellose Struktur sowie viele kleine Noppen oder Büschel hervor, die aus engen Spiralen, Knötchen oder Verflechtungen eines oder mehrerer Fäden zusammengesetzt sind. Es wurde festgestellt, dass Filter, die aus Vliesen mit diesen Büscheln hergestellt sind, höhere Filterwirkung aufweisen.
Die Anzahl der das Vlies 24 bildenden Einzelfäden ist gleich der Anzahl der Spinndüsen. Jeder Zentimeter Vlieslänge kann viele Zentimeter eines jeden Einzelfadens enthalten. Die überschüssige Fadenlänge wird in Spiralen, unregelmässigen Kräuselungen, Verflechtungen und insbesondere durch kreuz und quer verlaufende Anordnung der Fäden im Vlies bewirkt. Die Länge eines jeden Fadens je Zentimeter Vlieslänge ist etwa gleich dem Verhältnis der linearen Spinngeschwindigkeit zur Vliesabnahmegeschwindigkeit.
Das Vlies und die daraus hergestellten Filter zeichnen sich durch äusserste Gleichmässigkeit aus. Die einzelnen Filter, die aus verschiedenen Teilen einer Vlieslänge hergestellt werden, haben im wesentlichen das gleiche Gewicht pro Längeneinheit, die gleiche Filterwirkung und Porosität. Die Filter sind sowohl in bezug auf Kosten und Wirksamkeit den üblichen Filtern weitaus überlegen. Wenn man von einer Lösung von Zelluloseacetat in einem flüchtigen Lösungsmittel ausgeht, können Filter von ausgezeichneter weisser Farbe auch ohne Zusatz eines weissen Pigments zur fadenbildenden Masse hergestellt werden, wobei deren Gewicht pro Längeneinheit geringer ist als das der aus demselben Material hergestellten und dieselbe. Filterwirkung aufweisenden üblichen Filter.
An Stelle der dargestellten länglichen Spinndüse können mehrere Spinnköpfe in Längsrichtung des Gehäuses angeordnet werden, wobei sich ein Schichtvlies von grösserer Breite bzw. Dicke bildet. Gegebenenfalls können feinteilige Adsorptionsmittel, wie Kieselsäuregel, Faserflocken od. dgl. im Gehäuse 11 auf das Vlies 24 kurz nach dessen Bildung aufgebracht und auf diese Weise in das Vlies eingebettet werden. Werden diese Zusatzstoffe eingeführt, bevor das Vlies trocken ist, können sie auch innerhalb des Vlieses durch Verkleben festgehalten werden. Zusätzlich zu einer Verwendung für Zigarettenfilter kann das Vlies im aufgebreiteten Zustand zur Herstellung flacher Filter oder anderer, im allgemeinen nicht aus Geweben hergestellter Gegenständen verwendet werden.
Die Zahl und Anordnung der Luftströme kann nach Belieben variiert werden, um die physikalischen Eigenschaften des gebildeten Vlieses zu verändern.
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Je nach der Temperatur der Luft im Gehäuse und den Spinnbedingungen ist es möglich, das Verfah- ren gemäss der Erfindung ohne bewegte Auflage 12 durchzuführen, d. h. das Vlies hat unmittelbar nach dem Auftreffen auf die Unterlage einen genügend festen Zusammenhalt, dass es über die feststehende Auf- lage bewegt werden kann, ohne zu reissen. Anstatt ein Drahtgeflecht als Auflage für das Vlies zu verwen- den, können mehrere parallele Fäden oder Garne mit einem gewissen Abstand zueinander oder eine Auf- wickelspule unter dem Spinnkopf bewegt und als Halt mit dem Vlies verbunden werden. Wenn die ver- filzte Masse bereits bei ihrer Bildung, einen genügend festen Zusammenhalt hat, kann eine Auflage ganz weggelassen werden.
Ist der Denier des Vlieses 24 grösser als der im Filter erforderliche, so kann er durch Beschleunigung der Auflage oder durch Verminderung des Durchmessers vor dem Zusammendrücken im Trichter 27, bei- spielsweise indem man das Vlies durch eine Vielzahl von aufeinanderfolgend sich mit einer grösseren Um- laufgeschwindigkeit drehenden Walzenpaaren führt, verringert werden. Der resultierende Denier des Vlieses ist das Produkt des ursprünglichen Deniers und der Umlaufgeschwindigkeit des ersten Walzenpaares gebro- chen durch die Umlaufgeschwindigkeit des letzten Walzenpaares.
Werden die das Vlies und die Filter bildenden Fäden durch Spinnen bei hoher Geschwindigkeit und unter hohem Druck hergestellt, so besitzen sie Merkmale, die sich wesentlich von denen der auf normale
Weise bei der Textilgarnherstellung erzeugten Fäden unterscheiden. Bei Betrachtung unter starker Ver- grösserung sieht man, dass einige Fäden eine bandähnliche runzelige Oberfläche mit spiralförmigen Riefen haben. Andere Fäden haben Längsfalten und im wesentlichen parallele, in Umfangsrichtung verlaufende
Riefen. Die Höhe der Falten ist verschieden und ihre Breite beträgt ein Zehntel bis ein Drittel der Faser- breite. Ihre Oberflächen sind leicht eingekerbt. Einige gabeln sich in zwei auseinanderlaufende Falten. Die Falten können deutlich voneinander getrennt sein oder sich fast berühren. An einigen Stellen sind sie sehr unregelmässig und erscheinen zerknittert.
Jede Faser zeigt bei Untersuchung eines kleinen Teiles ihrer Länge alle oder nur einige dieser Merkmale.
Durch das folgende Beispiel wird die Anwendung der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung näher erläutert.
Beispiel l : Eine Lösung von 26, 8 Gew.-% Zelluloseacetat mit einem Acetylwert von 550/0 in Aceton wird durch einen Spinnkopf mit 30 kreisrunden Düsen von 34, Durchmesser mit einer linearen Geschwindigkeit von etwa 1850 m pro min (d. h. bei einem Gesamtvolumen von 50 cm3 Lösung pro min) gesponnen. Der Druck an der Düse, also der Spinndruck, beträgt 42 kg pro cm, der an der Pumpe 105 kg pro cm2. Die Temperatur der Lösung beträgt 880. Die dem Gehäuse bei einer Temperatur von 800 zugeführte Luft wird bei einer Temperatur von 750 abgezogen. Die Auflage 12 befindet sich 20 cm unter dem Spinnkopf und bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von 1, 75 pro min. Die unteren Enden der Leitble- che 22,23 haben einen Abstand von 11, 4 cm.
Die Rohre 20 und 21 laufen in Schlitzen aus, aus denen breitflächige Luftströme mit einem Druck von 1, 4 kg pro cm2 und einer Temperatur von 250 in einem Winkel von etwa 450 zur Senkrechten austreten. Die Rohre sind so angeordnet, dass die Luftströme auf die gebildeten Fasern treffen und etwa 15 cm unter der Austrittsfläche des Spinnkopfes eine Wirbelzone erzeugen. Das gebildete Vlies ist etwa 1 cm dick und hat eine Denierzahl von 57 000. Unmittelbar nach seiner Bildung wird es in eine Vorrichtung zur Filterherstellung eingeführt und zu papierumwickelten Filtern von 15 mm Länge, 25 mm Umfang und einer Denierzahl von etwa 57000 verarbeitet. Das Zelluloseacetat in jedem Filter wiegt 102 mg.
Die Filter werden auf einer üblichen Filterprüfmaschine untersucht, um die Saugkraft zu bestimmen, die erforderlich ist, um ein bestimmtes Luftvolumen unter festgelegten Bedingungen durchzusaugen, und um den Prozentsatz der Feststoffe zu bestimmen, die aus dem durch Rauchen von Zigarettentabak gebildeten Rauch entfernt werden. Zum letzteren Vergleich sind nachstehend die Ergebnisse zusammen mit den Resultaten von Filtern von zwei der wirksamsten handelsüblichen Filterzigaretten angegeben.
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<tb>
<tb>
Neue <SEP> Filter <SEP> Kontrolle
<tb> A <SEP> B
<tb> Druckabfall, <SEP> mm <SEP> H20 <SEP> 57 <SEP> 50 <SEP> 70
<tb> Filterlänge, <SEP> mm <SEP> 15 <SEP> 15 <SEP> 10
<tb> Filterwirkung, <SEP> % <SEP> 27 <SEP> 22 <SEP> 18
<tb> Gewicht <SEP> des <SEP> Filters, <SEP> mg <SEP> 102 <SEP> 180 <SEP> 120
<tb>
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Aus diesen Gegenüberstellungen ist ersichtlich, dass die neuen Filter einen annehmbaren Druckabfall haben, da er zwischen den Werten der Vergleichsproben liegt. Hieran ist zu erkennen, dass keine Kanal- bildung in den Filtern vorliegt. Die Filterwirkung der neuen Filter ist um etwa 20% höher als die der bes- seren von den beiden Vergleichsproben und um 50% höher als die der andern Vergleichsprobe.
Ihr Gewis i beträgt weniger als 85% des Gewichtes der kürzeren Filter (mit geringerer Wirkung) und weniger als 60'10 des Gewichtes des wirksameren Filters.
Die Feinheit der Einzelfasern ist unterschiedlich und liegt im Durchschnitt zwischen etwa 2, 6 und 3, 2 Denier. Ihr Querschnitt ist durch die Vertiefungen und Kerben äusserst unregelmässig. Der Querschnitt einer bestimmten Faser schwankt erheblich an den verschiedenen Stellen über ihre Länge. Im allgemei- net beträgt die maximale Durchschnittsbreite jeder Faser etwa 30je, während ihre kleinste durchschnitt- liche Breite bei etwa 10iL liegt.
Durch das folgende Beispiel wird die Anwendung der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung näher er- läutert.
Beispiel 2 :. Die in Beispiel 1 verwendete Zelluloseacetatlösung wird durch drei Spinnköpfe 45 mit ebenen Austrittsflächen, die in einem Winkel von 450 zur Horizontalen angeordnet sind, auf ein durch die Wellen 47 und 48 mit einer konstanten Geschwindigkeit von 60 m pro min in Richtung des Pfeiles be- wegtes endloses Drahtgeflecht oder durchlöchertes Band gesponnen. Die Welle 48 und der um sie herum- geführte Teil des Drahtgeflechtes liegen ausserhalb des die Spinnköpfe 45, den übrigen Teil des Drahtge- flechtes und die andern, später näher beschriebenen Teile der Vorrichtung einschliessenden Gehäuse 49.
Zum leichteren Verständnis wurde in der Zeichnung eine Seite des Gehäuses 49 nicht dargestellt. Jeder
Spinnkopf 45 hat 300 Öffnungen von 0, 028 m Durchmesser. Aus jedem Spinnkopf treten pro min 520 g
Lösung von einer Temperatur von 1250C aus. Der Spinndruck liegt bei etwa 49 kg pro cm2 der Düse. Der plötzliche Druckabfall und die hohe Geschwindigkeit, mit welcher die Lösung aus der Düse austritt, be- wirken eine Entspannungsverdampfung des Lösungsmittels und es wird angenommen, dass durch diese Ent- spannungsverdampfung die besonderen Oberflächeneigenschaften der Fäden hervorgerufen werden. Die einzelnen Fäden haben eine durchschnittliche Denierzahl von etwa 2 bis 3.
Eine verlängerte Luftdüse 50 erstreckt sich über die ganze Breite des Drahtgeflechtes 46 und gibt kontinuierlich Luft von einer Tempe- ratur von etwa 80 C und einem Druck von 0, 0035 kg pro cmz in einem Winkel von 450 zum Drahtge- flecht und einem solchen von 900 zu den Fasern ab. Die Luft tritt knapp oberhalb des Drahtgeflechtes auf die Fäden. Die Fäden 51 werden hiebei teilweise getrocknet, schwingen um sich selbst, um Spiralen und
Verflechtungen zu bilden und werden miteinander an regellos voneinander entfernt liegenden Stellen ver- schmolzen. Die Fäden fallen in Form eines etwa 550 mm breiten und etwa 1 mm hohen Vlieses 52 auf das Drahtgeflecht 46. Auf seinem Weg nach rechts passiert das Vlies 52 hintereinander Leitbleche 53 und
54 und verlässt sodann das Gehäuse 49 durch eine Öffnung in der Endwand des Gehäuses 49.
Das Vlies ge- langt sodann durch eine Führung 55 über den horizontalen Teil einer H-Schiene 56, deren vertikale Teile etwa 6 mm voneinander entfernt sind, wodurch das Vlies in einen Strang von etwa 75 000 Denier zu- zusammengedrückt wird. Der Strang wird durch ein Paar Förderwalzen 57 weitergeführt, um gesammelt oder direkt zu Zigarettenfiltern geformt zu werden. In der Längsrichtung des Gehäuses 49 erstrecken sich in dessen oberen Teil und am Boden Kanäle 58 und 59. Dem Kanal 58 wird Heissluft von 150 C zugeführt, die durch Öffnungen 60 austritt, mit dem Vlies'52 in Berührung kommt und durch Öffnungen 61 in den Kanal 59 gelangt.
Frischdampf von 2, 1 atü Druck wird durch die Düsen 62 gegen das Vlies 52 gerichtet, um den Dampfdruck des Acetons zu vermindern und somit die Trocknung zu unterstützen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung eines faserartigen, insbesondere zu Tabakrauch-Filtereinsätzen ohne Zuhilfenahme von Klebemitteln oder Weichmachern verarbeitbaren Materials, dadurch gekennzeichnet, dass eine fadenbildende Flüssigkeit in Form einer Vielzahl von feinen Strömen in eine Gasatmosphäre versponnen wird, in welcher die flüssigen Ströme zu kontinuierlichen Fäden mit einem Denier von weniger als 25 koagulieren, und dass den Fäden auf ihrem Weg durch ihre Bildungszone eine willkürliche Wechselbewegung auferlegt wird, um ein bortenartiges Gebilde zu erzeugen, welches von besagter Zone mit einer wesentlich unter der Spinngeschwindigkeit der flüssigen Ströme liegenden linearen Geschwindigkeit abgezogen und gegebenenfalls zur Form eines Stranges mit einem Gesamtdenier von wenigstens 40 000 verdichtet wird.