DE19822775A1 - Verfahren zur Herstellung gehärteter Filterstäbe in der Zigarettenindustrie - Google Patents
Verfahren zur Herstellung gehärteter Filterstäbe in der ZigarettenindustrieInfo
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Abstract
Beschrieben wird ein Verfahren zum Auftragen eines Weichmachers auf einen Filter Tow-Streifen aus Celluloseacetat im Rahmen der Herstellung gehärteter Filterstäbe in der Zigarettenindustrie. Dabei wird ein wasserhaltiger Weichmacher aufgetragen. Dies führt zu einem schnelleren Aushärten des behandelten Filter Tow-Materials. Bevorzugt wird Triacetin als Weichmacher herangezogen.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auftragen eines Weichmachers auf einen Filter
Tow-Streifen aus Celluloseacetat im Rahmen der Herstellung gehärteter Filterstäbe in der
Zigarettenindustrie.
Bei der Herstellung von Filtern in der Zigarettenindustrie wird ein Filter Tow-Streifen fort
laufend von einem Ballen abgezogen. Das Material wird kontinuierlich verstreckt und an
schließend mit einem Weichmacher aus einer Dosiereinrichtung besprüht. Darauf wird der
Filter Tow-Streifen zu einer Lunte zusammengefaßt, mit Papier umhüllt, verklebt und zu
Filterstäben geschnitten. Der Filterstab härtet schließlich aus, um in Abhängigkeit von der
aufgebrachten Menge des Weichmachers und des Weichmachertyps seine Endhärte zu
enthalten. Die Aushärtekinetik ist auch vom Weichmachertyp abhängig.
Eine zu Durchführung des obigen Verfahrens geeignete Vorrichtung wird in der
DE-C-31 22 557 beschrieben. Dabei erfolgt ein einseitiges Besprühen des Filter-Tow-Streifens mit
einem Weichmacher. Ein doppelseitiger Auftrag des Weichmachers wird in der DE-A-28 14 681
offenbart.
Nach dem Stand der Technik werden derzeit unterschiedliche Weichmacher eingesetzt. So
beschreibt beispielsweise die US-A-3 032 829 neben verschieden Phthalsäureestern
Triethylcitrat und Glycerintriacetat (Triacetin) als geeignet, jeweils in Konzentrationen von
2 bis 30 Gew.-%, wobei der Bereich von 4 bis 15 Gew.-% bevorzugt sein soll. In neueren
Arbeiten wird Triethylenglykoldiacetat als geeigneter Weichmacher angesprochen. Triethy
lenglykoldiacetat härtet schneller aus als Glycerintriacetat und Citronensäuretriethylester.
Die Kinetik des Aushärtungsvorgangs des mit Weichmacher besprühten Filtermaterials wird
für die Zigarettenfilter verarbeitende Industrie zunehmend bedeutender. So wurden bis vor
wenigen Jahren die frisch gefertigten Filterstäbe mindestens 24 Stunden vor der Weiterver
arbeitung auf der Zigarettenfilter-Ansetzmaschine gelagert. Dies erschien deswegen
notwendig, weil zur Verarbeitung auf einer Zigarettenfilter-Ansetzmaschine eine gewisse
Mindesthärte des Filtermaterials notwendig war. Aus Rationalisierungsgründen wurden
diese Zwischenlagerzeiten deutlich verkürzt, üblicherweise bis auf 20 Minuten. Obwohl sich
die Technik des Filteransetzens deutlich verbessert hat, ist derzeit dennoch eine gewisse
Mindesthärte notwendig. Der Geschwindigkeit des Aushärtungsvorganges kommt daher
große Bedeutung zu. Zwar gab es Überlegungen in der Vergangenheit, statt des heute
überwiegend eingesetzten Weichmachers Triacetin Triethylenglykoldiacetat einzusetzen.
Allerdings unterscheidet sich die selektive Retentionswirkung von Triacetin auf ge
schmacksrelevante Inhaltsstoffe des Rauches von Zigaretten deutlich von der entsprechen
den spezifischen Retention für Triethylenglykoldiacetat. Daher wird Triethylenglykoldiace
tat aus geschmacklichen Gründen abgelehnt und Triacetin vorgezogen. Hierbei wird es
strikt verlangt, daß der jeweils eingesetzte Weichmacher, demzufolge das bevorzugt
herangezogene Triacetin, Wasser weitestgehend ausschließt. Daher wird von den
Lieferanten stets der Wassergehalt angegeben, der unter 0,1 Gew.-% liegen soll. Der
Höchstwert von 0,1 Gew.-% Wasser im handelsüblichen Triacetin garantiert dessen langer
fristige Lagerung ohne Zersetzung. Andernfalls entsteht durch Hydrolyse Essigsäure. Die
Prüfung auf den Wassergehalt ist neben der sensorischen Prüfung die einzige, die in der
Tabakindustrie bei Anwendung der Weichmacher vorgenommen wird.
Im Ergebnis sind die derzeitigen Vorschläge des Standes der Technik zur Herstellung aus
gehärteter Filterstäbe aus Filter-Tow-Streifen aus Celluloseacetat nicht befriedigend. So
wäre eine schnellere Aushärtung wünschenswert, ohne daß sich das hergestellte Produkt
physikalisch und sensorisch verschlechtert.
Demzufolge ist es Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, hier eine Verbesserung vorzuschlagen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Auftragen eines Weichma
chers auf einen Filter Tow-Streifen aus Celluloseacetat im Rahmen der Herstellung gehärte
ter Filterstäbe in der Zigarettenindustrie dadurch gelöst, daß ein wasserhaltiger Weich
macher aufgetragen wird.
Es wurde demzufolge erfindungsgemaß überraschenderweise gefunden, daß entgegen der
strikten Forderung des Standes der Technik mit Vorteil ein wasserhaltiger Weichmacher für
den bezeichneten Zweck eingesetzt werden kann, wobei der Wassergehalt vorzugsweise
mindestens etwa 0,5 Gew.-% beträgt und vorzugsweise maximal bis zum Sättigungsgrund
geht. Bei dem bevorzugt herangezogenen Triacetin liegt der Wassergehalt vorzugsweise
zwischen etwa 1 und 4 Gew.-%. Allerdings lassen sich noch vorteilhafte Ergebnisse
erzielen, wenn Sättigung mit etwa 5 Gew.-% vorliegt und dieser Wert sogar überschritten
wird, beispielsweise bei mehr als 6,5% liegt. Hier kann eine Entmischung auftreten. In
diesem Fall ist es zweckmäßig und vorteilhaft, das Wasser dem vom Lieferanten erhaltenen
wasserfreien Triacetin in einem Hochgeschwindigkeitsmischer zuzumischen, so daß eine
möglichst feinteilige Emulsion entsteht. Hierbei werden zweckmäßigerweise kleine Mengen
an Emulgatoren, insbesondere Polysorbate und Sorbitanester (Tween® und Span® von ICI),
herangezogen.
Vorzugsweise wird so vorgegangen, daß der jeweilige Weichmacher, insbesondere das
vorzugsweise eingesetzte handelsübliche Triacetin, in einem üblichen großen Vorratsbehäl
ter gelagert wird. Von diesem wird der Weichmacher in einen gesonderten Dosierbehälter
abgezogen, in den Wasser in der gewünschten Menge eindosiert wird. Zweckmäßigerweise
erfolgt dann, wenn der Sättigungspunkt überschritten und eine Emulsion mit fein dispergier
tem Wasseranteil hergestellt werden soll, dies unter starkem Rühren mit einem Hochge
schwindigkeitsmischer. Der wasserhaltige Weichmacher wird dann zur ein- oder beizeitigen
Beaufschlagung des Filter Tow-Streifens abgeführt. Der beidseitige Auftrag gilt als bevor
zugt. Nicht vom Filter Tow-Streifen aufgenommener wasserhaltiger Weichmacher läuft unter
der Wirkung der Schwerkraft aus dem Auftragssystem ab und wird zweckmäßigerweise in
den gesonderten Dosierbehälter zurückgeführt. Demzufolge ist das hier dargestellte System
eine vorteilhafte Weiterbildung des Standes der Technik, wie er beispielsweise in der
DE-A-28 14 681 beschrieben wird.
Bei der Art des Auftrags des wasserhaltigen Weichmachers auf den Filter-Tow-Streifen
unterliegt die vorliegende Erfindung keinen wesentlichen Einschränkungen, wenngleich das
Bürstenauftragsverfahren bevorzugt ist. Auf die verschiedenen Auftragsverfahren gehen
insbesondere die eingangs bezeichneten Druckschriften ein. Auch bezuglich der Wahl des
Temperaturrahmens, bei dem der Auftrag des wasserhaltigen Weichmachers auf den Filter-
Tow-Streifen erfolgt, ist nicht kritisch. Bei dem Einsatz wasserhaltigen Triacetins wird ein
Temperaturbereich von etwa 30° bis 60°C, insbesondere 40° bis 50°C, bevorzugt. In diesem
Temperaturrahmen erfolgt zusätzlich ein vorteilhaftes Anlösen des besprühten Filter
Tow-Materials. Eine zu hohe Temperatur würde zu unerwünschten Effekten führen, so
beispielsweise zu einer Zerstörung des bevorzugt eingesetzten Triacetins durch Hydrolyse.
Darüber hinaus würden andere Größen, wie beispielsweise die Stabilität der jeweils
verwendeten Leime etc., ungünstig beeinflußt.
Im Ergebnis wurde erfindungsgemäß überraschenderweise gefunden, daß wasserhaltige
Weichmacher, insbesondere wasserhaltiges Triacetin, in dem eingangs bezeichneten Verfah
ren eingesetzt werden können, wobei sich ein Wassergehalt von etwa mindestens 0,5 Gew.-%
im Hinblick auf die Härtekinetik vorteilhaft auswirkt, ohne daß Störungen hervorgerufen
werden. Vielmehr stellen sich in verschiedener Hinsicht Verbesserungen ein. Da sich der
Feuchtegehalt des Filterstabs nach der Endlagerung auf die jeweilige Gleichgewichtsfeuchte
des Systems Cellulsoseacetat-Triacetin-Wasser einstellt, unterscheiden sich die erfindungs
gemaß hergestellten Filterstäbe nicht von traditionell gefertigten. Sie weisen eine identische
Endhärte auf. Auch sensorisch zeigen die aus diesen Filterstäben hergestellten Zigaretten
keine Unterschiede zu den bekannten Zigaretten. Zusätzlich besteht zur weiteren
Beschleunigung der Härtekinetik die Möglichkeit, die Verfahrenserzeugnisse bei erhöhten
Temperaturen und erhöhter Luftfeuchtigkeit und damit bei indirektem Eintrag von
Feuchtigkeit zu lagern. Ferner kann sich eine schonende Behandlung mit Mikrowellen
anschließen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen noch näher erläutert:
Auf einer KDF-AF3-Anlage der Firma Hauni, Hamburg, wurde ein Filter Tow-Streifen der
Spezifikation 3,OY35 mit einem Filamenttiter von 3,33 dtex und einem Gesamtfilter von
38 890 dtex verarbeitet. Der Zugwiderstand des Filterstabes betrug 355 daPa bei einer Fil
terlänge von 126 mm und einem Durchmesser von 7,8 mm. Die obige Anlage der Firma
Hauni, Hamburg, ist mit einer Doppelbürstenbesprühung, ähnlich der nach der DE-A 28 14 681,
ausgerüstet. Es wurde ein Triacetingehalt von 8,0 Gew.-%, bezogen auf das
Fasereinsatzgewicht, angestrebt. Als Triacetin wurde ein Produkt der Firma Henkel mit
einer spezifizierten Reinheit von 99,9% verwendet. Nach jeweils 20 Min., 1h, 2h, 4h und
24 h wurde die Härte nach der Borgwaldt-Meßmethode bestimmt. Die Werte der
Borgwaldt-Härte (BH) dieser Meßreihe sind in der Tabelle 1 unter "Versuchsbeispiel"
erfaßt und in der nachfolgenden Fig. 1 graphisch dargestellt.
Es wurde das Verfahren nach vorstehendem Vergleichsbeispiel wiederholt. Allerdings
wurde im Unterschied hierzu Triacetin 4 Gew.-% Wasser in einer Dosiereinrichtung mit
Mischeinheit zugefügt. Aus dieser Dosiereinrichtung wurde das wäßrige Triacetin auf den
Filter Tow-Streifen gesprüht.
Claims (6)
1. Verfahren zum Auftragen eines Weichmachers auf einen Filter Tow-Streifen aus Cellulo
seacetat im Rahmen der Herstellung gehärteter Filterstäbe in der Zigarettenindustrie, da
durch gekennzeichnet, daß ein wasserhaltiger Weichmacher aufgetragen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Weichmacher durch Bür
stenbesprühung, insbesondere beidseitig, aufgebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wassergehalt des
Weichmachers mindestens etwa 0,5 Gew.-% beträgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der maximale
Wassergehalt unterhalb des Sättigungspunktes des Weichmachers liegt.
5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
als Weichmacher Triacetin eingesetzt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Triacetin zwischen etwa
30° bis 60°C insbesondere zwischen 40° und 50°C, aufgetragen wird.
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