WO2021115619A1 - Wasserstrahlverfestigtes filtermaterial für rauchartikel - Google Patents

Wasserstrahlverfestigtes filtermaterial für rauchartikel Download PDF

Info

Publication number
WO2021115619A1
WO2021115619A1 PCT/EP2019/085125 EP2019085125W WO2021115619A1 WO 2021115619 A1 WO2021115619 A1 WO 2021115619A1 EP 2019085125 W EP2019085125 W EP 2019085125W WO 2021115619 A1 WO2021115619 A1 WO 2021115619A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
filter material
hydroentangled nonwoven
segment
fibers
nonwoven fabric
Prior art date
Application number
PCT/EP2019/085125
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dietmar Volgger
Stefan Bachmann
Original Assignee
Delfortgroup Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=69104363&utm_source=***_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=WO2021115619(A1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Delfortgroup Ag filed Critical Delfortgroup Ag
Priority to KR1020227022591A priority Critical patent/KR20220110257A/ko
Priority to CN201980102770.8A priority patent/CN114765995B/zh
Priority to ES19831628T priority patent/ES2925883T3/es
Priority to PL19831628.3T priority patent/PL3861159T3/pl
Priority to PCT/EP2019/085125 priority patent/WO2021115619A1/de
Priority to US17/782,506 priority patent/US20230016316A1/en
Priority to EP19831628.3A priority patent/EP3861159B1/de
Priority to JP2022533485A priority patent/JP7504205B2/ja
Priority to BR112022007424A priority patent/BR112022007424A2/pt
Publication of WO2021115619A1 publication Critical patent/WO2021115619A1/de

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24D—CIGARS; CIGARETTES; TOBACCO SMOKE FILTERS; MOUTHPIECES FOR CIGARS OR CIGARETTES; MANUFACTURE OF TOBACCO SMOKE FILTERS OR MOUTHPIECES
    • A24D3/00—Tobacco smoke filters, e.g. filter-tips, filtering inserts; Filters specially adapted for simulated smoking devices; Mouthpieces for cigars or cigarettes
    • A24D3/06—Use of materials for tobacco smoke filters
    • A24D3/08—Use of materials for tobacco smoke filters of organic materials as carrier or major constituent
    • A24D3/10—Use of materials for tobacco smoke filters of organic materials as carrier or major constituent of cellulose or cellulose derivatives
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24D—CIGARS; CIGARETTES; TOBACCO SMOKE FILTERS; MOUTHPIECES FOR CIGARS OR CIGARETTES; MANUFACTURE OF TOBACCO SMOKE FILTERS OR MOUTHPIECES
    • A24D3/00—Tobacco smoke filters, e.g. filter-tips, filtering inserts; Filters specially adapted for simulated smoking devices; Mouthpieces for cigars or cigarettes
    • A24D3/02—Manufacture of tobacco smoke filters
    • A24D3/0229—Filter rod forming processes
    • A24D3/0245—Filter rod forming processes by winding, e.g. spirally
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24D—CIGARS; CIGARETTES; TOBACCO SMOKE FILTERS; MOUTHPIECES FOR CIGARS OR CIGARETTES; MANUFACTURE OF TOBACCO SMOKE FILTERS OR MOUTHPIECES
    • A24D3/00—Tobacco smoke filters, e.g. filter-tips, filtering inserts; Filters specially adapted for simulated smoking devices; Mouthpieces for cigars or cigarettes
    • A24D3/04—Tobacco smoke filters characterised by their shape or structure
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24D—CIGARS; CIGARETTES; TOBACCO SMOKE FILTERS; MOUTHPIECES FOR CIGARS OR CIGARETTES; MANUFACTURE OF TOBACCO SMOKE FILTERS OR MOUTHPIECES
    • A24D3/00—Tobacco smoke filters, e.g. filter-tips, filtering inserts; Filters specially adapted for simulated smoking devices; Mouthpieces for cigars or cigarettes
    • A24D3/06—Use of materials for tobacco smoke filters
    • A24D3/067—Use of materials for tobacco smoke filters characterised by functional properties
    • A24D3/068—Biodegradable or disintegrable
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24D—CIGARS; CIGARETTES; TOBACCO SMOKE FILTERS; MOUTHPIECES FOR CIGARS OR CIGARETTES; MANUFACTURE OF TOBACCO SMOKE FILTERS OR MOUTHPIECES
    • A24D3/00—Tobacco smoke filters, e.g. filter-tips, filtering inserts; Filters specially adapted for simulated smoking devices; Mouthpieces for cigars or cigarettes
    • A24D3/06—Use of materials for tobacco smoke filters
    • A24D3/14—Use of materials for tobacco smoke filters of organic materials as additive
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24D—CIGARS; CIGARETTES; TOBACCO SMOKE FILTERS; MOUTHPIECES FOR CIGARS OR CIGARETTES; MANUFACTURE OF TOBACCO SMOKE FILTERS OR MOUTHPIECES
    • A24D3/00—Tobacco smoke filters, e.g. filter-tips, filtering inserts; Filters specially adapted for simulated smoking devices; Mouthpieces for cigars or cigarettes
    • A24D3/17—Filters specially adapted for simulated smoking devices
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/04—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres having existing or potential cohesive properties, e.g. natural fibres, prestretched or fibrillated artificial fibres
    • D04H1/26—Wood pulp
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/04—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres having existing or potential cohesive properties, e.g. natural fibres, prestretched or fibrillated artificial fibres
    • D04H1/28—Regenerated cellulose series
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/42—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties characterised by the use of certain kinds of fibres insofar as this use has no preponderant influence on the consolidation of the fleece
    • D04H1/425—Cellulose series
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/42—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties characterised by the use of certain kinds of fibres insofar as this use has no preponderant influence on the consolidation of the fleece
    • D04H1/425—Cellulose series
    • D04H1/4258—Regenerated cellulose series
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/44—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties the fleeces or layers being consolidated by mechanical means, e.g. by rolling
    • D04H1/46—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties the fleeces or layers being consolidated by mechanical means, e.g. by rolling by needling or like operations to cause entanglement of fibres
    • D04H1/465—Hydraulic needling
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/44—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties the fleeces or layers being consolidated by mechanical means, e.g. by rolling
    • D04H1/46—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties the fleeces or layers being consolidated by mechanical means, e.g. by rolling by needling or like operations to cause entanglement of fibres
    • D04H1/492—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties the fleeces or layers being consolidated by mechanical means, e.g. by rolling by needling or like operations to cause entanglement of fibres by fluid jet
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H5/00—Non woven fabrics formed of mixtures of relatively short fibres and yarns or like filamentary material of substantial length
    • D04H5/02—Non woven fabrics formed of mixtures of relatively short fibres and yarns or like filamentary material of substantial length strengthened or consolidated by mechanical methods, e.g. needling
    • D04H5/03—Non woven fabrics formed of mixtures of relatively short fibres and yarns or like filamentary material of substantial length strengthened or consolidated by mechanical methods, e.g. needling by fluid jet

Definitions

  • the invention relates to a filter material and a segment of a smoking article made therefrom, in particular a segment for filtering the aerosol flowing in the smoking article, which is readily biodegradable, contains fewer additives and processing aids, is optically homogeneous than segments known from the prior art and can be manufactured cheaply.
  • Smoking articles are typically rod-shaped articles which consist of at least two rod-shaped segments arranged one after the other.
  • a segment contains a material which is able to form an aerosol when heated and at least one further segment which is used to influence the properties of the aerosol.
  • the smoking article can be a filter cigarette in which a first segment contains the aerosol-forming material, in particular tobacco, and a further segment is designed as a filter and serves to filter the aerosol.
  • the aerosol is generated by burning the aerosol-forming material, and the filter is primarily used to filter the aerosol and to provide the filter cigarette with a defined draw resistance.
  • the smoking article can also be a so-called tobacco heater, in which the aerosol-forming material is only heated but not burned. This reduces the number and amount of harmful substances in the aerosol.
  • Such a smoking article also consists of at least two, but more often more, in particular four segments.
  • One segment contains the aerosol-forming material, which typically comprises tobacco, reconstituted tobacco, or tobacco prepared by other processes. Further, partially optional segments in the smoking article serve to pass the aerosol on, to cool the aerosol or to filter the aerosol.
  • the segments are mostly wrapped in a wrapping material. Very often paper is used as a wrapping material.
  • segment is understood to mean the segment of a smoking article. the one that does not contain the aerosol-forming material, but rather serves, for example, to convey, cool or filter the aerosol.
  • filter segments for smoking articles, in particular filter segments, from paper.
  • Such segments are generally readily biodegradable, but they also have disadvantages.
  • filter segments made of paper generally have a high filtration efficiency and therefore lead to a dry aerosol, which impairs the taste of the aerosol compared to cigarettes with the usual filter segments made of cellulose acetate.
  • paper filter segments have not yet found widespread use is their visual appearance. At the end of the mouth of the smoking article, the cut surface of the segment at the end of the mouth is often visible, and the consumer is used to a white, homogeneous surface from the usual segments made of cellulose acetate, in which the individual cut fibers are barely recognizable. Paper segments, on the other hand, have a coarse structure, which obviously gives the consumer the impression of lower quality. Therefore, segments of paper are often only used as a sub-segment in a filter consisting of several segments, so that the consumer cannot see the cut surface. The segment at the end of the mouth then often still consists of cellulose acetate. Because of these optical deficiencies, the advantages of the biodegradability of a segment of paper cannot be fully utilized.
  • the invention is based on the object of providing a filter material for a smoking article available that is readily biodegradable and from which segments for smoking articles can be made whose appearance is well comparable to that of conventional segments, in particular those made of cellulose acetate, and which can also be made from readily available, inexpensive raw materials. In doing so, undesirable influences on the taste of the smoking article are to be minimized.
  • the object can be achieved by a filter material that comprises a nonwoven, the nonwoven being hydroentangled and the hydroentangled nonwoven at least 50% and at most 90% wood pulp fibers, at least 10% and at most 50% fibers made from regenerated cellulose and less than 30% Contains non-natural polymers, and the amount of wood pulp fibers and fibers from regenerated cellulose together make up at least 70% of the mass of the hydroentangled nonwoven and the hydroentangled nonwoven has a density of at least 100 kg / m 3 and at most 300 kg / m 3 and a thickness of at least 100 pm and at most 1000 pm. All percentages relate to the mass of the hydroentangled nonwoven.
  • hydroentangled initially refers to the underlying manufacturing process, it must be taken into account that a hydroentangled nonwoven has characteristic structural properties that distinguish it from other fibrous materials or nonwovens, and which, to the knowledge of the inventors, are not identical with one another res manufacturing process can be achieved.
  • the strength of the hydroentangled nonwoven is achieved through the turbulence of the fibers, which means that the fibers are a significant part also aligned in the thickness direction of the nonwoven fabric.
  • a filter material can be produced with a high proportion of wood pulp fibers without the structure of the nonwoven becoming too dense or too compact. According to the invention, this is achieved essentially through the use of a hydroentangled nonwoven which, in addition to the wood pulp fibers, also contains fibers made from regenerated cellulose.
  • the fibers are placed on a water-permeable sieve and solidified by swirling with a water jet directed at the fibers.
  • a filter material suitable for segments of smoking articles can be produced with a high proportion of wood pulp fibers and therefore inexpensively and a segment for a smoking article made from the filter material according to the invention has a homogeneous cut surface that is well comparable to that of a segment made of cellulose acetate.
  • the addition of additives or processing aids for the production of the hydroentangled nonwoven is not required. so. This avoids an undesirable influence of such additives or processing aids on the taste of the smoking article manufactured with the aid of the filter material according to the invention and the biodegradability is not impaired.
  • the hydroentangled nonwoven contained in the filter material according to the invention contains a high proportion of wood pulp fibers and fibers made of regenerated cellulose, which together make up at least 70% make up the mass of the water-jet bonded nonwoven fabric.
  • wood pulp fibers and regenerated cellulose are made from natural polymers, they are also readily biodegradable.
  • the proportion of non-natural polymers should make up less than 30% of the mass of the water-jet bonded nonwoven.
  • Natural polymers are polymers that have been obtained directly from natural raw materials without chemical change or without changing the composition or are chemically identical to such polymers obtained from nature.
  • wood pulp fibers consist of natural polymers and fibers made from regenerated cellulose are also natural polymers.
  • chemical changes have taken place so that they belong to the non-natural polymers, and although the starting materials occur in nature, these starting materials have at least been changed in such a way that rapid biodegradability is no longer guaranteed.
  • all polymers obtained from mineral oils such as polyethylene, polypropylene, polyester or polystyrene, are not natural polymers.
  • the hydroentangled nonwoven contained in the filter material according to the invention contains wood pulp fibers in an amount of at least 50% and at most 90% of the mass of the hydroentangled nonwoven.
  • the proportion of wood pulp fibers is preferably at least 60% and at most 80% and particularly preferably at least 60% and at most 70%, each based on the mass of the hydroentangled nonwoven.
  • Wood pulp fibers are pulp fibers that are obtained from conifers or hardwoods. They are industrially produced in large quantities, have a stable quality and are inexpensive.
  • the wood pulp fibers are preferably obtained from coniferous woods, for example from spruce, pine or fir, because these fibers are good because of their length Lead strength of the hydroentangled nonwoven fabric.
  • preferred suitable wood pulp fibers from hardwoods are obtained from birch, beech or eucalyptus. Mixtures of wood pulp fibers of various origins can also be used with preference. Wood pulp fibers obtained from softwoods, which are referred to as reinforced pulp fibers and achieve particularly high strength, as well as mercerized wood pulp fibers, which have a particularly high thickness and low density, are particularly preferred.
  • Pulp fibers from other plants such as hemp, flax, jute, ramie, abaca, sisal, cotton or esparto grass do not count among the wood pulp fibers for the purposes of this invention. It is true that a porous paper structure and high strength can also be achieved with these fibers. However, the fibers are expensive, in some cases not readily available industrially and, because of the short growth period of these plants, of variable quality. They can be contained in the hydroentangled nonwoven fabric according to the invention, but their proportion should preferably be a maximum of 20% and particularly preferably a maximum of 10% and very particularly preferably a maximum of 1% of the mass of the hydroentangled nonwoven fabric.
  • the wood pulp fibers can be bleached or unbleached. Because of their white color, bleached wood pulp fibers offer advantages in terms of the appearance of a segment made from the filter material according to the invention, while unbleached wood pulp fibers, which then have a light brown to dark brown color, are more environmentally friendly because the bleaching process can be dispensed with. Mixtures of bleached and unbleached wood pulp fibers can also be used to better adjust the color of the filter material according to the invention.
  • the hydroentangled nonwoven contained in the filter material according to the invention contains fibers made of regenerated cellulose in an amount of at least 10% and at most 50% of the mass of the hydroentangled nonwoven.
  • the proportion of regenerated cellulose fibers is preferably at least 20% and at most 45% and particularly preferably at least 30% and at most 40%, based in each case on the mass of the water-jet-bonded nonwoven.
  • the fibers made from regenerated cellulose are preferably viscose fibers, modal fibers, Lyocell®, Tencel® or mixtures thereof. These fibers have good biodegradability and can be used to optimize the strength, thickness or density of the wasserstrahlverfes taken nonwoven and to adjust the filtration efficiency of the segment made from it for the smoking article.
  • the sum of the amounts of wood pulp fibers and the fibers of regenerated cellulose should together be at least 70%, preferably at least 80% and particularly preferably at least 90% of the mass of the hydroentangled nonwoven fabric.
  • the filter material according to the invention comprises a hydroentangled nonwoven, which consists essentially exclusively, but at least 95% of the mass of the hydroentangled nonwoven, of wood pulp fibers and fibers of regenerated cellulose.
  • This very particularly preferred embodiment allows the best biodegradability with at the same time a very low influence on the taste of the smoking article manufactured with the aid of the filter material.
  • the hydroentangled nonwoven should contain less than 30% non-natural polymers.
  • the spun bonded nonwoven preferably contains less than 10% non-natural polymers and particularly preferably less than 1% non-natural polymers. The percentages relate to
  • the hydroentangled nonwoven of the filter material contains at least 5% and less than 30%, particularly preferably less than 25% and very particularly preferably less than 20% staple fibers made of cellulose acetate, the percentages being based on the mass of the hydroentangled refer to consolidated nonwovens.
  • Additives such as alkyl ketene dimers (AKD), alkenyl succinic anhydrides (ASA), fatty acids, starch, starch derivatives, carboxymethyl cellulose, alginates, or substances for setting the pH, such as organic or inorganic acids or alkalis, can be used to set specific properties of the nonwoven added, as long as the mass of unnatural polymers in the nonwoven is not more than 30%.
  • the specialist is able to determine the type and amount of such additives from his experience.
  • the weight per unit area of the hydroentangled nonwoven is preferably at least 25 g / m 2 and at most 150 g / m 2 , particularly preferably at least 35 g / m 2 and at most 120 g / m 2 and very particularly preferably at least 40 g / m 2 and at most 80 g / m 2 .
  • the basis weight influences the tensile strength of the hydroentangled nonwoven fabric, whereby a higher basis weight can lead to higher strength.
  • the information relates to a basis weight, which is measured according to ISO 536: 2012.
  • the thickness of the hydroentangled nonwoven is at least 100 mih and at most 1000 mih, preferably at least 120 mih and at most 800 mih and particularly preferably at least 150 mih and at most 750 mih.
  • the thickness influences the amount of filter material that can be packed into the segment of the smoking article and thus the draw resistance and filtration efficiency of the segment, but also the processability of the filter material, as it is often crimped or folded to produce a segment for a smoking article. Too high a thickness is unfavorable for such process steps and thicknesses in the preferred and particularly preferred intervals allow the filter material according to the invention to be processed particularly well to form a segment of a smoking article.
  • the density of the hydroentangled nonwoven is obtained by dividing the basis weight according to ISO 536: 2012 by the thickness according to ISO 534: 2011.
  • the density of the hydroentangled nonwoven fabric determined in this way is at least 100 kg / m 3 and at most 300 kg / m 3 , preferably at least 120 kg / m 3 and at most 250 kg / m 3 and particularly preferably at least 140 kg / m 3 and at most 220 kg / m 3 .
  • the density of the water-jet-bonded nonwoven should be in a comparatively narrow range because it determines the draw resistance and the filtration efficiency of the segment of a smoking article made from it.
  • the preferred and particularly preferred intervals allow an even more favorable combination of draw resistance and filtration efficiency.
  • the air permeability of the hydroentangled nonwoven measured according to ISO 2965: 2019, can preferably be between 10,000 cm 3 / (cm 2 -kPa-min) and 60,000 cm 3 / (cm 2 -kPa-min), particularly preferably between 20,000 cm 3 / ( cm 2 -kPa-min) and 50,000 cm 3 / (cm 2 -kPa-min) and very particularly preferably between 35,000 cm 3 / (cm 2 -kPa-min) and 45,000 cm 3 / (cm 2 -kPa-min) lie.
  • the air permeability describes the porous structure of the hydroentangled nonwoven fabric and thus also influences the filtration efficiency and the tensile resistance.
  • the mechanical properties of the hydroentangled nonwoven fabric are important for processing the filter material according to the invention into a segment for a smoking article.
  • the width-related tensile strength of the hydroentangled nonwoven fabric measured according to ISO 1924-2: 2008, is preferably at least 0.05 kN / m and at most 5 kN / m, particularly preferably at least 0.07 kN / m and at most 4 kN / m.
  • the elongation at break of the hydroentangled nonwoven fabric is important because when processing the filter material according to the invention into a segment of a smoking article, the filter material is often crimped and a particularly high elongation at break is favorable.
  • the elongation at break of the hydroentangled nonwoven measured according to ISO 1924-2: 2008, is therefore preferably at least 1% and at most 50% and particularly preferably at least 3% and at most 40%.
  • the energy absorption capacity of the hydroentangled nonwoven fabric is preferably at least 4 J / m 2 and at most 500 J / m 2 and particularly preferably at least 5 J / m 2 and at most 450 J / m 2 .
  • Tensile strength, elongation at break and energy absorption capacity can depend on the direction in which the sample was taken from the hydroentangled nonwoven for the measurement.
  • the mentioned features of the hydroentangled nonwoven fabric are met when the tensile strength, elongation at break or energy absorption capacity in at least one direction lie in the specified preferred or particularly preferred intervals.
  • the filter material according to the invention comprises the hydroentangled nonwoven fabric.
  • the hydroentangled nonwoven makes up the majority of the filter material, so that preferably at least 90% of the mass of the filter material is formed by the hydroentangled nonwoven and particularly preferably at least 95% of the mass of the filter material is formed by the hydroentangled nonwoven.
  • the filter material according to the invention can also comprise other components which, for example, influence the processability of the filter material or the properties of a segment made from it or the taste of the smoking article.
  • these include, for example, carriers of aromatic substances, in particular threads impregnated with aromatic substances or substances to increase the rigidity of the filter material or materials that increase the hardness of the filter made from the filter material, such as thermoplastic materials.
  • the filter material comprises the hydroentangled nonwoven fabric and a substance selected from the group consisting of triacetin, propylene glycol, sorbitol, glycerol, polyethylene glycol, poly lyvinyl alcohol and tri-ethyl citrate or mixtures thereof. These substances can help to better match the filtration efficiency to that of cellulose acetate.
  • the fulfillment of the above characteristics of the hydroentangled nonwoven for example with regard to the content of wood pulp fibers, the content of fibers from regenerated cellulose, the amount of wood pulp fibers and fibers from regenerated Cellulose, the proportion of non-natural polymers, the content of other cellulose fibers, the density, the thickness, the weight per unit area, the air permeability, the tensile strength, the elongation at break and the energy absorption capacity can also be tested on the filter material itself without the hydroentangled nonwoven material the filter material would have to be isolated.
  • the above-mentioned, preferred, particularly preferred and very particularly preferred intervals and properties according to the invention then also apply to the filter material made from the hydroentangled nonwoven fabric.
  • Segments according to the invention for smoking articles can be produced from the filter material according to the invention by methods known from the prior art. These methods include, for example, crimping or folding the filter material, forming an endless strand from the crimped or folded filter material, wrapping the endless strand with a wrapping material and cutting the wrapped strand into individual rods of a defined length.
  • the length of such a rod is an integral multiple of the length of the segment which is then to be used in the smoking article according to the invention, and therefore the rods are then cut into segments of the desired length before or during the manufacture of the smoking article.
  • the segment according to the invention for smoking articles comprises the filter material according to the invention and a wrapping material.
  • the segment is cylindrical with a diameter of at least 3 mm and at most 10 mm, particularly preferably of at least 4 mm and at most 9 mm and very particularly preferably of at least 5 mm and at most 8 mm. These diameters are favorable for the use of the segments according to the invention in smoking articles.
  • the segment has a length of at least 4 mm and at most 40 mm, particularly preferably at least 6 mm and at most 35 mm and very particularly preferably at least 10 mm and at most 28 mm.
  • the draw resistance of the segment determines, among other things, what pressure difference the smoker has to apply when consuming the smoking article in order to generate a certain volume flow through the smoking article, and it therefore significantly influences the acceptance of the smoking article by the smoker.
  • the tensile resistance of the segment can be measured according to ISO 6565: 2015 and is given in mm water column (mmWG).
  • the tensile resistance of the segment is proportional to the length of the segment, so that the tensile resistance can also be measured on bars that differ from the segment only in length.
  • the tensile resistance of the segment can easily be calculated from this.
  • the tensile resistance of the segment per length of the segment is preferably at least 1 mmWG / mm and at most 12 mmWG / mm and particularly preferably at least 2 mmWG / mm and at most 10 mmWG / mm.
  • the density of the segment itself, without the wrapping material is preferably between 50 kg / m 3 and 300 kg / m 3 , particularly preferably between 60 kg / m 3 and 250 kg / m 3 and very particularly preferably between 70 kg / m 3 and 230 kg / m 3 .
  • the density has a significant effect on the draw resistance, the filtration efficiency and the hardness of the segment.
  • the density of the segment is given without the wrapping material, since the wrapping material has little influence on the draw resistance or the filtration efficiency.
  • the density of the segment can be determined by calculation. First, the volume of the segment is determined, which can be calculated from the diameter and the length, for example, in the case of a cylindrical segment. The influence of the coating material on the diameter can be neglected.
  • the mass of the segment can be determined by weighing, the segment being wrapped with the wrapping material.
  • the mass of the wrapping material can be determined from the area of the wrapping material and the nominal or measured weight per unit area of the wrapping material. For example, in the case of a typical cylindrical segment, the area of the wrapping material results from the circumference of the segment and the overlap of the wrapping material with itself and the length of the segment.
  • the mass of the wrapping material is subtracted from the mass of the segment with wrapping material and its density is calculated by dividing it by the volume of the segment.
  • a numerical example is detailed below.
  • the wrapping material of the segment according to the invention is preferably a paper or a film. So that the good biodegradability of the segment is not impaired, In a particularly preferred embodiment, the paper or the film contains less than 10% non-natural polymers based on the mass of the wrapping material.
  • the wrapping material of the segment according to the invention preferably has a surface weight of at least 20 g / m 2 and at most 150 g / m 2 , particularly preferably of at least 30 g / m 2 and at most 130 g / m 2 .
  • a wrapping material with this preferred or particularly preferred weight per unit area gives the segment according to the invention wrapped with it a particularly advantageous hardness. This means that the smoker cannot accidentally squeeze the segment located in the smoking article.
  • the segment according to the invention additionally contains at least one capsule which contains aromatic substances.
  • the capsule is often designed in such a way that the smoker can break it by applying pressure with his fingers, thus releasing the aromatic substances so that they can change the taste of the smoking article.
  • Smoking articles according to the invention can be produced from the segment according to the invention by the methods known in the prior art.
  • the smoking article according to the invention comprises a segment which contains an aerosol-forming material, and a segment which comprises the filter material according to the invention and a Umhüllungsma material.
  • the segment of the smoking article closest to the mouth end is a segment according to the invention.
  • the smoking article is a filter cigarette and the aerosol-forming material is tobacco.
  • the smoking article is a smoking article, in the intended use of which the aerosol-forming material is only heated, but not burned ver.
  • the hydroentangled nonwoven fabric for the filter material according to the invention can be produced by the following process according to the invention, which comprises the following steps A to F.
  • A production of an aqueous suspension comprising wood pulp fibers and fibers from regenerated cellulose, the amount of wood pulp fibers and fibers from regenerated cellulose together making up at least 70% of the mass of the solids in the suspension
  • B applying the suspension from step A to a rotating sieve
  • C Dewatering of the suspension through the rotating sieve to form a fiber web.
  • D Transferring the fiber web from step C to a support sieve
  • the hydroentangled nonwoven fabric produced by this process should be suitable for use in the filter material described above. This means that it can have, in particular, all the features individually or in combination that have been described above in connection with the hydroentangled nonwoven fabric as part of the filter material and are defined in the claims directed to the filter material.
  • the aqueous suspension in step A has a solids content of at most 3.0%, particularly preferably at most 1.0%, very particularly preferably at most 0.2% and in particular at most 0.05%.
  • the particularly low solids content of the suspension makes it possible to form an even less dense fiber web in step C.
  • the rotating wire of steps B and C is inclined upwards in the running direction of the fiber web from the horizontal by an angle of at least 30 and at most 40 °, particularly preferably by an angle of at least 50 and at most 30 °, and most preferably at an angle of at least 15 and at most 25 0 0th
  • the method comprises a step in which a pressure difference is generated between the two sides of the rotating screen in order to support the dewatering of the suspension in step C, with particularly preferred vacuum boxes or suitably shaped blades generating the pressure difference.
  • a large number of water jets is used to carry out the hydroentangling in step E, the water jets being arranged in at least one row at right angles to the direction of travel of the fiber web.
  • the water jet hardening in step E is effected by at least two water jets directed at the fiber web, the at least two water jets particularly preferably acting on different sides of the fiber web.
  • the drying in step F is at least partially effected by contact with hot air, by infrared radiation or by microwave radiation. Drying by direct contact with a heated surface is also possible, but less preferred because the thickness of the hydroentangled nonwoven fabric can decrease in the process.
  • FIG. 1 shows a device by means of which the method according to the invention for producing the hydroentangled nonwoven fabric can be carried out.
  • FIG. 2 shows the cross-sectional area of a segment according to the invention in comparison with a segment made of cellulose acetate and a segment made of paper
  • the method shown in FIG. 1 was used to produce the hydroentangled nonwoven fabric contained in the filter material according to the invention.
  • a suspension 1 of wood pulp fibers and fibers of regenerated cellulose was transferred from a storage container 2 onto a rotating sieve inclined upwards from the horizontal
  • the fiber web 4 was removed from the sieve 3 and passed on to a supporting sieve 5 also rotating around. There were from devices 6 in several rows at right angles to the running direction of the fiber web 4 arranged water jets 11 directed onto the fiber web 4 to swirl the fibers and to solidify the fiber web 4 to form a nonwoven fabric. In one In a further step, water jets 12 were also directed to the other side of the fiber web 4 by additional devices 7 in order to further strengthen the nonwoven fabric formed. The still moist nonwoven then passed through a drying device 8 and was dried there.
  • the percentages for Lyocell® fibers and wood pulp fibers mean the amount of fibers based on the mass of the hydroentangled nonwoven.
  • the elongation at break and the energy absorption capacity are each indicated in the machine direction (MD), ie in the direction indicated by the arrow 10 in FIG. 1 and in the transverse direction (CD) orthogonal thereto, in the plane of the fiber web 4.
  • hydroentangled nonwovens A to E were each used as inventive Fil termaterial A to E without adding further components.
  • each filter material formed into an endless strand with a diameter of 7.9 mm and with a wrapping material with a surface weight of 78 g / m 2 was wrapped.
  • the endless strand was first cut into rods with a length of 108 mm.
  • the average mass of the bars and the average tensile resistance of the bars according to ISO 6565: 2015 were determined and the density without the covering material and the tensile resistance per length were calculated from this.
  • the Rods according to the invention cut segments with a length of 22 mm.
  • Table 2 shows the data for the segments Si, S2 and S3. An exemplary calculation of the density of the segment is explained in more detail using the segment Si.
  • the mass of the 108 mm long rod to segment Si was measured to be 0.743 g.
  • the diameter was 7.9 mm. This resulted in a volume of the rod of, neglecting the thickness of the wrapping material
  • FIG. 2 shows the photographs of the cross-sectional area of the segment S2 according to the invention and of two comparable segments made of cellulose acetate (CA) and paper (PA).
  • CA cellulose acetate
  • PA paper
  • non-ventilated smoking articles Ri, R2 and R3 according to the invention were made with a length of 83 mm, which contained a segment with tobacco and a filter segment.
  • the filter segment was formed by one of the segments Si, S2 and S3 according to the invention.
  • the smoking articles Ri, R2 and R3 were smoked according to the method specified in ISO 3308 and the amount of tar, nicotine and water in the smoke was determined.
  • a comparison of the amount of tar, nicotine and water showed that the filter segments Si, S2 and S3 agree well with a filter segment made of cellulose acetate in terms of their filtration efficiency.
  • the tensile resistances of the segments Si, S2 and S3 were also in a favorable range for smoking articles and can be easily adapted to the requirements based on the density of the segment, even with a given composition of the segment.
  • filter materials according to the invention which contain a wasserstrahlverfestig th nonwoven, offer advantages over the filter materials known from the prior art in terms of biodegradability and visual appearance, without their function as a filter being restricted, and beyond can still be industrially manufactured inexpensively from readily available raw materials.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Cigarettes, Filters, And Manufacturing Of Filters (AREA)
  • Nonwoven Fabrics (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)

Abstract

Gezeigt wird ein Filtermaterial für einen Rauchartikel, welches einen Vliesstoff umfasst, wobeider Vliesstoff wasserstrahlverfestigt ist,der wasserstrahlverfestigte Vliesstoff mindestens 50% und höchstens 90% Holzzellstofffasern, mindestens 10% und höchstens 50% Fasern aus regenerierter Cellulose und weniger als 30% nicht natürliche Polymere enthält, jeweils bezogen auf die Masse des wasserstrahlverfestigen Vliesstoffs, und die Menge an Holzzellstofffasern und Fasern aus regenerierter Cellulose zusammen mindestens 70% der Masse des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs ausmacht,und der wasserstrahlverfestigte Vliesstoff eine Dichte von mindestens 100 kg/m³ und höchstens 300 kg/m³ und eine Dicke von mindestens 100 µm und höchstens 1000 µm aufweist. Gezeigt werden ferner ein Segment mit dem Filtermaterial, ein Rauchartikel und ein Herstellungsverfahren.

Description

WASSERSTRÄHLVERFESTIGTES FILTERMATERIAL FÜR RAUCHARTIKEL
GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft ein Filtermaterial und ein daraus gefertigtes Segment eines Raucharti kels, insbesondere ein Segment zur Filtration des im Rauchartikel strömenden Aerosols, das gut biologisch abbaubar ist, weniger Additive und Prozesshilfsmittel enthält, optisch homo gener ist als aus dem Stand der Technik bekannte Segmente und günstig hergestellt werden kann.
HINTERGRUND UND STAND DER TECHNIK
Rauchartikel sind typischerweise stabförmige Artikel, die aus mindestens zwei nacheinander angeordneten stabförmigen Segmenten bestehen. Ein Segment enthält ein Material, das in der Lage ist, beim Aufheizen ein Aerosol zu bilden und mindestens ein weiteres Segment, das dazu dient, Eigenschaften des Aerosols zu beeinflussen.
Bei dem Rauchartikel kann es sich um eine Filterzigarette handeln, bei der ein erstes Seg- ment das aerosolbildende Material, insbesondere Tabak, enthält und ein weiteres Segment als Filter ausgeführt ist und der Filtration des Aerosols dient. Das Aerosol wird dabei durch Verbrennen des aerosolbildenden Materials erzeugt, und der Filter dient primär dazu, das Aerosol zu filtern und die Filterzigarette mit einem definierten Zugwiderstand auszustatten. Bei dem Rauchartikel kann es sich aber auch um einen sogenannten Tabakerhitzer handeln, bei dem das aerosolbildende Material nur aufgeheizt aber nicht verbrannt wird. Dadurch wird die Zahl und Menge der gesundheitsschädlichen Substanzen im Aerosol vermindert. Ein derartiger Rauchartikel besteht ebenfalls aus mindestens zwei, häufiger aber aus mehr, ins besondere aus vier Segmenten. Ein Segment enthält das aerosolbildende Material, das typi scherweise Tabak, rekonstituierten Tabak oder nach anderen Verfahren aufbereiteten Tabak umfasst. Weitere, teilweise optionale Segmente im Rauchartikel dienen dazu, das Aerosol weiterzuleiten, das Aerosol abzukühlen oder das Aerosol zu ültern.
Die Segmente sind meistens von einem Umhüllungsmaterial umhüllt. Sehr oft wird Papier als Umhüllungsmaterial verwendet.
Im Folgenden wird, soweit nicht explizit darauf hingewiesen wird oder sich direkt aus dem Zusammenhang anderes ergibt, unter „Segment“ das Segment eines Rauchartikels verstan- den, das nicht das aerosolbildende Material enthält, sondern beispielsweise dazu dient, das Aerosol weiterzuleiten, abzukühlen oder zu filtern.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, derartige Segmente aus nicht natürlichen Polymeren wie Celluloseacetat oder Polylactiden zu bilden. Nach dem Konsum des Rauchartikels muss der Rauchartikel geeignet entsorgt werden. In vielen Fällen wirft der Konsument aber den konsumierten Rauchartikel einfach in der Umwelt weg und Versuche, dieses Verhalten durch Information oder Strafen einzuschränken, waren wenig erfolgreich.
Da Celluloseacetat und Polylactide in der Umwelt nur sehr langsam biologisch abgebaut wer- den, hat die Industrie ein Interesse, die Segmente des Rauchartikels aus anderen Materialien zu fertigen, die besser biologisch abbaubar sind. Zudem sind beispielsweise in der Europäi schen Union Regelungen in Diskussion, die die Verwendung von nicht natürlichen Polyme ren in Rauchartikeln erheblich reduzieren oder verbieten, sodass auch aus diesem Grund ein Interesse besteht, alternative Segmente für Rauchartikel zur Verfügung zu haben.
Es ist im Stand der Technik bekannt, Segmente für Rauchartikel, insbesondere Filtersegmen te, aus Papier herzustellen. Derartige Segmente sind zwar generell gut biologisch abbaubar, weisen aber auch Nachteile auf. Beispielsweise haben Filtersegmente aus Papier generell eine hohe Filtrationseffizienz und führen daher zu einem trockenen Aerosol, was den Geschmack des Aerosols verglichen mit Zigaretten mit den üblichen Filtersegmenten aus Celluloseacetat beeinträchtigt. Des Weiteren haben sie aber oft eine niedrigere Filtrationseffizienz für Pheno le als Celluloseacetat.
Ein wesentlicher Grund dafür, dass Filtersegmente aus Papier noch keine weite Verbreitung gefunden haben liegt aber auch in ihrer optischen Erscheinung. Am Mundende des Rauchar tikels ist oft die Schnittfläche des am Mundende gelegenen Segments sichtbar, und der Kon sument ist von den üblichen Segmenten aus Celluloseacetat eine weiße homogene Fläche gewohnt, bei der die einzelnen geschnittenen Fasern kaum erkennbar sind. Segmente aus Papier hingegen haben eine grobe Struktur, was dem Konsumenten offenbar den Eindruck geringerer Qualität vermittelt. Daher werden Segmente aus Papier oft nur als ein Teilsegment in einem aus mehreren Segmenten bestehenden Filter eingesetzt, sodass der Konsument die Schnittfläche nicht sehen kann. Das am Mundende gelegene Segment besteht dann weiterhin oft aus Celluloseacetat. Wegen dieser optischen Mängel können die Vorteile der biologischen Abbaubarkeit eines Segments aus Papier nicht in vollem Umfang genutzt werden.
Es ist auch im Stand der Technik bekannt, Segmente für Rauchartikel aus Vliesstoffen herzu stellen. In EP 2 515 689 ist beispielsweise ein Filtermaterial aus Vliesstoff beschrieben, das allerdings überwiegend Fasern aus Polyvinylalkohol, Polylactiden oder aus anderen nicht natürlichen Polymeren enthält und daher Anforderungen an die biologische Abbaubarkeit nicht gut erfüllen kann. Zudem sind die dort beschriebenen Vliesstoffe zu dünn, um ein op tisch ansprechendes Erscheinungsbild an der Schnittfläche des daraus gefertigten Segments zu ergeben.
Ebenso ist im Stand der Technik bekannt, Filtermaterial für Rauchartikel aus Papier aus bio logisch gut abbaubaren Fasern herzustehen. In US 2015/0374030 ist ein solches Filtermate rial beschrieben, das allerdings zu einem erheblichen Anteil aus Zellstofffasern aus Hanf, Flachs, Abaca, Sisal oder Baumwolle besteht. Diese Fasern sind teuer und weisen wegen ih rer, im Vergleich zu Zellstoffasern aus Holz, kurzen Wachstumsperiode starke Qualitäts- Schwankungen auf. Gemäß der Lehre in US 2015/0374030 sind sie aber notwendig, um gleichzeitig eine ausreichend poröse Struktur und ausreichend hohe Festigkeit zu erreichen. Von der Verwendung von Holzzellstoff wird abgeraten, weil er eine dichte und kompakte Pa pierstruktur erzeugt. Tatsächlich soll der Anteil an Holzzellstoff immer kleiner als 50 Gew.-% sein und in den industriell umgesetzten Ausführungsbeispielen beträgt er weniger als 5 Gew.- %. Durch den dafür verwendeten Herstellungsprozess ist auch das optische Erscheinungsbild solcher Filter für den Konsumenten nicht ausreichend ansprechend.
Es besteht daher ein Interesse in der Industrie, ein Filtermaterial zur Verfügung zu haben, aus dem Segmente gefertigt werden können, die biologisch abbaubar sind, ein gutes opti sches Erscheinungsbild haben und kostengünstig, in hoher Qualität und in industriellem Maßstab hergesteht werden können.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Der Erfindung hegt die Aufgabe zugrunde, ein Filtermaterial für einen Rauchartikel zur Ver fügung zu stellen, das gut biologisch abbaubar ist und aus dem Segmente für Rauchartikel gefertigt werden können, deren Erscheinungsbild dem herkömmlicher Segmente, insbeson dere solcher aus Cellulosacetat, gut vergleichbar ist, und das zusätzlich aus leicht verfügba ren, kostengünstigen Rohstoffen hergestellt werden kann. Dabei sollen unerwünschte Ein flüsse auf den Geschmack des Rauchartikels minimiert werden.
Diese Aufgabe wird durch ein Filtermaterial nach Anspruch 1, ein Segment eines Raucharti kels nach Anspruch 23, dessen Herstellungsverfahren nach Anspruch 32, und einen Rauchar tikel nach Anspruch 33 gelöst, sowie durch ein Verfahren nach Anspruch 36 zur Herstellung eines wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängi gen Ansprüchen angegeben. Die Erfinder haben gefunden, dass diese Aufgabe durch bestimmte Vliesstoffe gelöst werden kann. Insbesondere kann die Aufgabe durch ein Filtermaterial gelöst werden, das einen Vliesstoff umfasst, wobei der Vliesstoff wasserstrahlverfestigt ist und der wasserstrahlverfes tigte Vliesstoff mindestens 50% und höchstens 90% Holzzellstofffasern, mindestens 10% und höchstens 50% Fasern aus regenerierter Cellulose und weniger als 30% nicht natürliche Po lymere enthält, und die Menge an Holzzellstofffasern und Fasern aus regenerierter Cellulose zusammen mindestens 70% der Masse des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs ausmacht und der wasserstrahlverfestigte Vliesstoff eine Dichte von mindestens 100 kg/ m3 und höchstens 300 kg/m3 und eine Dicke von mindestens 100 pm und höchstens 1000 pm aufweist. Dabei beziehen sich alle Prozentangaben auf die Masse des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs.
Obwohl der Begriff „wasserstrahlverfestigt“ zunächst auf das zugrundeliegende Herstellungs verfahren hinweist, ist zu berücksichtigen, dass ein wasserstrahlverfestigter Vliesstoff charak teristische strukturelle Eigenschaften hat, die ihn von anderen Faserstoffen oder Vliesstoffen unterscheiden, und die nach Wissen der Erfinder nicht auf identische Weise durch ein ande res Herstellungsverfahren erreicht werden können. Anders als beispielsweise bei Papier, bei dem die Festigkeit vornehmlich durch Wasserstoffbrücken bewirkt wird und die Fasern vor allem in der Ebene des Papiers angeordnet sind, wird bei dem wasserstrahlverfestigten Vliesstoff die Festigkeit durch die Verwirbelungen der Fasern erreicht und dadurch sind die Fasern zu einem bedeutenden Teil auch in Dickenrichtung des Vliesstoffs ausgerichtet.
Entgegen der Lehre aus dem Stand der Technik haben die Erfinder gefunden, dass ein Fil termaterial mit einem hohen Anteil an Holzzellstofffasern hergestellt werden kann, ohne dass die Struktur des Vliesstoffs dabei zu dicht oder zu kompakt wird. Dies wird erfindungs gemäß im Wesentlichen durch die Verwendung eines wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs erreicht, der neben den Holzzellstoffasern auch noch Fasern aus regenerierter Cellulose ent hält.
Bei der Herstellung des erfindungsgemäßen, wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs werden die Fasern auf ein wasserdurchlässiges Sieb gelegt und mit einem auf die Fasern gerichteten Wasserstrahl durch Verwirbelung verfestigt. Dabei entsteht eine poröse Struktur mit sehr geringer Dichte und hoher Dicke, die besonders gut als Filtermaterial geeignet ist. Insbeson dere kann ein solches für Segmente von Rauchartikeln geeignetes Filtermaterial mit einem hohen Anteil an Holzzellstofffasern und daher kostengünstig hergestellt werden und zeigt ein aus dem erfindungsgemäßen Filtermaterial hergestelltes Segment für einen Rauchartikel eine homogene Schnittfläche, die jener eines Segments aus Celluloseacetat gut vergleichbar ist. Des Weiteren ist, beispielsweise im Unterschied zu Papier, die Beigabe von Additiven oder Prozesshilfsmitteln für die Herstellung des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs nicht erfor- derlich. Damit wird ein unerwünschter Einfluss solcher Additive oder Prozesshilfsmittel auf den Geschmack des mit Hilfe des erfindungsgemäßen Filtermaterials gefertigten Raucharti kels vermieden und die biologische Abbaubarkeit wird nicht beeinträchtigt.
Zur Einstellung des Zugwiderstands und der Filtrationseffizienz eines aus dem Filtermaterial gefertigten Segments für einen Rauchartikel, sowie zur Einstellung einer guten Zugfestigkeit des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs enthält der im erfindungsgemäßen Filtermaterial enthaltene wasserstrahlverfestigte Vliesstoff einen hohen Anteil von Holzzellstofffasern und Fasern aus regenerierter Cellulose, die zusammen mindestens 70% der Masse des wasser strahlverfestigten Vliesstoffs ausmachen.
Da Holzzellstofffasern und auch regenerierte Cellulose aus natürlichen Polymeren bestehen, sind sie auch gut biologisch abbaubar. Um die gute biologische Abbaubarkeit des erfindungs gemäßen Filtermaterials und der daraus gefertigten Segmente für Rauchartikel sicherzustel len, soll der Anteil an nicht natürlichen Polymeren weniger als 30% der Masse des wasser strahlverfestigten Vliesstoffs ausmachen.
Natürliche Polymere sind dabei Polymere, die ohne chemische Veränderung oder ohne Ver änderung der Zusammensetzung direkt aus natürlichen Rohstoffen gewonnen wurden oder zu solchen aus der Natur gewonnenen Polymeren chemisch identisch sind. Konkret bestehen Holzzellstofffasern aus natürlichen Polymeren und ebenso gehören Fasern aus regenerierter Cellulose zu den natürlichen Polymeren. Bei Celluloseacetat oder Polylactiden hingegen ha ben chemische Veränderungen stattgefunden, sodass sie zu den nicht natürlichen Polymeren gehören, und obwohl die Ausgangsstoffe in der Natur Vorkommen, wurden diese Ausgangs stoffe zumindest derart verändert, dass eine schnelle biologische Abbaubarkeit nicht mehr gewährleistet ist. Ebenfalls sind alle Polymere, die aus Mineralölen gewonnen wurden, wie Polyethylen, Polypropylen, Polyester oder Polystyrol nicht natürliche Polymere.
Der wasserstrahlverfestigte Vliesstoff, der im erfindungsgemäßen Filtermaterial enthalten ist, enthält Holzzellstofffasern in einer Menge von mindestens 50% und höchstens 90% der Masse des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs. Bevorzugt beträgt der Anteil an Holzzell stofffasern mindestens 60% und höchstens 80% und besonders bevorzugt mindestens 60% und höchstens 70%, jeweils bezogen auf die Masse des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs.
Holzzellstofffasern sind Zellstofffasern, die aus Nadelhölzern oder Laubhölzern gewonnen sind. Sie werden in großer Menge industriell hergestellt, weisen eine stabile Qualität auf und sind kostengünstig. Bevorzugt sind die Holzzellstoffasern aus Nadelhölzern, beispielsweise aus Fichte, Föhre oder Tanne gewonnen, weil diese Fasern wegen ihrer Länge zu einer guten Festigkeit des wasserstrahlverfestigen Vliesstoffs führen. Für die Erfindung bevorzugt geeig nete Holzzellstofffasern aus Laubhölzern sind aus Birke, Buche oder Eukalyptus gewonnen. Bevorzugt können auch Gemische aus Holzzellstofffasern verschiedener Herkunft eingesetzt werden. Besonders bevorzugt sind aus Nadelhölzern gewonnene Holzzellstofffasern, die als reinforced pulp fibers bezeichnet werden und besonders hohe Festigkeit erreichen, sowie merzerisierte Holzzellstofffasern, die eine besonders hohe Dicke und niedrige Dichte errei chen.
Zellstoffasern aus anderen Pflanzen wie Hanf, Flachs, Jute, Ramie, Abaca, Sisal, Baumwolle oder Espartogras zählen im Sinne dieser Erfindung nicht zu den Holzzellstofffasern. Zwar lässt sich auch mit diesen Fasern eine poröse Papierstruktur und hohe Festigkeit erreichen. Die Fasern sind aber teuer, industriell teilweise nicht gut verfügbar und wegen der kurzen Wachstumsperiode dieser Pflanzen von variabler Qualität. Sie können im erfindungsgemä ßen wasserstrahlverfestigten Vliesstoff enthalten sein, allerdings soll ihr Anteil bevorzugt höchstens 20% und besonders bevorzugt höchstens io% und ganz besonders bevorzugt höchstens i% der Masse des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs betragen.
Die Holzzellstofffasern können gebleicht oder ungebleicht sein. Gebleichte Holzzellstofffa sern bieten wegen ihrer weißen Farbe Vorteile beim Erscheinungsbild eines aus dem erfin dungsgemäßen Filtermaterial gefertigten Segments, während ungebleichte Holzzellstofffa sern, die dann eine hellbraune bis dunkelbraune Farbe haben, umweltfreundlicher sind, weil auf den Bleichprozess verzichtet werden kann. Mischungen aus gebleichten und ungebleich ten Holzzellstofffasern können zur besseren Einstellung der Farbe des erfindungsgemäßen Filtermaterials ebenfalls verwendet werden.
Der wasserstrahlverfestigte Vliesstoff, der im erfindungsgemäßen Filtermaterial enthalten ist, enthält Fasern aus regenerierter Cellulose in einer Menge von mindestens io% und höchstens 50% der Masse des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs. Bevorzugt beträgt der An teil an Fasern aus regenerierter Cellulose mindestens 20% und höchstens 45% und besonders bevorzugt mindestens 30% und höchstens 40%, jeweils bezogen auf die Masse des wasser strahlverfestigten Vliesstoffs.
Die Fasern aus regenerierter Cellulose sind bevorzugt Viscosefasern, Modalfasern, Lyocell®, Tencel® oder Mischungen daraus. Diese Fasern besitzen eine gute biologische Abbaubarkeit und können dazu eingesetzt werden, die Festigkeit, Dicke oder Dichte des wasserstrahlverfes tigten Vliesstoffs zu optimieren und die Filtrationseffizienz des daraus gefertigten Segments für den Rauchartikel anzupassen. Die Summe der Mengen aus Holzzellstofffasern und den Fasern aus regenerierter Cellulose soll zusammen mindestens 70%, bevorzugt mindestens 80% und besonders bevorzugt min destens 90% der Masse des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs betragen. In einer ganz be sonders bevorzugten Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Filtermaterial einen wasserstrahlverfestigten Vliesstoff, der im Wesentlichen ausschließlich, zumindest aber zu mindestens 95 % bezogen auf die Masse des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs aus Holzzell stofffasern und Fasern aus regenerierter Cellulose besteht. Diese ganz besonders bevorzugte Ausführungsform erlaubt die beste biologische Abbaubarkeit bei gleichzeitig einem sehr ge ringen Einfluss auf den Geschmack des mit Hilfe des Filtermaterials gefertigten Raucharti- kels.
Um die gute biologische Abbaubarkeit sicherzustellen, soll der wasserstrahlverfestigte Vliesstoff weniger als 30% nicht natürliche Polymere enthalten. Bevorzugt enthält der was serstrahlverfestigte Vliesstoff weniger als 10% nicht natürliche Polymere und besonders be- vorzugt weniger als 1% nicht natürliche Polymere. Die Prozentangaben beziehen sich auf die
Masse des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs.
In einer bevorzugten Ausführungsform des eründungsgemäßen Filtermaterials enthält der wasserstrahlverfestigte Vliesstoff des Filtermaterials mindestens 5% und weniger als 30%, besonders bevorzugt weniger als 25% und ganz besonders bevorzugt weniger als 20% Stapel fasern aus Celluloseacetat, wobei sich die Prozentangaben auf die Masse des wasserstrahlver festigten Vliesstoffs beziehen.
Zusatzstoffe, wie Alkylketendimere (AKD), Alkenylbernsteinsäureanhydride (ASA), Fettsäu- ren, Stärke, Stärkederivate, Carboxymethylcellulose, Alginate, oder Substanzen zur Einstel lung des pH-Werts, wie beispielsweise organische oder anorganische Säuren oder Laugen können zur Einstellung spezifischer Eigenschaften des Vliesstoffs hinzugefügt werden, solan ge die Masse nicht natürlicher Polymere im Vliesstoff nicht mehr als 30% beträgt. Der Fach mann ist in der Lage Art und Menge solche Zusatzstoffe aus seiner Erfahrung zu bestimmen.
Das Flächengewicht des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs beträgt bevorzugt mindestens 25 g/m2 und höchstens 150 g/m2, besonders bevorzugt mindestens 35 g/m2 und höchstens 120 g/m2 und ganz besonders bevorzugt mindestens 40 g/m2 und höchstens 80 g/m2. Das Flä chengewicht beeinflusst die Zugfestigkeit des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs, wobei ein höheres Flächengewicht zu höherer Festigkeit führen kann. Die Angaben beziehen sich auf ein Flächengewicht, das nach ISO 536:2012 gemessen wird. Die Dicke des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs, gemessen nach ISO 534:2011, beträgt mindestens 100 mih und höchstens 1000 mih, bevorzugt mindestens 120 mih und höchstens 800 mih und besonders bevorzugt mindestens 150 mih und höchstens 750 mih. Die Dicke be einflusst die Menge an Filtermaterial, die in das Segment des Rauchartikels gepackt werden kann und damit Zugwiderstand und Filtrationseffizienz des Segments, aber auch die Verar beitbarkeit des Filtermaterials, da es zur Herstellung eines Segments für einen Rauchartikel oft gecrimpt oder gefaltet wird. Für solche Prozessschritte ist eine zu hohe Dicke ungünstig und Dicken in den bevorzugten und besonders bevorzugten Intervallen erlauben eine beson ders gute Verarbeitbarkeit des erfindungsgemäßen Filtermaterials zu einem Segment eines Rauchartikels.
Die Dichte des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs ergibt sich durch Division des Flächenge wichts gemäß ISO 536:2012 durch die Dicke gemäß ISO 534:2011. Die so bestimmte Dichte des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs beträgt mindestens 100 kg/m3 und höchstens 300 kg/m3, bevorzugt mindestens 120 kg/m3 und höchstens 250 kg/m3 und besonders bevorzugt mindestens 140 kg/m3 und höchstens 220 kg/m3. Diese Werte beziehen sich auf die Dichte, bevor aus dem erfindungsgemäßen Filtermaterial, das diesen wasserstrahlverfestigten Vliesstoff umfasst, ein Segment eines Rauchartikels gefertigt wird. Die Dichte des wasser strahlverfestigten Vliesstoffs soll in einem vergleichsweise engen Intervall liegen, weil sie den Zugwiderstand und die Filtrationseffizienz des daraus gefertigten Segments eines Raucharti kels bestimmt. Die bevorzugten und besonders bevorzugten Intervalle erlauben eine noch günstigere Kombination aus Zugwiderstand und Filtrationseffizienz.
Die Luftdurchlässigkeit des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs, gemessen nach ISO 2965:2019, kann bevorzugt zwischen 10000 cm3/(cm2-kPa-min) und 60000 cm3/(cm2-kPa-min), besonders bevorzugt zwischen 20000 cm3/(cm2-kPa-min) und 50000 cm3/(cm2-kPa-min) und ganz besonders bevorzugt zwischen 35000 cm3/(cm2-kPa-min) und 45000 cm3/(cm2-kPa-min) liegen. Die Luftdurchlässigkeit beschreibt die poröse Struktur des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs und beeinflusst damit ebenfalls die Filtrationseffizienz und den Zugwiderstand.
Die mechanischen Eigenschaften des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs sind für die Verar beitung des erfindungsgemäßen Filtermaterials zu einem Segment für einen Rauchartikel von Bedeutung. Die breitenbezogene Zugfestigkeit des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs, gemessen nach ISO 1924-2:2008, beträgt bevorzugt mindestens 0,05 kN/m und höchstens 5 kN/m, besonders bevorzugt mindestens 0,07 kN/m und höchstens 4 kN/m. Die Bruchdehnung des wasserstrahlverfestigen Vliesstoffs ist von Bedeutung, weil bei der Verarbeitung des erfindungsgemäßen Filtermaterials zu einem Segment eines Rauchartikels das Filtermaterial oft gecrimpt wird und dabei eine besonders hohe Bruchdehnung günstig ist. Die Bruchdehnung des wasserstrahlverfestigen Vliesstoffs, gemessen nach ISO 1924- 2:2008, beträgt daher bevorzugt mindestens 1% und höchstens 50% und besonders bevor zugt mindestens 3% und höchstens 40%.
Da der wasserstrahlverfestigte Vliesstoff bei der Weiterverarbeitung auch gedehnt werden kann, spielt sein Energieaufnahmevermögen eine Rolle. Das Energieaufnahmevermögen des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs, gemessen nach ISO 1924-2:2008, beträgt bevorzugt mindestens 4 J/m2 und höchstens 500 J/m2 und besonders bevorzugt mindestens 5 J/m2 und höchstens 450 J/m2.
Zugfestigkeit, Bruchdehnung und Energieaufnahmevermögen können von der Richtung ab- hängen, in der die Probe für die Messung aus dem wasserstrahlverfestigten Vliesstoff ent nommen wurde. Die genannten Merkmale des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs sind je weils erfüllt, wenn Zugfestigkeit, Bruchdehnung oder Energieaufnahmevermögen in mindes tens einer Richtung in den angegebenen bevorzugten oder besonders bevorzugten Intervallen liegen.
Das erfindungsgemäße Filtermaterial umfasst den wasserstrahlverfestigen Vliesstoff. Bevor zugt aber macht der wasserstrahlverfestigte Vliesstoff den überwiegenden Großteil des Fil termaterials aus, sodass bevorzugt mindestens 90% der Masse des Filtermaterials durch den wasserstrahlverfestigten Vliesstoff gebildet werden und besonders bevorzugt mindestens 95% der Masse des Filtermaterials durch den wasserstrahlverfestigten Vliesstoff gebildet werden.
Das erfindungsgemäße Filtermaterial kann neben dem wasserstrahlverfestigten Vliesstoff noch andere Komponenten umfassen, die beispielsweise die Verarbeitbarkeit des Filtermate rials oder die Eigenschaften eines daraus gefertigten Segments oder den Geschmack des Rauchartikels beeinflussen. Dazu gehören beispielsweise Träger von Aromastoffen, insbe sondere mit Aromastoffen getränkte Fäden oder Substanzen zur Erhöhung der Steifigkeit des Filtermaterials oder Materialien, die die Härte der aus dem Filtermaterial hergestellten Filter erhöhen, wie beispielsweise thermoplastische Materialien.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filtermaterials umfasst das Filtermaterial den wasserstrahlverfestigten Vliesstoff und eine Substanz ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Triacetin, Propylenglykol, Sorbitol, Glycerol, Polyethylenglykol, Po- lyvinylalkohol und Tri-Ethlyzitrat oder Mischungen daraus. Diese Substanzen können helfen, die Filtrationseffizienz an jene von Celluloseacetat besser anzupassen.
Sofern mindestens 90% der Masse des Filtermaterials durch den wasserstrahlverfestigten Vliesstoff gebildet werden, kann die Erfüllung der obengenannten Merkmale des wasser strahlverfestigten Vliesstoffs, beispielsweise hinsichtlich des Gehalts an Holzzellstofffasern, des Gehalts an Fasern aus regenerierter Cellulose, der Menge an Holzzellstofffasern und Fa sern aus regenerierter Cellulose, des Anteils an nicht natürlichen Polymeren, des Gehalts an anderen Zellstofffasern, der Dichte, der Dicke, des Flächengewichts, der Luftdurchlässigkeit, der Zugfestigkeit, der Bruchdehnung und des Energieaufnahmevermögens, auch am Filter material selbst geprüft werden, ohne dass der wasserstrahlverfestige Vliesstoff aus dem Fil termaterial isoliert werden müsste. Die oben genannten erfindungsgemäßen, bevorzugten, besonders bevorzugten und ganz besonders bevorzugten Intervalle und Eigenschaften gelten dann auch für das aus dem wasserstrahlverfestigen Vliesstoff gefertigte Filtermaterial.
Aus dem erfindungsgemäßen Filtermaterial können nach aus dem Stand der Technik be kannten Verfahren erfindungsgemäße Segmente für Rauchartikel hergestellt werden. Diese Verfahren umfassen beispielsweise das Crimpen oder Falten des Filtermaterials, das Formen eines endlosen Strangs aus dem gecrimpten oder gefalteten Filtermaterial, das Umhüllen des endlosen Strangs durch ein Umhüllungsmaterial und das Schneiden des umhüllten Strangs in einzelne Stäbe definierter Länge. In vielen Fällen beträgt die Länge eines solchen Stabs ein ganzzahliges Vielfaches der Länge des Segments, das dann im erfindungsgemäßen Rauchar tikel verwendet werden soll, und deshalb werden die Stäbe dann vor oder während der Her stellung des Rauchartikels in Segmente der gewünschten Länge geschnitten.
Das erfindungsgemäße Segment für Rauchartikel umfasst das erfindungsgemäße Filtermate rial und ein Umhüllungsmaterial.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Segments ist das Segment zylindrisch mit einem Durchmesser von mindestens 3 mm und höchstens 10 mm, besonders bevorzugt von mindestens 4 mm und höchstens 9 mm und ganz besonders bevorzugt von mindestens 5 mm und höchstens 8 mm. Diese Durchmesser sind für die Verwendung der erfindungsgemäßen Segmente in Rauchartikeln günstig.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Segments hat das Segment eine Länge von mindestens 4 mm und höchstens 40 mm, besonders bevorzugt von mindes tens 6 mm und höchstens 35 mm und ganz besonders bevorzugt von mindestens 10 mm und höchstens 28 mm. Der Zugwiderstand des Segments bestimmt unter anderem, welche Druckdifferenz der Rau cher beim Konsum des Rauchartikels aufbringen muss, um einen bestimmten Volumenstrom durch den Rauchartikel zu erzeugen, und er beeinflusst daher wesentlich die Akzeptanz des Rauchartikels beim Raucher. Der Zugwiderstand des Segments kann nach ISO 6565:2015 gemessen werden und wird in mm Wassersäule (mmWG) angegeben. In sehr guter Näherung ist der Zugwiderstand des Segments proportional zur Länge des Segments, sodass die Mes sung des Zugwiderstands auch an Stäben erfolgen kann, die sich vom Segment nur in der Länge unterscheiden. Daraus kann der Zugwiderstand des Segments einfach berechnet wer- den.
Der Zugwiderstand des Segments pro Länge des Segments beträgt bevorzugt mindestens 1 mmWG/mm und höchstens 12 mmWG/mm und besonders bevorzugt mindestens 2 mmWG/mm und höchstens 10 mmWG/mm.
Die Dichte des Segments selbst, ohne das Umhüllungsmaterial, beträgt bevorzugt zwischen 50 kg/m3 und 300 kg/m3, besonders bevorzugt zwischen 60 kg/m3 und 250 kg/m3 und ganz besonders bevorzugt zwischen 70 kg/m3 und 230 kg/m3. Die Dichte hat wesentliche Auswir kungen auf den Zugwiderstand, die Filtrationseffizienz und die Härte des Segments. Die Dichte des Segments ist ohne das Umhüllungsmaterial angegeben, da das Umhüllungsmate- rial wenig Einfluss auf den Zugwiderstand oder die Filtrationseffizienz hat. Die Ermittlung der Dichte des Segments kann rechnerisch erfolgen. Dabei wird zunächst das Volumen des Segments bestimmt, das beispielsweise bei einem zylindrischen Segment aus dem Durch messer und der Länge berechnet werden kann. Der Einfluss des Umhüllungsmaterials auf den Durchmesser kann vernachlässigt werden. Die Masse des Segments kann durch Wägung bestimmt werden, wobei das Segment mit dem Umhüllungsmaterial umhüllt ist. Die Masse des Umhüllungsmaterials kann aus der Fläche des Umhüllungsmaterials und dem nominalen oder gemessenen Flächengewicht des Umhüllungsmaterials ermittelt werden. Beispielsweise bei einem typischen, zylindrischen Segment ergibt sich die Fläche des Umhüllungsmaterials aus dem Umfang des Segments und der Überlappung des Umhüllungsmaterials mit sich selbst sowie der Länge des Segments.
Von der Masse des Segments mit Umhüllungsmaterial wird die Masse des Umhüllungsmate rials abgezogen und durch Division durch das Volumen des Segments dessen Dichte berech- net. Ein numerisches Beispiel ist weiter unten detailliert ausgeführt.
Das Umhüllungsmaterial des erfindungsgemäßen Segments ist bevorzugt ein Papier oder eine Folie. Damit die gute biologische Abbaubarkeit des Segments nicht beeinträchtigt wird, enthält in einer besonders bevorzugten Ausführungsform das Papier oder die Folie weniger als io% nicht natürliche Polymere bezogen auf die Masse des Umhüllungsmaterials.
Das Umhüllungsmaterial des erfindungsgemäßen Segments hat bevorzugt ein Flächenge wicht von mindestens 20 g/m2 und höchstens 150 g/m2, besonders bevorzugt von mindes tens 30 g/m2 und höchstens 130 g/m2. Ein Umhüllungsmaterial mit diesem bevorzugten oder besonders bevorzugten Flächengewicht verleiht dem damit umhüllten, erfindungsge mäßen Segment eine besonders vorteilhafte Härte. Damit kann der Raucher das im Rauchar tikel befindliche Segment nicht versehentlich zusammendrücken.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das erfindungsgemäße Segment zusätzlich mindestens eine Kapsel, die Aromastoffe enthält. Die Kapsel ist dabei oft so ausgeführt, dass der Raucher sie durch Druck mit den Fingern zerbrechen kann und damit die Aromastoffe freisetzt, sodass sie den Geschmack des Rauchartikels verändern können.
Aus dem erfindungsgemäßen Segment können nach den im Stand der Technik bekannten Verfahren erfindungsgemäße Rauchartikel hergestellt werden.
Der erfindungsgemäße Rauchartikel umfasst ein Segment, das ein aerosolbildendes Material enthält, und ein Segment, das das erfindungsgemäße Filtermaterial und ein Umhüllungsma terial umfasst.
Da die Schnittfläche des erfindungsgemäßen Segments der eines Segments aus Cellulose acetat optisch sehr ähnlich ist, ist in einer bevorzugten Ausführungsform das dem Mundende am nächsten gelegene Segment des Rauchartikels ein erfmdungsgemäßes Segment.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Rauchartikel eine Filterzigarette und das aero solbildende Material Tabak.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Rauchartikel ein Rauchartikel, in dessen be stimmungsgemäßem Gebrauch das aerosolbildende Material nur aufgeheizt, aber nicht ver brannt wird.
Der wasserstrahlverfestigte Vliesstoff für das erfindungsgemäße Filtermaterial kann nach dem folgenden erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden, das die folgenden Schritte A bis F umfasst. A - Herstellen einer wässrigen Suspension umfassend Holzzellstofffasern und Fasern aus regenerierter Cellulose, wobei die Menge an Holzzellstofffasern und Fasern aus regenerierter Cellulose zusammen mindestens 70% der Masse der Feststoffe in der Suspension ausmachen B - Aufbringen der Suspension aus Schritt A auf ein umlaufendes Sieb C - Entwässern der Suspension durch das umlaufende Sieb, um eine Faserbahn zu bilden D - Überführen der Faserbahn aus Schritt C auf ein Stützsieb
E - Wasserstrahlverfestigen der Faserbahn durch mindestens einen auf die Faserbahn ge richteten Wasserstrahl, um einen wasserstrahlverfestigten Vliesstoff herzustellen F - Trocknen des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs.
Der nach diesem Verfahren hergestellte wasserstrahlverfestigte Vliesstoff soll zur Verwen dung in dem oben beschriebenen Filtermaterial geeignet sein. Dies bedeutet, dass er insbe sondere sämtliche Merkmale einzeln oder in Kombination aufweisen kann, die oben im Zu sammenhang mit dem wasserstrahlverfestigten Vliesstoff als Bestandteil des Filtermaterials beschrieben wurden und in den auf das Filtermaterial gerichteten Ansprüchen definiert sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens hat die wässrige Suspension in Schritt A einen Feststoffgehalt von höchstens 3,0%, besonders bevorzugt höchstens 1,0%, ganz besonders bevorzugt höchstens 0,2% und insbesondere höchstens 0,05%. Der besonders geringe Feststoffgehalt der Suspension erlaubt es, eine noch weniger dichte Faserbahn in Schritt C zu bilden.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das umlaufen de Sieb der Schritte B und C in Laufrichtung der Faserbahn gegen die Horizontale um einen Winkel von mindestens 30 und höchstens 40° aufwärts geneigt, besonders bevorzugt um ei nen Winkel von mindestens 50 und höchstens 30° und ganz besonders bevorzugt um einen Winkel von mindestens 150 und höchstens 250.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren einen Schritt, in dem eine Druckdifferenz zwischen den beiden Seiten des umlaufenden Siebs erzeugt wird, um das Entwässern der Suspension in Schritt C zu unterstützen, wobei besonders bevorzugt Vaku umkästen oder geeignet geformte Flügel die Druckdifferenz erzeugen.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Viel zahl von Wasserstrahlen verwendet, um das Wasserstrahlverfestigen in Schritt E auszufüh ren, wobei die Wasserstrahlen in mindestens einer Reihe in einem rechten Winkel zur Lauf richtung der Faserbahn angeordnet sind. In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Wasser strahlverfestigen in Schritt E durch mindestens zwei auf die Faserbahn gerichtete Wasser strahlen bewirkt, wobei besonders bevorzugt die mindestens zwei Wasserstrahlen auf ver schiedene Seiten der Faserbahn wirken.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Trock nen in Schritt F zumindest teilweise durch Kontakt mit Heißluft, durch Infrarotstrahlung oder durch Mikrowellenstrahlung bewirkt. Eine Trocknung durch direkten Kontakt mit einer beheizten Oberfläche ist ebenfalls möglich, aber weniger bevorzugt, weil dabei die Dicke des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs abnehmen kann.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Figur l zeigt eine Vorrichtung mittels der das erfindungsgemäße Verfahren zur Her stellung des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs durchgeführt werden kann.
Figur 2 zeigt die Querschnittsfläche eines erfindungsgemäßen Segments im Vergleich zu einem Segment aus Celluloseacetat und einem Segment aus Papier
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFUHRUNGSFORMEN
Im Folgenden werde einige bevorzugte Ausführungsformen des Filtermaterials, des Seg ments für Rauchartikel, des Rauchartikels und des Verfahrens für die Herstellung des was serstrahlverfestigten Vliesstoffs beschrieben.
Zur Herstellung des wasserstrahlverfestigen Vliesstoffs, der im erfindungsgemäßen Filterma terial enthalten ist, wurde das in Figur l dargestellte Verfahren verwendet.
Eine Suspension l aus Holzzellstofffasern und Fasern aus regenerierter Cellulose wurde von einem Vorratsbehälter 2 auf ein umlaufendes, gegen die Horizontale aufwärts geneigtes Sieb
3 gepumpt und durch Vakuumkästen 9 entwässert, sodass sich auf dem Sieb eine Faserbahn
4 bildete, deren generelle Bewegungsrichtung durch den Pfeil 10 angedeutet ist. Die Faser bahn 4 wurde vom Sieb 3 abgenommen und auf ein ebenfalls umlaufendes Stützsieb 5 über geführt. Dort wurden aus Vorrichtungen 6 in mehreren Reihen in rechtem Winkel zur Lauf richtung der Faserbahn 4 angeordnete Wasserstrahlen 11 auf die Faserbahn 4 gerichtet, um die Fasern zu verwirbeln und die Faserbahn 4 zu einem Vliesstoff zu verfestigen. In einem weiteren Schritt wurden durch zusätzliche Vorrichtungen 7 auch Wasserstrahlen 12 auf die andere Seite der Faserbahn 4 gerichtet, um den entstehenden Vliesstoff noch weiter zu ver festigen. Danach durchlief der noch feuchte Vliesstoff eine Trocknungseinrichtung 8 und wurde dort getrocknet.
Zur Herstellung des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs wurden Gemische aus Holzzeh stofffasern und Lyocell® Fasern verwendet. Es wurden 5 verschiedene wasserstrahlverfestig te Vliesstoffe A bis E hergesteht, deren Zusammensetzung und Eigenschaften in Tabelle 1 angegeben sind. Dabei bedeuten die Prozentangaben zu Lyocell® Fasern und Holzzehstofffa sern die Menge an Fasern bezogen auf die Masse des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs. Die Bruchdehnung und das Energieaufnahmevermögen sind jeweils in Maschinenrichtung (MD), also in der durch den Pfeil 10 in Fig. 1 angegebenen Richtung und in der dazu orthogonalen, in der Ebene der Faserbahn 4 hegenden Querrichtung (CD) angegeben.
Figure imgf000017_0001
Tabelle 1
Die wasserstrahlverfestigten Vliesstoffe A bis E wurden jeweils als erfindungsgemäßes Fil termaterial A bis E verwendet ohne weitere Komponenten hinzuzufügen.
Aus dem erfindungsgemäßen Filtermaterial E wurden drei Segmente Si, S2 und S3 mit un terschiedlicher Dichte gefertigt, wobei jedes Filtermaterial zu einem endlosen Strang mit ei nem Durchmesser von 7,9 mm geformt und mit einem Umhüllungsmaterial mit einem Flä chengewicht von 78 g/m2 umhüllt wurde. Der endlose Strang wurde zunächst in Stäbe mit einer Länge von 108 mm geschnitten. Die mittlere Masse der Stäbe und der mittlere Zugwi derstand der Stäbe nach ISO 6565:2015 wurden bestimmt und daraus die Dichte ohne Um hüllungsmaterial und der Zugwiderstand pro Länge berechnet. Anschließend wurden aus den Stäben erfindungsgemäße Segmente mit einer Länge von 22 mm geschnitten. Tabelle 2 zeigt die Daten der Segmente Si, S2 und S3. Eine beispielhafte Berechnung der Dichte des Seg ments wird anhand des Segments Si näher erläutert.
Die Masse des 108 mm langen Stabes zu Segment Si wurde mit 0,743 g gemessen. Der Durchmesser war 7,9 mm. Daraus ergab sich unter Vernachlässigung der Dicke des Umhül lungsmaterials ein Volumen des Stabes von
JI/4 X 7,92 x 108 = 5293 mm3
Die Masse des 27 mm breiten und 108 mm langen Umhüllungsmaterials mit einem Flächen gewicht von 78 g/m2 betrug
78 x 0,027 x 0,108 = 0,227 g.
Die Dichte des Segments ohne Umhüllungsmaterial beträgt daher
(0,743 - 0,227) / 5293 = 97, 5 kg/m3.
Figure imgf000018_0001
Tabelle 2
Figur 2 zeigt die Fotografien der Querschnittsfläche des erfindungsgemäßen Segments S2 sowie zweier vergleichbarer Segmente aus Celluloseacetat (CA) und Papier (PA). Beim Seg ment aus Papier ist die grobe Struktur der Querschnittsfläche deutlich sichtbar, während das Segment aus Celluloseacetat eine sehr feine Struktur aufweist. Das erfindungsgemäße Seg ment S2 liegt in seinem Erscheinungsbild wesentlich näher an jenem aus Celluloseacetat (CA) und ergibt damit einen für den Raucher deutlich besser akzeptablen optischen Eindruck als das Segment aus Papier (PA).
Aus den erfindungsgemäßen Segmenten Si, S2 und S3 wurden jeweils nicht ventilierte erfin dungsgemäße Rauchartikel Ri, R2 und R3 mit einer Länge von 83 mm gefertigt, die ein Seg ment mit Tabak und ein Filtersegment enthielten. Das Filtersegment wurde durch jeweils eines der erfindungsgemäßen Segmente Si, S2 und S3 gebildet. Die Rauchartikel Ri, R2 und R3 wurden nach dem in ISO 3308 spezifizierten Verfahren abgeraucht und die Menge an Teer, Nikotin und Wasser im Rauch bestimmt. Ein identischer Rauchartikel, bei dem der Filter durch ein herkömmliches Filtersegment aus Celluloseacetat gebildet war, wurde nach demselben Verfahren abgeraucht. Ein Vergleich der Menge an Teer, Nikotin und Wasser zeigte, dass die Filtersegmente Si, S2 und S3 hinsichtlich ihrer Filtrationseffizienz mit einem Filtersegment aus Celluloseacetat gut übereinstimmen.
Auch die Zugwiderstände der Segmente Si, S2 und S3 waren in einem für Rauchartikel güns tigen Bereich und können selbst bei gegebener Zusammensetzung des Segments anhand der Dichte des Segments gut an die Anforderungen angepasst werden.
Die biologische Abbaubarkeit der Segmente Si, S2 und S3, sowie der daraus gefertigten Rauchartikel Ri, R2 und R3 wurde nicht gesondert geprüft, weil sie sich aus den verwendeten Komponenten von selbst ergab.
Damit zeigt sich, dass erfindungsgemäße Filtermaterialien, die einen wasserstrahlverfestig ten Vliesstoff enthalten, gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Filtermateria lien Vorteile bezüglich der biologischen Abbaubarkeit und des optischen Erscheinungsbilds bieten, ohne dass sie in ihrer Funktion als Filter eingeschränkt werden, und darüber hinaus noch kostengünstig aus leicht verfügbaren Rohmaterialien industriell hergestellt werden können.

Claims

Ansprüche
1. Filtermaterial für einen Rauchartikel, welches einen Vliesstoff umfasst, dadurch ge kennzeichnet, dass der Vliesstoff wasserstrahlverfestigt ist, der wasserstrahlverfestigte Vliesstoff mindestens 50% und höchstens 90% Holzzell stofffasern, mindestens 10% und höchstens 50% Fasern aus regenerierter Cellulose und weniger als 30% nicht natürliche Polymere enthält, jeweils bezogen auf die Masse des wasserstrahlverfestigen Vliesstoffs, und die Menge an Holzzellstofffasern und Fa sern aus regenerierter Cellulose zusammen mindestens 70% der Masse des wasser strahlverfestigten Vliesstoffs ausmacht, und der wasserstrahlverfestigte Vliesstoff eine Dichte von mindestens 100 kg/m3 und höchstens 300 kg/m3 und eine Dicke von mindestens 100 pm und höchstens 1000 pm aufweist, wobei die Dicke nach ISO 534:2011 zu messen ist und die Dichte des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs durch Division des Flächengewichts gemäß ISO 536:2012 durch die Dicke gemäß ISO 534:2011 zu bestimmen ist.
2. Filtermaterial nach Anspruch l, bei dem der Anteil an Holzzellstofffasern im wasser strahlverfestigten Vliesstoff mindestens 6o% und höchstens 8o%, vorzugsweise min destens 6o% und höchstens 70% beträgt, jeweils bezogen auf die Masse des wasser strahlverfestigten Vliesstoffs.
3. Filtermaterial nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Holzzellstofffasern aus Nadelholz oder Nadelhölzern, insbesondere Fichte, Föhre oder Tanne; oder Laubholz oder Laubhölzern, insbesondere Birke, Buche oder Eukalyptus, gewonnen sind; oder durch eine Mischung aus Holzzellstofffasern verschiedener dieser Herkunftsarten gebildet sind.
4. Filtermaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Holzzell stofffasern zumindest teilweise durch merzerisierte Holzzellstofffasern gebildet wird.
5. Filtermaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, beim der Anteil an Zell stofffasern aus Hanf, Flachs, Jute, Ramie, Abaca, Sisal oder Baumwolle zusammenge nommen höchstens 20%, vorzugsweise höchstens 10% und besonders bevorzugt höchstens 1% der Masse des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs beträgt.
6. Filtermaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Holzzell stofffasern zumindest teilweise gebleicht sind.
7. Filtermaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Anteil an Fasern aus regenerierter Cellulose im wasserstrahlverfestigten Vliesstoff mindestens 20% und höchstens 45%, vorzugsweise mindestens 30% und höchstens 40% beträgt, je weils bezogen auf die Masse des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs.
8. Filtermaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Fasern aus regenerierter Cellulose durch Viscosefasern, Modalfasern, Lyocell®, Tencel® oder Mischungen daraus gebildet sind.
9. Filtermaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Summe der Mengen an Holzzellstofffasern und an Fasern aus regenerierter Cellulose zusammen mindestens 80%, vorzugsweise mindestens 90%, und besonders vorzugsweise min destens 95 % der Masse des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs ausmacht.
10. Filtermaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der wasserstrahl verfestigte Vliesstoff weniger als 10% nicht natürliche Polymere und bevorzugt weni ger als 1% nicht natürliche Polymere enthält, jeweils bezogen auf die Masse des was serstrahlverfestigten Vliesstoffs.
11. Filtermaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der wasserstrahl verfestigte Vliesstoff mindestens 5% und weniger als 30%, besonders bevorzugt weni ger als 25% und ganz besonders bevorzugt weniger als 20% Stapelfasern aus Cellulo seacetat enthält, jeweils bezogen auf die Masse des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs.
12. Filtermaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der wasserstrahl verfestigte Vliesstoff mindestens einen Zusatzstoff ausgewählt aus der Gruppe beste hend aus Alkylketendimeren (AKD), Alkenylbernsteinsäureanhydriden (ASA), Fett säuren, Stärke, Stärkederivaten, Carboxymethylcellulose, Alginaten, oder Substanzen zur Einstellung des pH-Werts, insbesondere organische oder anorganische Säuren oder Laugen enthält.
13. Filtermaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der wasserstrahl verfestigte Vliesstoff ein Flächengewicht gemäß ISO 536:2012 von mindestens 25 g/m2 und höchstens 150 g/m2, bevorzugt von mindestens 35 g/m2 und höchstens 120 g/m2 und besonders bevorzugt mindestens 40 g/m2 und höchstens 100 g/m2 auf weist.
14. Filtermaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Dicke des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs nach ISO 534:2011 mindestens 120 pm und höchstens 800 um, vorzugsweise mindestens 150 um und höchstens 750 um beträgt.
15. Filtermaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Dichte des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs mindestens 120 kg/m3 und höchstens 250 kg/m3, bevorzugt mindestens 140 kg/m3 und höchstens 220 kg/m3 beträgt.
16. Filtermaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der wasserstrahl verfestigte Vliesstoff eine Luftdurchlässigkeit nach ISO 2965:2019 von zwischen 10000 cm3/(cm2-kPa-min) und 60000 cm3/(cm2-kPa-min), bevorzugt zwischen 20000 cm3/(cm2-kPa-min) und 50000 cm3/(cm2-kPa-min) und besonders bevorzugt zwischen 35000 cm3/(cm2-kPa-min) und 45000 cm3/(cm2-kPa-min) hat.
17. Filtermaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine breitenbezo gene Zugfestigkeit des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs nach ISO 1924-2 :2008m mindestens einer Richtung mindestens 0,05 kN/m und höchstens 5 kN/m, bevorzugt mindestens 0,07 kN/m und höchstens 4 kN/m beträgt.
18. Filtermaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Bruchdeh nung des wasserstrahlverfestigen Vliesstoffs nach ISO 1924-2:2008 in mindestens ei ner Richtung mindestens 1% und höchstens 50% und bevorzugt mindestens 3% und höchstens 40% beträgt.
19. Filtermaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der wasserstrahl verfestigte Vliesstoff ein Energieaufnahmevermögen nach ISO 1924-2:2008 in min destens einer Richtung von mindestens 4 J/m2 und höchstens 500 J/m2, bevorzugt von mindestens 5 J/m2 und höchstens 450 J/m2 aufweist.
20. Filtermaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem mindestens 90%, vorzugsweise mindestens 95 % der Masse des Filtermaterials durch den wasserstrahl verfestigten Vliesstoff gebildet werden.
21. Filtermaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches ferner Träger von Aromastoffen, insbesondere mit Aromastoffen getränkte Fäden, und/oder Substanzen zur Erhöhung der Steifigkeit des Filtermaterials oder Materialien umfasst, die die Härte der aus dem Filtermaterial hergestellten Filter erhöhen, wobei die genannten Substanzen oder Materialien insbesondere durch ein thermoplastisches Material ge bildet sind.
22. Filtermaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Filtermaterial den wasserstrahlverfestigten Vliesstoff und eine Substanz ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Triacetin, Propylenglykol, Sorbitol, Glycerol, Polyethylengylkol, Po lyvinylalkohol und Tri-Ethlyzitrat oder Mischungen daraus umfasst.
23. Segment eines Rauchartikels, umfassend das Filtermaterial und ein Umhüllungsma terial, wobei das Filtermaterial einen wasserstrahlverfestigten Vliesstoff umfasst, und wobei der wasserstrahlverfestigte Vliesstoff mindestens 50% und höchstens 90% Holzzellstofffasern, mindestens 10% und höchstens 50% Fasern aus regenerierter Cel lulose und weniger als 30% nicht natürliche Polymere enthält, jeweils bezogen auf die Masse des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs, und die Menge an Holzzellstofffasern und Fasern aus regenerierter Cellulose zusammen mindestens 70% der Masse des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs ausmacht.
24. Segment eines Rauchartikels nach Anspruch 23, bei dem das Filtermaterial eines oder mehrere der zusätzlichen Merkmale aufweist, die in Ansprüchen 2 bis 12, 20 und 21 definiert sind.
25. Segment nach Anspruch 23 oder 24, bei dem das Filtermaterial gecrimpt oder gefaltet ist.
26. Segment nach einem der Ansprüche 23 bis 25, wobei das Segment zylindrisch ist mit einem Durchmesser von mindestens 3 mm und höchstens 10 mm, bevorzugt von mindestens 4 mm und höchstens 9 mm und besonders bevorzugt von mindestens 5 mm und höchstens 8 mm, und/oder wobei das Segment eine Länge von mindestens 4 mm und höchstens 40 mm, bevorzugt von mindestens 6 mm und höchstens 35 mm und besonders bevorzugt von mindestens 10 mm und höchstens 28 mm hat.
27. Segment nach einem der Ansprüche 23 bis 26, wobei der Zugwiderstand des Seg ments nach ISO 6565:2015 pro Länge des Segments mindestens 1 mmWG/mm und höchstens 12 mmWG/ mm, und bevorzugt mindestens 2 mmWG/ mm und höchstens 10 mmWG/mm beträgt.
28. Segment nach einem der Ansprüche 23 bis 27, dessen Dichte, ohne das Umhüllungs material, zwischen 50 kg/m3 und 300 kg/m3, bevorzugt zwischen 60 kg/m3 und 250 kg/m3 und besonders bevorzugt zwischen 70 kg/m3 und 230 kg/m3 beträgt.
29. Segment nach einem der Ansprüche 23 bis 28, dessen Umhüllungsmaterial durch ein Papier oder eine Folie gebildet wird, wobei das Papier oder die Folie bezogen auf seine bzw. ihre Masse vorzugsweise weniger als 10% nicht natürliche Polymere enthält.
30. Segment nach einem der Ansprüche 23 bis 29, dessen Umhüllungsmaterial ein Flä chengewicht gemäß ISO 536:2012 von mindestens 20 g/m2 und höchstens 150 g/m2, bevorzugt von mindestens 30 g/m2 und höchstens 130 g/m2 hat.
31. Segment nach einem der Ansprüche 23 bis 30, welches zusätzlich mindestens eine Kapsel enthält, die Aromastoffe enthält, wobei die Kapsel vorzugsweise so ausgeführt ist, dass der Nutzer sie durch Druck mit den Fingern zerbrechen kann, um die Aro mastoffe freizusetzen.
32. Verfahren zum Herstellen eines Segments nach einem der Ansprüche 23 bis 31, bei dem ein Filtermaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 22 gecrimpt oder gefaltet wird, ein vorzugsweise endloser Strang aus gecrimptem oder gefaltetem Filtermaterial ge bildet wird, der Strang aus gecrimptem oder gefaltetem Filtermaterial mit einem Um hüllungsmaterial umhüllt und der umhüllte Strang in einzelne Stäbe definierter Länge geschnitten wird.
33. Rauchartikel, umfassend ein Segment, welches ein Aerosol bildendes Material ent hält, und ein Segment nach einem der Ansprüche 23 bis 31, wobei das genannte Seg ment nach einem der Ansprüche 23 bis 31 vorzugsweise das dem Mundende am nächsten gelegene Segment des Rauchartikels bildet.
34. Rauchartikel nach Anspruch 33, wobei der Rauchartikel eine Filterzigarette ist und das aerosolbildende Material Tabak ist oder enthält.
35. Rauchartikel nach Anspruch 33, wobei der Rauchartikel ein Rauchartikel ist, bei des sen bestimmungsgemäßem Gebrauch das aerosolbildende Material nur aufgeheizt, aber nicht verbrannt wird.
36. Verfahren zur Herstellung eines wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs, wobei das Ver fahren die folgenden Schritte umfasst:
A - Herstellen einer wässrigen Suspension (1) umfassend Holzzellstofffasern und Fa sern aus regenerierter Cellulose,
B - Aufbringen der Suspension (1) aus Schritt A auf ein umlaufendes Sieb (3),
C - Entwässern der Suspension (1) durch das umlaufende Sieb (3), um eine Faser bahn (4) zu bilden,
D - Überführen der Faserbahn (4) aus Schritt C auf ein Stützsieb (5),
E - Wasserstrahlverfestigen der Faserbahn (4) durch mindestens einen auf die Faser bahn (4) gerichteten Wasserstrahl (11), um einen wasserstrahlverfestigten Vliesstoff herzustellen und
F - Trocknen des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs, wobei die Menge an Holzzellstofffasern und Fasern aus regenerierter Cellulose zu sammen mindestens 70% der Masse der Feststoffe in der Suspension von Schritt A ausmachen, und wobei der wasserstrahlverfestigte Vliesstoff mindestens 50% und höchstens 90% Holzzellstofffasern, mindestens 10% und höchstens 50% Fasern aus regenerierter Cel lulose und weniger als 30% nicht natürliche Polymere enthält, jeweils bezogen auf die Masse des fertiggestellten wasserstrahlverfestigen Vliesstoffs, und wobei der wasserstrahlverfestigte Vliesstoff eine Dichte von mindestens 100 kg/m3 und höchstens 300 kg/m3 und eine Dicke von mindestens 100 pm und höchstens 1000 pm aufweist, wobei die Dicke nach ISO 534:2011 zu messen ist und die Dichte des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs durch Division des Flächengewichts gemäß ISO 536:2012 durch die Dicke gemäß ISO 534:2011 zu bestimmen ist.
37. Verfahren nach Anspruch 36, wobei der nach dem Verfahren hergestellte wasser strahlverfestigte Vliesstoff zur Verwendung in einem Filtermaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 22 geeignet ist.
38. Verfahren nach Anspruch 36 oder 37, bei dem die Dicke des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs nach ISO 534:2011 mindestens 120 pm und höchstens 800 pm, vorzugs weise mindestens 150 pm und höchstens 750 pm beträgt.
39. Verfahren nach einem der Ansprüche 36 bis 38, bei dem die Dichte des wasserstrahl verfestigten Vliesstoffs mindestens 120 kg/m3 und höchstens 250 kg/m3, bevorzugt mindestens 140 kg/m3 und höchstens 220 kg/m3 beträgt.
40. Verfahren nach einem der Ansprüche 36 bis 39, bei dem der wasserstrahlverfestigte Vliesstoff ein Energieaufnahmevermögen nach ISO 1924-2:2008 in mindestens einer Richtung von mindestens 4 J/m2 und höchstens 500 J/m2, bevorzugt von mindes tens 5 J/m2 und höchstens 450 J/m2 aufweist.
41. Verfahren nach einem der Ansprüche 36 bis 40, bei dem der Anteil an Holzzellstofffa sern im wasserstrahlverfestigten Vliesstoff mindestens 60% und höchstens 80%, vor zugsweise mindestens 60% und höchstens 70% beträgt, jeweils bezogen auf die Masse des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs.
42. Verfahren nach einem der Ansprüche 36 bis 41, bei dem der Anteil an Zellstofffasern aus Hanf, Flachs, Jute, Ramie, Abaca, Sisal oder Baumwolle zusammengenommen höchstens 20%, vorzugsweise höchstens 10% und besonders bevorzugt höchstens 1% der Masse des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs beträgt.
43. Verfahren nach einem der Ansprüche 36 bis 42, wobei der Anteil an Fasern aus rege nerierter Cellulose im wasserstrahlverfestigten Vliesstoff mindestens 20% und höchs tens 45%, vorzugsweise mindestens 30% und höchstens 40% beträgt, jeweils bezogen auf die Masse des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs.
44. Verfahren nach einem der Ansprüche 36 bis 43, bei dem die Summe der Mengen an Holzzellstofffasern und an Fasern aus regenerierter Cellulose zusammen mindestens 80%, vorzugsweise mindestens 90%, und besonders vorzugsweise mindestens 95 % der Masse des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs ausmacht.
45. Verfahren nach einem der Ansprüche 36 bis 44, bei dem die wässrige Suspension (1) in Schritt A einen Feststoffgehalt von höchstens 3,0%, bevorzugt höchstens 1,0%, be sonders bevorzugt höchstens 0,2% und insbesondere höchstens 0,05% hat.
46. Verfahren nach einem der Ansprüche 36 bis 45, bei dem das in den Schritten B und C verwendete umlaufende Sieb (3) in Laufrichtung (10) der Faserbahn (4) gegen die Horizontale um einen Winkel von mindestens 30 und höchstens 40°, bevorzugt um einen Winkel von mindestens 50 und höchstens 30° und besonders bevorzugt um ei nen Winkel von mindestens 150 und höchstens 250 aufwärts geneigt ist.
47. Verfahren nach einem der Ansprüche 36 bis 46, ferner umfassend einen Schritt, in dem eine Druckdifferenz zwischen den beiden Seiten des umlaufenden Siebs (3) er zeugt wird, um das Entwässern der Suspension in Schritt C zu unterstützen, wobei die Druckdifferenz vorzugsweise durch Vakuumkästen (9) oder geeignet geformte Flügel erzeugt wird.
48. Verfahren nach einem der Ansprüche 36 bis 47, bei dem eine Vielzahl von Wasser strahlen (11) oder (12) verwendet wird, um das Wasserstrahlverfestigen in Schritt E auszuführen, wobei die Wasserstrahlen in mindestens einer Reihe in einem rechten Winkel zur Laufrichtung der Faserbahn angeordnet sind.
49. Verfahren nach einem der Ansprüche 36 bis 48, bei dem mindestens zwei Wasser strahlen (11, 12) verwendet werden, um das Wasserstrahlverfestigen in Schritt E aus zuführen, wobei die mindestens zwei Wasserstrahlen (11, 12) auf verschiedene Seiten der Faserbahn (4) gerichtet sind.
50. Verfahren nach Anspruch 32 zum Herstellen eines Segments, ferner umfassend das Herstellen des genannten Filtermaterials in einem Verfahren gemäß einem der An sprüche 36 bis 49.
PCT/EP2019/085125 2019-12-13 2019-12-13 Wasserstrahlverfestigtes filtermaterial für rauchartikel WO2021115619A1 (de)

Priority Applications (9)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020227022591A KR20220110257A (ko) 2019-12-13 2019-12-13 흡연 제품용 수력-얽힘 필터 재료
CN201980102770.8A CN114765995B (zh) 2019-12-13 2019-12-13 用于吸烟制品的水力缠结的过滤材料
ES19831628T ES2925883T3 (es) 2019-12-13 2019-12-13 Material de filtro hidroentrelazado para artículos para fumar
PL19831628.3T PL3861159T3 (pl) 2019-12-13 2019-12-13 Igłowany strumieniem wodnym materiał filtracyjny do wyrobu do palenia
PCT/EP2019/085125 WO2021115619A1 (de) 2019-12-13 2019-12-13 Wasserstrahlverfestigtes filtermaterial für rauchartikel
US17/782,506 US20230016316A1 (en) 2019-12-13 2019-12-13 Hydro-Entangled Filter Material for Smoking Products
EP19831628.3A EP3861159B1 (de) 2019-12-13 2019-12-13 Wasserstrahlverfestigtes filtermaterial für rauchartikel
JP2022533485A JP7504205B2 (ja) 2019-12-13 2019-12-13 喫煙製品用水流交絡フィルタ材料
BR112022007424A BR112022007424A2 (pt) 2019-12-13 2019-12-13 Material filtrante hidro emaranhado para produtos para fumar

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2019/085125 WO2021115619A1 (de) 2019-12-13 2019-12-13 Wasserstrahlverfestigtes filtermaterial für rauchartikel

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021115619A1 true WO2021115619A1 (de) 2021-06-17

Family

ID=69104363

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2019/085125 WO2021115619A1 (de) 2019-12-13 2019-12-13 Wasserstrahlverfestigtes filtermaterial für rauchartikel

Country Status (9)

Country Link
US (1) US20230016316A1 (de)
EP (1) EP3861159B1 (de)
JP (1) JP7504205B2 (de)
KR (1) KR20220110257A (de)
CN (1) CN114765995B (de)
BR (1) BR112022007424A2 (de)
ES (1) ES2925883T3 (de)
PL (1) PL3861159T3 (de)
WO (1) WO2021115619A1 (de)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021115456A1 (de) 2021-06-15 2022-12-15 Delfortgroup Ag Filtermaterial für segmente für rauchartikel mit reduzierter kriechneigung
DE102021115450A1 (de) 2021-06-15 2022-12-15 Delfortgroup Ag Filtermaterial für rauchartikel mit verbessertem dehnungsverhalten
WO2022262955A1 (de) * 2021-06-15 2022-12-22 Delfortgroup Ag Wasserstrahlverfestigtes filtermaterial für rauchartikel mit verbessertem dehnungsverhalten
WO2023021227A1 (es) 2021-08-19 2023-02-23 Papel Aralar, S.A. Papel para la fabricacion de filtros dispersables de cigarrillos y metodo de fabricacion del mismo
WO2024003702A1 (en) * 2022-06-27 2024-01-04 R. J. Reynolds Tobacco Company Alternative filter materials and components for an aerosol delivery device

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3202155A (en) 1964-06-05 1965-08-24 Eastman Kodak Co Light weight cigarette filter
WO1995035044A1 (en) 1994-06-20 1995-12-28 Courtaulds Fibres (Holdings) Limited Cigarette filter materials
GB2309466A (en) 1996-01-29 1997-07-30 Courtaulds Fibres A nonwoven cellulose fabric
US20100272938A1 (en) * 2009-04-22 2010-10-28 Bemis Company, Inc. Hydraulically-Formed Nonwoven Sheet with Microfibers
WO2013112502A1 (en) * 2012-01-27 2013-08-01 Celanese Acetate Llc Substituted cellulose acetates and uses thereof
WO2015178995A1 (en) 2014-05-23 2015-11-26 Greenbutts Llc Biodegradable cigarette filter tow and method of manufacture
WO2018184925A1 (en) * 2017-04-03 2018-10-11 Lenzing Aktiengesellschaft Nonwoven cellulose fiber fabric with increased oil absorbing capability

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU678652B2 (en) 1993-11-29 1997-06-05 Courtaulds Fibres (Holdings) Limited Cigarette filters
US5738119A (en) * 1994-06-20 1998-04-14 Courtaulds Fibres (Holdings) Limited Filter materials
DE10231403B3 (de) 2002-07-11 2004-02-05 Papierfabrik Schoeller & Hoesch Gmbh & Co. Kg Heisssiegelfähiges Filtermaterial
US20070283896A1 (en) * 2006-03-29 2007-12-13 Ernest Walker Litter containment and disposal apparatus
RU2634810C2 (ru) 2012-07-13 2017-11-03 Филип Моррис Продактс С.А. Разлагающийся фильтр для курительных изделий
US9394637B2 (en) * 2012-12-13 2016-07-19 Jacob Holm & Sons Ag Method for production of a hydroentangled airlaid web and products obtained therefrom
GB2525363B (en) * 2014-05-23 2016-10-19 Greenbutts Llc Biodegradable cigarette filter tow and method of manufacture
PL2985375T3 (pl) 2014-08-12 2017-11-30 Glatfelter Gernsbach Gmbh Rozpraszalna włóknina i sposób jej wytwarzania
DE102015001008A1 (de) 2015-01-28 2016-07-28 Andritz Küsters Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von nassgelegten Vliesstoffen
MX2018006109A (es) * 2015-11-20 2018-08-24 Essity Hygiene & Health Ab Un material absorbente.
DE102016105235B4 (de) * 2016-03-21 2019-02-14 Delfortgroup Ag Verbessertes Filterpapier für Zigarettenfilter, dessen Herstellung und Filterzigarette
EP3715515A1 (de) 2019-03-25 2020-09-30 Suominen Corporation Verfahren zur herstellung einer vliesbahn

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3202155A (en) 1964-06-05 1965-08-24 Eastman Kodak Co Light weight cigarette filter
WO1995035044A1 (en) 1994-06-20 1995-12-28 Courtaulds Fibres (Holdings) Limited Cigarette filter materials
GB2309466A (en) 1996-01-29 1997-07-30 Courtaulds Fibres A nonwoven cellulose fabric
US20100272938A1 (en) * 2009-04-22 2010-10-28 Bemis Company, Inc. Hydraulically-Formed Nonwoven Sheet with Microfibers
WO2013112502A1 (en) * 2012-01-27 2013-08-01 Celanese Acetate Llc Substituted cellulose acetates and uses thereof
WO2015178995A1 (en) 2014-05-23 2015-11-26 Greenbutts Llc Biodegradable cigarette filter tow and method of manufacture
WO2018184925A1 (en) * 2017-04-03 2018-10-11 Lenzing Aktiengesellschaft Nonwoven cellulose fiber fabric with increased oil absorbing capability

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021115456A1 (de) 2021-06-15 2022-12-15 Delfortgroup Ag Filtermaterial für segmente für rauchartikel mit reduzierter kriechneigung
DE102021115450A1 (de) 2021-06-15 2022-12-15 Delfortgroup Ag Filtermaterial für rauchartikel mit verbessertem dehnungsverhalten
WO2022263030A1 (de) * 2021-06-15 2022-12-22 Delfortgroup Ag Filtermaterial für rauchartikel mit verbessertem dehnungsverhalten
WO2022262955A1 (de) * 2021-06-15 2022-12-22 Delfortgroup Ag Wasserstrahlverfestigtes filtermaterial für rauchartikel mit verbessertem dehnungsverhalten
WO2022263029A1 (de) * 2021-06-15 2022-12-22 Delfortgroup Ag Filtermaterial für segmente für rauchartikel mit reduzierter kriechneigung
WO2023021227A1 (es) 2021-08-19 2023-02-23 Papel Aralar, S.A. Papel para la fabricacion de filtros dispersables de cigarrillos y metodo de fabricacion del mismo
WO2024003702A1 (en) * 2022-06-27 2024-01-04 R. J. Reynolds Tobacco Company Alternative filter materials and components for an aerosol delivery device

Also Published As

Publication number Publication date
JP7504205B2 (ja) 2024-06-21
ES2925883T3 (es) 2022-10-20
US20230016316A1 (en) 2023-01-19
JP2023509302A (ja) 2023-03-08
CN114765995A (zh) 2022-07-19
EP3861159B1 (de) 2022-05-25
EP3861159A1 (de) 2021-08-11
BR112022007424A2 (pt) 2022-07-12
CN114765995B (zh) 2024-02-23
PL3861159T3 (pl) 2022-10-10
KR20220110257A (ko) 2022-08-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3861159B1 (de) Wasserstrahlverfestigtes filtermaterial für rauchartikel
DE69009103T2 (de) Nichtgewebte Faserbahn für Tabakrauchfilter.
DE69211929T2 (de) Umhüllung für Rauchartikel zur Steuerung der Brenngeschwindigkeit und Verfahren zu ihrer Herstellung
EP1796488B1 (de) Tabakrauchfilter oder-filterelemente mit einem gehalt an zusatzstoffen
DE102020119388B4 (de) Plissiertes filtermaterial für rauchartikel
WO2001028369A1 (de) Hochleistungs-zigarettenfilter
DE102016105235A1 (de) Verbessertes Filterpapier für Zigarettenfilter
DE1517300B2 (de) Tabakrauchfilter
DE102015107829B4 (de) Umhüllungspapier, Verfahren zu dessen Herstellung und Zigarette mit einem Umhüllungspapier
EP3700366B1 (de) Biologisch abbaubares segment eines rauchartikels
DE1632151C3 (de) Tabakfolie
DE10252823A1 (de) Filterelement
DE1517258A1 (de) Aerosolfilter und Verfahren zu seiner Herstellung
DE2744796A1 (de) Filtermaterial, seine herstellung und verwendung
DE3032478A1 (de) Zigarettenfilter und verfahren zu seiner herstellung
DE102021104011B4 (de) Strukturiertes filtermaterial für nikotinabgabeprodukte
EP4127312A1 (de) Umhüllungspapier für rauchartikel mit verbessertem aschebild
EP4132303B1 (de) Wasserstrahlverfestigtes filtermaterial für rauchartikel mit verbessertem dehnungsverhalten
WO2022263029A1 (de) Filtermaterial für segmente für rauchartikel mit reduzierter kriechneigung
EP4240905A1 (de) Segment für rauchartikel mit kalandrierter faserbahn
WO2022263030A1 (de) Filtermaterial für rauchartikel mit verbessertem dehnungsverhalten
EP4176122A1 (de) Umhüllungspapier mit verbesserter brandhemmung
DE1517300C3 (de) Tabakrauchfilter

Legal Events

Date Code Title Description
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2019831628

Country of ref document: EP

Effective date: 20200729

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19831628

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

REG Reference to national code

Ref country code: BR

Ref legal event code: B01A

Ref document number: 112022007424

Country of ref document: BR

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2022533485

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20227022591

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 112022007424

Country of ref document: BR

Kind code of ref document: A2

Effective date: 20220418

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE