WO2022018180A1 - Plissiertes filtermaterial für rauchartikel - Google Patents

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filter material
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hydroentangled nonwoven
segment
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Stefan Bachmann
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    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2505/00—Industrial
    • D10B2505/04—Filters

Definitions

  • the invention relates to a filter material suitable for the manufacture of a segment in a smoking article which is pleated and from which segments for smoking articles can be manufactured in an efficient manner.
  • the invention also relates to a segment for a smoking article made from this filter material.
  • Smoking articles are typically rod-shaped articles consisting of at least two rod-shaped segments arranged one after the other.
  • One segment contains a material that is capable of forming an aerosol when heated, and at least one other segment 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 is used to filter the aerosol.
  • the aerosol is generated by burning the aerosol-forming material, and the filter primarily serves 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.
  • 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 processed by other processes.
  • Other segments in the smoking article are used to direct the aerosol, cool the aerosol or filter the aerosol.
  • the segments are mostly encased by an encasing material. Paper is very often used as a wrapping material.
  • segment is understood to mean the segment of a smoking article that does not contain the aerosol-forming material but is used, for example, to direct, cool or filter the aerosol . It is known from the prior art to form such segments from polymers such as cellulose acetate or polylactides. After consumption of the smoking article, the smoking article must be disposed of appropriately. In many cases, however, the consumer simply throws the consumed smoking article away in the environment and attempts to restrict this behavior through information or punishment have had little success.
  • a web of paper or a cellulose-based fleece is first pleated in the longitudinal direction, then formed into an endless strand and covered with a wrapping material. Finally, the endless strand is cut into pieces suitable for further processing.
  • the web is passed through two patterned rollers which, under high pressure, emboss that pattern onto the web. Typically, this pattern is a line pattern oriented in the machine direction of the web. The embossed lines weaken the web in the direction orthogonal to the running direction, the transverse direction, so that an endless strand can then be formed more easily by pushing the web together in the transverse direction.
  • DE io 2005 017478 Ai discloses a tobacco smoke filter which contains fibers which have regenerated cellulose (eg lyocell) and into which adsorbent is incorporated. More than one adsorbent is introduced into the fibers of the tobacco smoke filter and/or the tobacco smoke filter contains adsorbent between the fibers.
  • the document states that a high loading of adsorbent can be achieved with such a tobacco smoke filter.
  • two webs were made from charged lyocell staple fibers.
  • One mat contained an adsorbent loading of 50% by weight "Siralox 40" (Sasol Ltd.) in the lyocell fibers used to produce it.
  • the other web contained a loading of 50% by weight HY zeolite in its fibers. After adding activated carbon granules to one of the two fleece layers, the two fleeces were connected to one another by needling.
  • the object of the invention is to provide a filter material for a smoking article which can be processed with high productivity into a segment of a smoking article and which is otherwise as similar as possible to conventional filter materials in terms of its properties.
  • a filter material for producing a segment for a smoking article comprising a hydroentangled nonwoven, and the nonwoven comprising fibers, the fibers being selected from the group consisting of cellulose fibers, fibers of regenerated cellulose and mixtures thereof, and these fibers are contained together in an amount of at least 50% and at most 100% of the mass of the hydroentangled nonwoven fabric in the nonwoven fabric, and wherein the nonwoven fabric is web-shaped, one longitudinal direction in the running direction of the web, one orthogonal thereto in the web plane and has a thickness direction orthogonal to the longitudinal direction and the transverse direction and is shaped in such a way that the nonwoven fabric has a corrugated structure in the plane spanned by the transverse direction and the thickness direction with a corrugation height of at least 50 ⁇ m and a maximum of 1000 ⁇ m, and a wavelength of mi at least 150 pm and at most 5000 pm.
  • hydroentangled initially refers to the underlying manufacturing process
  • a hydroentangled nonwoven fabric has characteristic structural properties that distinguish it from other nonwoven fabrics and, to the inventors' knowledge, are not produced in an identical manner by any other manufacturing process can be reached.
  • the strength of the hydroentangled nonwoven is achieved by the turbulence of the fibers and as a result the fibers are one significant part also aligned in the thickness direction of the non-woven fabric.
  • the hydroentangled nonwoven fabric In the production of the hydroentangled nonwoven fabric according to the invention, fibers are placed on a water-permeable screen and entangled by means of turbulence with a plurality of water jets arranged in the transverse direction and directed at the fibers. through the According to the invention, a special choice of arrangement and properties of the water jets can produce a wavy structure in the transverse direction in the nonwoven fabric, which is similar to a structure that can also be obtained by pleating.
  • the non-woven fabric and the filter material according to the invention comprising the non-woven fabric are therefore pre-pleated.
  • the filter material is passed through two patterned rollers. Due to the fact that the filter material according to the invention is already pre-pleated, only a considerably lower pressure is required to achieve sufficient pleating of the filter material, or pleating can even be dispensed with entirely. This also significantly reduces the likelihood of accidentally cutting the filter material lengthways. In this way, the number of operational interruptions in the manufacture of the endless strand and the segments can be reduced and productivity is increased, which is the main advantage of the filter material according to the invention.
  • the nonwoven fabric is in the form of a web and has a longitudinal direction in the running direction of the web and a direction orthogonal thereto in the plane of the web, which is referred to as the transverse direction.
  • the direction orthogonal to the longitudinal and transverse directions is referred to as the thickness direction.
  • the nonwoven fabric contained in the filter material according to the invention has a corrugated structure in the plane formed by the transverse direction and the thickness direction, the cross-sectional area, with the wavelength extending essentially in the transverse direction and the wave height essentially extending in the thickness direction.
  • the wave height is at least 50 ⁇ m and at most 1000 ⁇ m, preferably at least 100 ⁇ m and at most 900 ⁇ m and particularly preferably at least 150 ⁇ m and at most 800 ⁇ m.
  • the wavelength is at least 150 pm and at most 5000 pm, preferably at least 300 pm and at most 4000 pm and particularly preferably at least 500 pm and at most 2000 pm.
  • the shape of the corrugated structure is not particularly important, but it must be pronounced enough that the non-woven fabric can be pushed together more easily in the transverse direction than with the same non-woven fabric without a corrugated structure.
  • the wave height and wavelength can also vary significantly within a cross-sectional area. This is not important for the inventive effect as long as the wavelength and the wave height are in the specified intervals over a large part of the cross-sectional area, in particular over at least 60%, preferably at least 75% of the cross-sectional area.
  • the wavy structure does not have to be pronounced on the upper and lower side of the non-woven fabric, it is sufficient if it is pronounced on one side, since the resulting thin areas in the troughs of the waves also make it easier for the non-woven fabric to be pushed together in the transverse direction and thus reduce the pressure required for pleating during segment manufacture.
  • the roughness of the surface alone is generally not sufficient to achieve the inventive effect.
  • the corrugated structure of the non-woven fabric can be determined by embedding a sample of the non-woven fabric in a suitable epoxy resin. After the epoxy resin has cured, the sample can be ground in the cross-sectional plane of the nonwoven or cut through a microtome so that the cross-sectional area is visible under a light microscope. With a light microscope, the wave structure can be made visible and the wave height and wave length can be measured. A camera connected to the light microscope can be used to create the images of sections of the cross-sectional area.
  • wave height and wavelength are sufficiently met for the inventions if they are met in representative sections of a cross-sectional area. Due to the manufacturing process, the wave structure generally changes only insignificantly in the longitudinal direction of the nonwoven, so that it is not necessary to carry out such a measurement on several cross-sectional areas in the longitudinal direction to check the requirements for wave height and wavelength.
  • a scanning electron microscope can also be used as an alternative to a light microscope.
  • the hydroentangled nonwoven contains cellulose fibers, fibers made from regenerated cellulose or a mixture thereof in an amount of at least 50% and at most 100% of the mass of the hydroentangled nonwoven .
  • the amount of these fibers is preferably at least 60% and at most 95%, in each case based on the mass of the hydroentangled nonwoven.
  • the cellulose fibers can preferably be obtained from conifers, deciduous trees or other plants such as hemp, flax, jute, ramie, kenaf, kapok, coconut, abaca, sisal, cotton or esparto grass. Also mixtures of cellulose fibers from different origins can be used.
  • the cellulose fibers are particularly preferably obtained from coniferous woods, for example from spruce, pine or fir, because these fibers lead to good strength of the hydroentangled nonwoven fabric due to their length. Pulp obtained from softwoods, which is referred to as reinforced pulp and achieves particularly high strength, and mercerized cellulose, which achieves particularly high thickness and low density, are very particularly preferred.
  • the pulp fibers can be bleached or unbleached.
  • Bleached cellulose fibers offer advantages in the appearance of a segment made from the filter material according to the invention because of their white color, while unbleached cellulose fibers, which then have a light brown to dark brown color, are more environmentally friendly because the bleaching process can be omitted.
  • Mixtures of bleached and unbleached cellulose fibers can also be used to better adjust the color of the filter material according to the invention.
  • 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 hydroentangled nonwoven fabric and adjust the filtration efficiency of the resulting smoking article segment.
  • the filter material according to the invention comprises a hydroentangled nonwoven fabric which consists essentially exclusively, but at least to at least 95% of the mass of the hydroentangled nonwoven fabric of cellulose fibers, fibers of regenerated cellulose or a mixture thereof.
  • This very particularly preferred embodiment permits very good biodegradability and rapid disintegration on contact with water, while at the same time having a very small impact on the taste of the smoking article made with the help of the filter material.
  • the hydroentangled nonwoven fabric of the filter material contains at least 5% and less than 50%, particularly preferably less than 40% and very particularly preferably less than 30% staple fibers made of cellulose acetate, the percentages based on the mass of the hydrojet related non-woven fabric.
  • Additives such as alkyl ketene dimers (AKD), alkenyl succinic anhydrides (ASA), fatty acids, starch, starch derivatives, carboxymethyl cellulose, alginates, or substances for adjusting Adjusting the pH value, such as organic or inorganic acids and salts thereof or bases, can be added to adjust specific properties of the nonwoven fabric.
  • the person skilled in the art is able to determine the type and amount of such additives from his experience.
  • the basis weight 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 100 g / m2 .
  • the basis weight influences the tensile strength of the hydroentangled nonwoven fabric, with a higher basis weight leading to higher strength.
  • the thickness of the hydroentangled nonwoven is preferably at least 100 ⁇ m and at most 1000 ⁇ m, particularly preferably at least 120 ⁇ m and at most 800 ⁇ m and very particularly preferably at least 150 ⁇ m and at most 750 ⁇ m.
  • the thickness affects 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, since a high thickness makes it difficult to pleat the filter material.
  • the filter material according to the invention allows a higher thickness due to the corrugated structure of the non-woven fabric, without problems arising during pleating. Therefore, a filter material according to the invention can be used particularly well if segments with high density and high train resistance are to be produced.
  • the thickness measurement is influenced by the corrugated structure of the material. However, this fact is ignored when specifying the thickness, because the thickness measured in this way also serves as a measure of how much filter material can be rolled up on a roll with a given diameter. Thickness can be adjusted according to EDANA Standard Procedure NWSP 120.6. Ro (15) can be measured.
  • the density of the hydroentangled nonwoven is obtained by dividing the basis weight by the thickness.
  • the density of the hydroentangled nonwoven is preferably at least 50 kg/m 3 and at most 300 kg/m 3 , particularly preferably at least 70 kg/m 3 and at most 250 kg/m 3 and very particularly preferably at least 80 kg/m 3 and at most 220 kg/ m3 . These values relate to the density before a segment of a smoking article is manufactured from the filter material according to the invention, which comprises this hydroentangled nonwoven fabric.
  • the density of the hydroentangled nonwoven determines, among other things, the draw resistance and the filtration efficiency of the segment of a smoking article made from it. The preferred intervals allow for a favorable combination of draw resistance and filtration efficiency.
  • the mechanical properties of the hydroentangled nonwoven 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 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 is important because the filter material is pleated during the processing of the filter material according to the invention to form a segment of a smoking article, and a particularly high elongation at break is favorable.
  • the corrugated structure of the non-woven material allows a particularly high elongation at break in the transverse direction and makes pleating easier when manufacturing the segment.
  • the elongation at break in the transverse direction of the hydroentangled nonwoven fabric is preferably at least 1% and at most 50% and particularly preferably at least 3% and at most 40%.
  • Tensile strength and elongation at break can depend on the direction in which the sample for measurement was taken from the hydroentangled nonwoven fabric. The requirements for the tensile strength of the hydroentangled nonwoven are met if the tensile strength in at least one direction is within the specified preferred or particularly preferred intervals. The elongation at break is given in the transverse direction and must be measured.
  • the filter material according to the invention comprises the hydroentangled nonwoven.
  • the hydroentangled nonwoven preferably makes up the majority of the filter material, so that preferably at least 80% of the mass of the filter material is formed by the hydroentangled nonwoven and particularly preferably at least 90% of the mass of the filter material is formed by the hydroentangled nonwoven.
  • the filter material according to the invention can also include 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, impregnation of the nonwoven with flavorings, carriers of flavorings, in particular threads impregnated with flavorings or substances to increase the rigidity of the filter material or materials that increase the hardness of the filter made from the filter material.
  • the filter material comprises the hydroentangled nonwoven and one or more substances selected from the group consisting of triacetin, glycol, propylene glycol, sorbitol, glycerol rol, polyethylene glycol, polyvinyl 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-mentioned characteristics of the hydroentangled nonwoven fabric for example with regard to the content of cellulose fibers, the content of fibers from regenerated cellulose, the density, the thickness, the basis weight, the tensile strength and the elongation at break can also be tested on the filter material itself, without the hydroentangled nonwoven having to be isolated from the filter material.
  • 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.
  • Segments for smoking articles according to the invention can be produced from the filter material according to the invention by methods known from the prior art. These methods include, for example, pleating the filter material, forming a continuous strand from the pleated filter material, wrapping the continuous strand with a wrapping material, and cutting the wrapped strand into individual rods of defined length. In many cases, the length of such a rod is an integer multiple of the length of the segment then to be used in the smoking article of the present invention, and therefore the rods are then cut into segments of the desired length before or during manufacture of the smoking article.
  • the segment for smoking articles according to the invention 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 at least 4 mm and at most 9 mm and very particularly preferably at least 5 mm and at most 8 mm. These diameters are favorable for using 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 must apply when consuming the smoking article in order to generate a certain volume flow through the smoking article, and it therefore has a significant influence on the smoker's acceptance of the smoking article.
  • the draw 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 rods that differ from the segment only in length. From this, the tensile resistance of the segment can be easily calculated.
  • the tensile strength 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 covering material of the segment according to the invention is preferably paper or foil.
  • the covering material of the segment according to the invention preferably has a basis weight of at least 20 g/m 2 and at most 150 g/m 2 , particularly preferably at least 30 g/m 2 and at most 130 g/m 2 .
  • a covering material with this preferred or particularly preferred weight per unit area gives the segment covered therewith according to the invention a particularly advantageous hardness. This prevents the smoker from accidentally squeezing the segment located in the smoking article.
  • the segment according to the invention additionally contains at least one capsule containing flavorings.
  • the capsule is often designed in such a way that the smoker can break it by applying pressure with his fingers, thereby releasing the flavorings 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 methods known in the prior art.
  • the smoking article of the invention comprises a segment containing an aerosol forming material and a segment comprising the filter material of the invention and a wrapper material.
  • the smoking article is a filter cigarette and the aerosol forming material is tobacco.
  • the smoking article is a smoking article which, when used as intended, only heats the aerosol-forming material but does not burn it.
  • the hydroentangled nonwoven fabric for the filter material according to the invention can be produced by the following method according to the invention, which comprises the following steps A to D.
  • step D Drying the hydroentangled nonwoven fabric, wherein the proportion of said fibers in the fibrous web of step A is chosen such that these fibers total in an amount of at least 50% and at most 100% of the mass of the hydroentangled nonwoven fabric in the dried state from step D are, wherein the fibrous web provided in step A has a longitudinal direction in the running direction of the fibrous web, a transverse direction orthogonal thereto lying plane in the fibrous web and a thickness direction orthogonal to the longitudinal direction and transverse direction, and the water jets directed onto the fibrous web are arranged in step C in such a way, that they are at a distance from each other of at least 150 pm and at most 5000 pm in the transverse direction from center to center of the water jet when it strikes the fibrous web and the pressure of each water jet in step C is at least 2 MPa and at most 70 MPa, and that in step D non-woven fabric obtained in the out Transverse direction and thickness direction spanned plane has a wave structure with a wave height of at least 50 pm and at
  • a water jet at a correspondingly high pressure is suitable for producing a depression in the nonwoven fabric passing under the water jet, which can be perceived as a wave trough in the cross-sectional area.
  • This requires a pressure of at least 2 MPa, but the pressure depends very significantly on the speed at which the fibrous web runs through the device. At higher higher pressure is required.
  • the fibers are not only swirled, but also partially displaced, which contributes significantly to the formation of the wave structure.
  • the fibrous web is typically supported by a wire and the structure of the wire should also preferably be chosen to be suitable for the intended corrugated structure, since the fibers are mainly displaced to where the wire is permeable.
  • the water jets are not arranged in defined positions with respect to the fiber web when water-jet bonding a nonwoven fabric, but in such a way that uniform bonding by the water jets can be achieved over the entire surface of the fiber web passing through.
  • the pressure of the water jets exceeds 2 MPa, this does not lead to a wave structure as is characteristic of the filter material according to the invention.
  • the water jets used to generate the wave structure must therefore be arranged accordingly, in particular in such a way that water jets with high pressure are not directed at locations on the fiber web where a wave crest is to be generated.
  • the water jets, which are intended to produce the corrugated structure in step C, are therefore offset in the transverse direction and have a distance from one another in the transverse direction from center to center of the water jets at the point where they occur on the fibrous web of at least 150 ⁇ m and at most 5000 ⁇ m.
  • These water jets may be arranged in any longitudinal direction.
  • step B or C It is also possible to direct water jets to both sides of the fibrous web to carry out step B or C.
  • the water jets in step C are preferably arranged in such a way that they hit points that are intended to form wave troughs when viewed from the respective side.
  • the pressure of the water jets, which are used in step B to strengthen the nonwoven fabric, can also exceed 2 MPa and can also be selected to be significantly higher, especially at higher speeds of the fiber web. According to the invention, it is only important that the effect of all the water jets together is not distributed so evenly over the surface of the fibrous web that no wavy structure can arise.
  • a water jet to produce the corrugated structure in step C requires a pressure of at least 2 MPa and at most 70 MPa. According to the inventors' findings, no pronounced wave structure can be produced at a pressure of less than 2 MPa, and at a pressure of more than 70 MPa, the wave structure exists even at higher speeds Danger of cutting the fibrous web.
  • the pressure of the water jets in step C is preferably at least 3 MPa and at most 40 MPa.
  • the pressure for generating the corrugated structure can be selected as a function of the running speed of the fibrous web, so that the ratio p/v of the pressure p in MPa and the running speed v of the fibrous web in m/s is preferably selected such that 2.5 applies ⁇ p/v ⁇ 20 and more preferably 3 ⁇ p/v ⁇ 15.
  • the water jets in step C exit from an orifice which has an area of at least 450 ⁇ m 2 and at most 50000 ⁇ m 2 , and most preferably is a circular orifice.
  • the pressure of the water jets in step B is preferably at least 0.5 MPa and at most 60 MPa, particularly preferably at least 1 MPa and at most 50 MPa, with high pressure being combined above all with high speeds of the fibrous web in order to cut the fibrous web impede.
  • the pressure for consolidating the fibrous web can be selected depending on the running speed of the fibrous web, so that the ratio p/v from the pressure p in MPa and the running speed v of the fibrous web in m/s is preferably chosen such that 2 ⁇ p/v ⁇ 10 and more preferably 4 ⁇ p/v ⁇ 8.
  • the wave structure is characterized by the wave height and wavelength that can be seen in the cross-sectional area of the nonwoven.
  • the wave height after step D is at least 50 ⁇ m and at most 1000 ⁇ m, preferably at least 100 ⁇ m and at most 900 ⁇ m and particularly preferably at least 150 ⁇ m and at most 800 ⁇ m.
  • the wavelength after step D is at least 150 ⁇ m and at most 5000 ⁇ m, preferably at least 300 ⁇ m and at most 4000 ⁇ m and particularly preferably at least 500 ⁇ m and at most 2000 ⁇ m.
  • the hydroentangled nonwoven produced by this process is said to be suitable for use in the filter material described above. This means that it can in particular have all the features, individually or in combination, which have been described above in connection with the hydroentangled nonwoven fabric as a component of the filter material and are defined in the claims directed to the filter material.
  • the fibrous web can be provided in step A by various methods, for example by a wet-laid method or a dry-laid method (air-laid).
  • the fibrous web is provided in step A by a wet-laid method comprising the sub-steps Ai.i to A1.3,
  • A1.1 - Preparation of an aqueous suspension comprising fibers selected from the group consisting of cellulose fibers, regenerated cellulose fibers and mixtures thereof, the amount of these fibers being selected such that these fibers in total are present in an amount of at least 50% and at most 100% of the mass of the hydroentangled nonwoven fabric are contained in the dried state of step D,
  • A1.4 Adjusting the moisture content of the fibrous web by drying or moistening.
  • the aqueous suspension in step A1.1 has a solids content of at least 0.005% and at most 3.0%, particularly preferably at least 0.005% and at most 1.0%, very particularly preferably at least 0 .01% and at most 0.2% and in particular at least 0.01% and at most 0.05%.
  • the particularly low solids content of the suspension makes it possible to form an even less dense fibrous web in step A1.3.
  • the variant of the inventive method Ai is the circulating sieve of steps A1.2 and A1.3 in the running direction of the fiber web against the horizontal by an angle of at least 3 0 and at most 40 °, particularly preferably by an angle of at least 5 0 and not more than 30 ° and most preferably at an angle of at least 15 and at most 25 0 0 inclined upwardly.
  • dewatering is supported in step A1.3 by generating a pressure difference between the two sides of the rotating screen, with the pressure difference being particularly preferably generated by vacuum boxes or suitably shaped vanes.
  • drying in step A1.4 takes place using heated drying cylinders or using hot air, and moistening takes place using a spray bar.
  • the drying process and the subsequent moistening serve to optimally adjust the moisture content of the fibrous web for the water jet bonding in step B.
  • the fibrous web can first be dried approximately to equilibrium moisture content at normal room temperature and atmospheric humidity, after which the fibrous web is rolled up into a separate device transported, which carries out the hydroentanglement, unrolled there and the moisture content for the subsequent step B is adjusted with a spray bar.
  • the fibrous web is provided in step A by means of a dry laying method (“air-laid”) comprising the sub-steps A2.1 and A2.2,
  • A2.1 - Manufacture of a fibrous web by an air-laid process the fibrous web comprising fibers selected from the group consisting of wood pulp fibers, regenerated cellulose fibers and mixtures thereof, the amount of these fibers being so is chosen that these fibers are contained in total in an amount of at least 50% and at most 100% of the mass of the hydroentangled nonwoven fabric in the dried state of step D, and A2.2 - moistening the fibrous web.
  • Such a dry-laying method of variant A2 can bring advantages because, for example, the energy-intensive drying in step A1.4 of variant Ai can be omitted.
  • the drying in step D is effected at least partially by contact with hot air, by infrared radiation or by microwave radiation.
  • the drying in step D is carried out by through-flow drying.
  • TAD through-air drying
  • the fiber material is dried in that a warm gas flow, in particular an air flow, is forced through the fiber material.
  • TAD through-air drying
  • the best quality of the hydroentangled nonwoven can be achieved. Drying by direct contact with a heated surface is also possible, but less preferred because the corrugated structure of the hydroentangled nonwoven can be destroyed.
  • FIG. 1 shows a device by means of which the method according to the invention for producing the hydroentangled nonwoven can be carried out.
  • FIG. 2 shows, by way of example, the determination of the wave height and wave length of the wave structure of the nonwoven
  • FIG. 3 shows the cross-sectional area of the nonwoven for a filter material according to the invention
  • FIG. 4 shows the cross-sectional area of a filter material not according to the invention after pleating
  • water jets 11 arranged in three rows in the transverse direction to the fibrous web 4 were directed onto the fibrous web 4 from devices 6 in order to entangle the fibers and solidify the fibrous web 4 into a nonwoven fabric.
  • additional devices 7 were used to direct water jets 12 at higher pressure onto the fiber web 4 in order to produce the wave structure explained above. Unlike the devices 6, the devices 7 were adjusted in such a way that the water jets 12 of the two longitudinally consecutive rows were directed as far as possible to the same position in the transverse direction.
  • the water jets 12 of the second row were directed onto the wave troughs generated by the water jets 12 of the first Rei, thereby reinforcing the wave structure generated by the first row.
  • Optional devices 6a can direct further water jets 11a onto the fibrous web, whereby these water jets, depending on the arrangement and pressure, can serve both to solidify the nonwoven fabric and to generate or reinforce the corrugated structure.
  • the water jets of the devices 6a can also be directed onto the fiber web 4 from the same side as the water jets. radiate 11 or 12.
  • the nonwoven fabric which was still moist, then went through a through-air drying 8 and was dried there.
  • a mixture of 80% by weight cellulose fibers and 20% by weight Lyocell® fibers was used to produce the hydroentangled nonwoven fabric.
  • the fibers were consolidated by three series of water jets 11 generated at a pressure of 3 MPa, 5 MPa and 6 MPa, relative to the running direction.
  • the corrugated structure of the non-woven fabric was effected by two rows of water jets 12 generated in both rows with a pressure of 8.5 MPa.
  • the devices 7 for generating the water jets 12 were arranged in both rows in the transverse direction at a distance of 2000 mih and had a diameter of 100 mih.
  • the speed of the fibrous web was 50 m/min, which is relatively low. At higher speeds, the pressures of the water jets 11 and 12 must be increased accordingly.
  • the basis weight of the nonwoven produced in this way was 49.6 g/m 2 , the thickness according to NWSP 120.6.
  • Ro (15) was determined to be 522 ⁇ m and the density to be 95 kg/m 3 .
  • the tensile strength in the longitudinal direction was 8.6 N/15 mm, the elongation at break in the transverse direction was 31%.
  • a sample of the non-woven fabric was embedded in epoxy resin, and after the epoxy resin had hardened, the sample was cut with a microtome so that the cross-sectional plane formed by the transverse direction and the thickness direction was visible under an optical microscope. An image of the cross section was taken under the light microscope and the wave structure was measured with regard to wave height and wavelength.
  • FIG. 2 shows, by way of example, the determination of wave height and wave length of the wave structure of the nonwoven. If the nonwoven fabric 20 has a pronounced wave structure on both sides, then the wave height 21 is determined by the distance in the thickness direction 41 between the highest point of the wave crest 24 and the lowest point of the adjacent wave valley 23 on the same side.
  • the wavelength 22 is the distance in the transverse direction 40 between two points of the same phase of the wave structure, shown here by way of example as the distance between two adjacent wave crests 24 and 25 .
  • the wave height 31 is determined in the same way by the distance in the thickness direction 41 between the highest point of the wave crest 34 and the lowest point of the adjacent wave trough 33 on the same side.
  • the world Length 32 is the distance in the transverse direction 40 between two points of the same phase of the wave structure, shown here by way of example as the distance between two adjacent wave crests 34 and 35.
  • the wave height or the wavelength can be determined as a single value or as an average of several measurements, for example three measurements.
  • FIG. 3 shows the image of the cross-sectional area of the nonwoven fabric produced, taken under the light microscope.
  • a wave structure is clearly visible and the wave height 41 was determined to be 220 ⁇ m and the wavelength 42 to be 2030 ⁇ m.
  • the nonwoven fabric was used as the filter material according to the invention without the addition of further components, and a segment of a smoking article, covered with a wrapping paper with a basis weight of 78 g/m 2 , was produced from it.
  • the segment could be produced without any problems, in particular the pleating could be carried out with considerably reduced pressure. Further experiments showed that pleating could be dispensed with entirely without the production speed having to be reduced or the properties of the segment changing significantly.
  • FIG. 4 shows a non-inventive paper filter material made of 100% cellulose fibers, i.e. made of a material that is not hydroentangled, after it has been pleated by mechanical pressure between two rollers during the manufacture of a segment for a smoking article , but before a segment was made from it.
  • a cross-sectional sample of this filter material was also analyzed with the light microscope and the wave height and wavelength measured.
  • the wave height 51 was determined to be 390 ⁇ m and the wavelength 52 to be 2000 ⁇ m.
  • the corrugated structure of the filter material according to the invention is very similar to that of a filter material not according to the invention after pleating, so that the pleating of the filter material according to the invention can take place with significantly less pressure or can be omitted entirely.

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Abstract

Gezeigt wird ein Filtermaterial zur Herstellung eines Segments für einen Rauchartikel, wobei das Filtermaterial einen wasserstrahlverfestigten Vliesstoff umfasst, und der Vliesstoff Fasern umfasst, wobei die Fasern ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Zellstofffasern, Fasern aus regenerierter Cellulose und Mischungen daraus, und diese Fasern zusammen in einer Menge von mindestens 50% und höchstens 100% der Masse des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs im Vliesstoff enthalten sind, und wobei der Vliesstoff bahnförmig ist, eine Längsrichtung in Laufrichtung der Bahn, eine dazu orthogonale in der Bahnebene liegende Querrichtung und eine zu Längsrichtung und Querrichtung orthogonale Dickenrichtung aufweist. Der Vliesstoff ist so geformt, dass er in der aus Querrichtung und Dickenrichtung aufgespannten Ebene eine Wellenstruktur mit einer Wellenhöhe von mindestens 50 µm und höchstens 1000 µm, sowie eine Wellenlänge von mindestens 150 µm und höchstens 5000 µm aufweist.

Description

PLISSIERTES FILTERMATERIAL FÜR RAUCHARTIKEL
GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft ein Filtermaterial geeignet zur Herstellung eines Segments in einem Rauchartikel, das plissiert ist und aus dem in effizienter Weise Segmente für Rauchartikel hergestellt werden können. Die Erfindung betrifft auch ein Segment für einen Rauchartikel, hergestellt aus diesem Filtermaterial.
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 dient dazu, die 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 filtern.
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 Polymeren wie Cellulose acetat oder Polylactiden zu bilden. Nach dem Konsum des Rauchartikels muss der Rauchar tikel 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, haben Papier und cellulosebasierte Vliese an Bedeutung gewonnen. Bei der Herstellung eines Segments wird eine Bahn aus Papier oder einem cellulosebasierten Vlies zunächst in Längsrichtung plissiert, danach zu einem endlosen Strang geformt und mit einem Umhül lungsmaterial umhüllt. Abschließend wird der endlose Strang in für die weitere Verarbeitung geeignete Stücke geschnitten. Beim Plissieren der Bahn wird die Bahn durch zwei mit einem Muster versehene Rollen durchgeführt, die unter hohem Druck dieses Muster auf die Bahn einprägen. Typischerweise ist dieses Muster ein in Laufrichtung der Bahn orientiertes Linienmuster. Die eingeprägten Linien schwächen die Bahn in der zur Laufrichtung orthogonalen Richtung, der Querrich tung, sodass danach ein endloser Strang durch Zusammenschieben der Bahn in Querrich- tung einfacher gebildet werden kann.
Beim Plissieren kommt es allerdings vor, dass durch den erheblichen Druck der Rollen die Bahn in Längsrichtung geschnitten wird und in der weiteren Verarbeitung ab reißt oder ande re technische Probleme verursacht. Es besteht daher ein Bedarf an einem Filtermaterial, das diesen Nachteil nicht oder nur in einem geringeren Ausmaß aufweist, aber ansonsten zu den bekannten Filtermaterialien soweit wie möglich identisch ist.
In der DE io 2005 017478 Ai ist ein Tabakrauchfilter offenbart, welcher Fasern enthält, die regenerierte Cellulose (z. B. Lyocell) aufweisen und in die Adsorbens eingebracht ist. In die Fasern des Tabakrauchfilters ist mehr als ein Adsorbens eingebracht und/oder der Tabak rauchfilter enthält zwischen den Fasern Adsorbens. In der Schrift ist angegeben, dass sich mit einem derartigen Tabakrauchfilter eine hohe Beladung mit Adsorbens erzielen lässt. In einer Ausführungsform wurden aus geladenen Lyocell-Stapelfasern zwei Vliese hergestellt. Ein Vlies enthielt eine Adsorberbeladung von 50 Gew.-% "Siralox 40" (Sasol Ltd.) in den zu seiner Herstellung verwendeten Lyocell-Fasern. Das andere Vlies enthielt eine Beladung mit 50 Gew.-% HY-Zeolith in seinen Fasern. Nach Zugabe von Aktivkohlegranulat auf eine der beiden Vlieslagen wurden die beiden Vliese durch Vernadelung miteinander verbunden. ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Filtermaterial für einen Rauchartikel zur Ver fügung zu stellen, das sich mit hoher Produktivität zu einem Segment eines Rauchartikels verarbeiten lässt und ansonsten hinsichtlich seiner Eigenschaften herkömmlichen Filterma terialen möglichst ähnlich ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Filtermaterial nach Anspruch l, ein Segment eines Raucharti kels nach Anspruch 17, und einen Rauchartikel nach Anspruch 24 gelöst, sowie durch ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Filtermaterials nach Anspruch 27. Vor teilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Erfinder haben gefunden, dass diese Aufgabe durch ein Filtermaterial zur Herstellung eines Segments für einen Rauchartikel gelöst werden kann, wobei das Filtermaterial einen wasserstrahlverfestigten Vliesstoff umfasst, und der Vliesstoff Fasern umfasst, wobei die Fa sern ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Zellstofffasern, Fasern aus regenerierter Cellulose und Mischungen daraus, und diese Fasern zusammen in einer Menge von mindes tens 50% und höchstens 100% der Masse des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs im Vliesstoff enthalten sind, und wobei der Vliesstoff bahnförmig ist, eine Längsrichtung in Laufrichtung der Bahn, eine dazu orthogonale in der Bahnebene hegende Querrichtung und eine zu Längsrichtung und Querrichtung orthogonale Dickenrichtung aufweist und so ge formt ist, dass der Vliesstoff in der aus Querrichtung und Dickenrichtung aufgespannten Ebene eine Wellenstruktur mit einer Wellenhöhe von mindestens 50 pm und höchstens 1000 um, sowie eine Wellenlänge von mindestens 150 pm und höchstens 5000 pm aufweist.
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 Vliesstoffen unterscheiden, und die nach Wissen der Erfinder nicht auf identische Weise durch ein anderes Herstellungs verfahren erreicht werden können. Anders als beispielsweise bei Papier, bei dem die Festig keit vornehmlich durch Wasserstoffbrücken bewirkt wird und die Fasern vor allem in der Ebene des Papiers angeordnet sind, wird bei dem wasserstrahlverfestigten Vliesstoff die Fes tigkeit durch die Verwirbelungen der Fasern erreicht und dadurch sind die Fasern zu einem bedeutenden Teil auch in Dickenrichtung des Vliesstoffs ausgerichtet.
Bei der Herstellung des erfindungsgemäßen, wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs werden Fa sern auf ein wasserdurchlässiges Sieb gelegt und mit mehreren in Querrichtung angeordne ten und auf die Fasern gerichteten Wasserstrahlen durch Verwirbelung verfestigt. Durch die spezielle Wahl der Anordnung und der Eigenschaften der Wasserstrahlen kann erfindungs gemäß im Vliesstoff eine Wellenstruktur in Querrichtung erzeugt werden, die einer Struktur ähnlich ist, wie sie auch durch Plissieren erhalten werden kann. Der Vliesstoff und das den Vliesstoff umfassende erfindungsgemäße Filtermaterial sind also vorplissiert.
Bei der Herstellung eines endlosen Strangs aus dem erfindungsgemäßen Filtermaterial wird das Filtermaterial durch zwei mit einem Muster versehene Rollen durchgeführt. Dadurch, dass das erfindungsgemäße Filtermaterial bereits vorplissiert ist, wird allerdings nur ein er heblich geringerer Druck benötigt, um eine ausreichende Plissierung des Filtermaterials zu erreichen, oder es kann sogar gänzlich auf das Plissieren verzichtet werden. Damit wird auch die Wahrscheinlichkeit, das Filtermaterial versehentlich in Längsrichtung zu schneiden, er heblich reduziert. Auf diese Weise kann die Zahl der Betriebsunterbrechungen bei der Her stellung des endlosen Stranges und der Segmente reduziert werden und die Produktivität wird erhöht, was den wesentlichen Vorteil des erfindungsgemäßen Filtermaterials darstellt.
Der Vliesstoff ist bahnförmig und weist eine Längsrichtung in Laufrichtung der Bahn auf, sowie eine dazu orthogonale in der Bahnebene liegende Richtung, die als Querrichtung be zeichnet wird. Die zu Längsrichtung und Querrichtung orthogonale Richtung wird als Di ckenrichtung bezeichnet. Der Vliesstoff, der im erfindungsgemäßen Filtermaterial enthalten ist, weist in der aus Querrichtung und Dickenrichtung gebildeten Ebene, der Querschnittsflä che, eine Wellenstruktur auf, wobei sich die Wellenlänge im Wesentlichen in Querrichtung und die Wellenhöhe im Wesentlichen in Dickenrichtung erstrecken. Erfindungsgemäß be trägt die Wellenhöhe mindestens 50 pm und höchstens 1000 pm, bevorzugt mindestens 100 pm und höchstens 900 pm und besonders bevorzugt mindestens 150 pm und höchstens 800 pm. Erfindungsgemäß beträgt die Wellenlänge mindestens 150 pm und höchstens 5000 pm, bevorzugt mindestens 300 pm und höchstens 4000 pm und besonders bevorzugt mindestens 500 pm und höchstens 2000 pm.
Die Form der Wellenstruktur spielt keine besondere Rolle, sie muss aber stark genug ausge- prägt sein, dass das Zusammenschieben des Vliesstoffs in Querrichtung leichter vor sich geht als bei demselben Vliesstoff ohne Wellenstruktur. Bedingt durch den Herstellungsprozess können Wellenhöhe und Wellenlänge auch innerhalb einer Querschnittsfläche erheblich schwanken. Dies ist für den erfinderischen Effekt nicht von Bedeutung, solange über einen Großteil der Querschnittsfläche, insbesondere über mindestens 60 %, vorzugsweise mindes- tens 75 % der Querschnittsfläche die Wellenlänge und die Wellenhöhe in den angegebenen Intervallen liegen. Die Wellenstruktur muss auch nicht auf der Ober- und der Unterseite des Vliesstoffs ausge prägt sein, es genügt, wenn sie auf einer Seite ausgeprägt ist, da auch die dadurch entstehen den dünnen Stellen in den Wellentälern das Zusammenschieben des Vliesstoffs in Querrich tung erleichtern und damit den erforderlichen Druck beim Plissieren während der Herstel lung des Segments reduzieren.
Die Rauigkeit der Oberfläche alleine ist im Allgemeinen nicht ausreichend, um den erfinderi schen Effekt zu erzielen.
Die Wellenstruktur des Vliesstoffs kann bestimmt werden, indem eine Probe des Vliesstoffs in ein geeignetes Epoxidharz eingebettet wird. Nach dem Aushärten des Epoxidharzes kann die Probe in der Querschnittsebene des Vliesstoffs geschliffen oder durch ein Mikrotom ge schnitten werden, sodass die Querschnittsfläche im Lichtmikroskop sichtbar ist. Mit einem Lichtmikroskop kann die Wellenstruktur sichtbar gemacht und Wellenhöhe sowie Wellen länge vermessen werden. Eine mit dem Lichtmikroskop verbundene Kamera kann dazu die nen Bilder von Ausschnitten der Querschnittsfläche zu erstellen.
Die angegebenen Bedingungen bezüglich Wellenhöhe und Wellenlänge sind für die Erfin dung ausreichend erfüllt, wenn sie in repräsentativen Ausschnitten einer Querschnittsfläche erfüllt sind. Bedingt durch den Herstellungsprozess ändert sich die Wellenstruktur über die Längsrichtung des Vliesstoffs im Allgemeinen nur unwesentlich, sodass es zur Prüfung der Anforderungen an Wellenhöhe und Wellenlänge nicht erforderlich ist, in Längsrichtung an mehreren Querschnittsflächen eine solche Messung durchzuführen.
Als Alternative zu einem Lichtmikroskop kann auch ein Rasterelektronenmikroskop einge setzt werden.
Für eine günstige Zugfestigkeit und zur Einstellung von Zugwiderstand oder Filtrationseffi zient eines aus dem erfindungsgemäßen Filtermaterial gefertigten Segments enthält der was serstrahlverfestigte Vliesstoff Zellstofffasern, Fasern aus regenerierter Cellulose oder eine Mischung daraus in einer Menge von mindestens 50% und höchstens 100% der Masse des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs. Bevorzugt beträgt die Menge dieser Fasern mindestens 60% und höchstens 95%, jeweils bezogen auf die Masse des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs.
Die Zellstofffasern können bevorzugt aus Nadelhölzern, Laubhölzern oder anderen Pflanzen wie Hanf, Flachs, Jute, Ramie, Kenaf, Kapok, Kokosnuss, Abaca, Sisal, Baumwolle oder Espartogras gewonnen sein. Auch Mischungen aus Zellstofffasern verschiedener Herkunft können eingesetzt werden. Besonders bevorzugt sind die Zellstoffasern aus Nadelhölzern, beispielsweise aus Fichte, Föhre oder Tanne gewonnen, weil diese Fasern wegen ihrer Länge zu einer guten Festigkeit des wasserstrahlverfestigen Vliesstoffs führen. Ganz besonders be vorzugt sind aus Nadelhölzern gewonnener Zellstoff, der als reinforced pulp bezeichnet wird und besonders hohe Festigkeit erreicht, sowie merzerisierter Zellstoff, der besonders hohe Dicke und niedrige Dichte erreicht.
Die Zellstofffasern können gebleicht oder ungebleicht sein. Gebleichte Zellstofffasern bieten wegen ihrer weißen Farbe Vorteile beim Erscheinungsbild eines aus dem erfindungsgemäßen Filtermaterial gefertigten Segments, während ungebleichte Zellstofffasern, die dann eine hellbraune bis dunkelbraune Farbe haben, umweltfreundlicher sind, weil auf den Bleichpro zess verzichtet werden kann. Mischungen aus gebleichten und ungebleichten Zellstofffasern können zur besseren Einstellung der Farbe des erfindungsgemäßen Filtermaterials ebenfalls verwendet werden.
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.
In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Fil termaterial einen wasserstrahlverfestigten Vliesstoff, der im Wesentlichen ausschließlich, zumindest aber zu mindestens 95 % bezogen auf die Masse des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs aus Zellstofffasern, Fasern aus regenerierter Cellulose oder einer Mischung daraus besteht. Diese ganz besonders bevorzugte Ausführungsform erlaubt eine sehr gute biologi sche Abbaubarkeit und einen raschen Zerfall bei Kontakt mit Wasser bei gleichzeitig einem sehr geringen Einfluss auf den Geschmack des mit Hilfe des Filtermaterials gefertigten Rauchartikels.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filtermaterials enthält der wasserstrahlverfestigte Vliesstoff des Filtermaterials mindestens 5% und weniger als 50%, besonders bevorzugt weniger als 40% und ganz besonders bevorzugt weniger als 30% 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 und Salze davon oder Laugen können zur Einstellung spezifischer Eigenschaften des Vliesstoffs hinzugefügt werden. Der Fachmann ist in der Lage Art und Menge solcher Zusatzstoffe aus seiner Erfah rung 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 100 g/m2. Das Flä chengewicht beeinflusst die Zugfestigkeit des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs, wobei ein höheres Flächengewicht zu höherer Festigkeit führen kann.
Die Dicke des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs beträgt bevorzugt mindestens 100 um und höchstens 1000 pm, besonders bevorzugt mindestens 120 pm und höchstens 800 pm und ganz besonders bevorzugt mindestens 150 pm und höchstens 750 pm. Die Dicke beeinflusst die Menge an Filtermaterial, die in das Segment des Rauchartikels gepackt werden kann und damit Zugwiderstand und Filtrationseffizienz des Segments, aber auch die Verarbeitbarkeit des Filtermaterials, da eine hohe Dicke das Plissieren des Filtermaterials erschwert. Das er findungsgemäße Filtermaterial erlaubt durch die Wellenstruktur des Vliesstoffs eine höhere Dicke, ohne dass es beim Plissieren zu Problemen kommt. Daher ist ein erfindungsgemäßes Filtermaterial besonders gut einsetzbar, wenn Segmente mit hoher Dichte und hohem Zug widerstand hergestellt werden sollen. Die Messung der Dicke wird durch die Wellenstruktur des Materials beeinflusst. Für die Angabe der Dicke wird dieser Sachverhalt aber ignoriert, weil die so gemessene Dicke auch als Maß dafür dient, wieviel Filtermaterial auf einer Rolle mit vorgegebenem Durchmesser aufgerollt werden kann. Die Dicke kann gemäß EDANA Standard Procedure NWSP 120.6. Ro (15) gemessen werden.
Die Dichte des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs ergibt sich durch Division des Flächenge wichts durch die Dicke. Die Dichte des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs beträgt bevorzugt mindestens 50 kg/m3 und höchstens 300 kg/m3, besonders bevorzugt mindestens 70 kg/m3 und höchstens 250 kg/m3 und ganz besonders bevorzugt mindestens 80 kg/m3 und höchs tens 220 kg/m3. Diese Werte beziehen sich auf die Dichte, bevor aus dem erfindungsgemä ßen Filtermaterial, das diesen wasserstrahlverfestigten Vliesstoff umfasst, ein Segment eines Rauchartikels gefertigt wird. Die Dichte des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs bestimmt unter anderem den Zugwiderstand und die Filtrationseffizienz des daraus gefertigten Seg ments eines Rauchartikels. Die bevorzugten Intervalle erlauben eine günstige Kombination aus Zugwiderstand und Filtrationseffizienz. 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 beträgt bevorzugt mindestens 0,05 kN/m und höchstens 5 kN/m, besonders bevorzugt min destens 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 plissiert wird und dabei eine besonders hohe Bruchdehnung günstig ist. Die Wellenstruktur des Vliesstoffs erlaubt dabei eine besonders hohe Bruchdehnung in Quer richtung und erleichtert das Plissieren bei der Herstellung des Segments. Die Bruchdehnung in Querrichtung des wasserstrahlverfestigen Vliesstoffs beträgt bevorzugt mindestens 1% und höchstens 50% und besonders bevorzugt mindestens 3% und höchstens 40%.
Zugfestigkeit und Bruchdehnung können von der Richtung abhängen, in der die Probe für die Messung aus dem wasserstrahlverfestigten Vliesstoff entnommen wurde. Die Anforderungen an die Zugfestigkeit des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs sind erfüllt, wenn die Zugfestig keit in mindestens einer Richtung in den angegebenen bevorzugten oder besonders bevor zugten Intervallen liegt. Die Bruchdehnung ist in Querrichtung angegeben und zu messen.
Das erfindungsgemäße Filtermaterial umfasst den wasserstrahlverfestigen Vliesstoff. Bevor zugt aber macht der wasserstrahlverfestigte Vliesstoff den überwiegenden Großteil des Fil termaterials aus, sodass bevorzugt mindestens 80% der Masse des Filtermaterials durch den wasserstrahlverfestigten Vliesstoff gebildet werden und besonders bevorzugt mindestens 90% 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 eine Tränkung des Vliesstoffs mit Aromastoffen, Träger von Aromastoffen, insbesondere mit Aromastoffen getränkte Fäden oder Substanzen zur Erhöhung der Steifigkeit des Filtermaterials oder Materialien, die die Härte der aus dem Filtermaterial hergestellten Filter erhöhen.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filtermaterials umfasst das Filtermaterial den wasserstrahlverfestigten Vliesstoff und eine oder mehrere Substanzen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Triacetin, Glykol, Propylenglykol, Sorbitol, Glyce- rol, Polyethylenglykol, Polyvinylalkohol und Tri-Ethlyzitrat oder Mischungen daraus. Diese Substanzen können helfen, die Filtrationseffizienz an jene von Celluloseacetat besser anzu passen.
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 Zellstofffasern, des Gehalts an Fasern aus regenerierter Cellulose, der Dichte, der Dicke, des Flächengewichts, der Zugfestigkeit und der Bruchdehnung auch am Filtermaterial selbst geprüft werden, ohne dass der wasserstrahlverfestige Vliesstoff aus dem Filtermaterial isoliert werden müsste. Die oben genannten erfindungsgemäßen, bevorzugten, besonders bevorzugten und ganz beson ders bevorzugten Intervalle und Eigenschaften gelten dann auch für das aus dem wasser strahlverfestigen 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 Plissieren des Filtermaterials, das Formen eines end losen Strangs aus dem plissierten Filtermaterial, das Umhüllen des endlosen Strangs durch ein Umhüllungsmaterial und das Schneiden des umhüllten Strangs in einzelne Stäbe defi nierter Länge. In vielen Fällen beträgt die Länge eines solchen Stabs ein ganzzahliges Vielfa ches der Länge des Segments, das dann im erfindungsgemäßen Rauchartikel verwendet wer den soll, und deshalb werden die Stäbe dann vor oder während der Herstellung des Rauchar tikels 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.
Das Umhüllungsmaterial des erfindungsgemäßen Segments ist bevorzugt ein Papier oder eine Folie.
Das Umhüllungsmaterial des eründungsgemäßen 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 wird vermieden, dass der Raucher das im Rauchartikel befindliche Segment versehentlich zusammendrückt.
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.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Rauchartikel eine Filterzigarette und das aero solbildende Material Tabak. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Rauchartikel ein Rauchartikel, bei 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 D umfasst.
A - Bereitstellen einer Faserbahn umfassend Fasern, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Zellstofffasern, Fasern aus regenerierter Cellulose und Mischungen daraus,
B - Wasserstrahlverfestigen der Faserbahn durch eine Vielzahl von auf die Faserbahn gerich teten Wasserstrahlen,
C - Erzeugen einer Wellenstruktur im Vliesstoff durch eine Vielzahl von auf die Faserbahn gerichteten Wasserstrahlen,
D - Trocknen des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs, wobei der Anteil der genannten Fasern in der Faserbahn von Schritt A so gewählt ist, dass diese Fasern insgesamt in einer Menge von mindestens 50% und höchstens 100% der Masse des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs im getrockneten Zustand von Schritt D enthalten sind, wobei die in Schritt A bereitgestellte Faserbahn eine Längsrichtung in Laufrichtung der Faserbahn, eine dazu orthogonale in der Faserbahn ebene liegende Querrichtung und eine zu Längsrichtung und Querrichtung orthogonale Dickenrichtung aufweist, und die auf die Fa serbahn gerichteten Wasserstrahlen in Schritt C so angeordnet sind, dass sie in Querrichtung jeweils von Mittelpunkt zu Mittelpunkt des Wasserstrahls beim Auftritt auf die Faserbahn einen Abstand voneinander von mindestens 150 pm und höchstens 5000 pm aufweisen und der Druck jedes Wasserstrahls in Schritt C mindestens 2 MPa und höchstens 70 MPa beträgt, und der in Schritt D erhaltene Vliesstoff in der aus Querrichtung und Dickenrichtung aufge spannten Ebene eine Wellenstruktur mit einer Wellenhöhe von mindestens 50 pm und höchstens 1000 pm, sowie eine Wellenlänge von mindestens 150 pm und höchstens 5000 pm aufweist. Hierbei und im Rest der vorliegenden Offenbarung bezeichnet der „Druck eines Wasserstrahls“ in üblicher Weise den Druck in einer Druckkammer, der zur Erzeugung des Wasserstrahls aufgewendet wird.
Nach Erkenntnissen der Erfinder ist ein Wasserstrahl bei entsprechend hohem Druck geeig net, in dem unter dem Wasserstrahl durchlaufenden Vliesstoff eine Vertiefung zu erzeugen, die in der Querschnittsfläche als Wellental wahrgenommen werden kann. Dazu ist ein Druck von mindestens 2 MPa erforderlich, wobei der Druck aber ganz wesentlich von der Ge schwindigkeit abhängt, mit der die Faserbahn durch die Vorrichtung läuft. Bei höherer Ge- schwindigkeit ist ein höherer Druck erforderlich. Durch diesen entsprechend hohen Druck werden die Fasern nicht nur verwirbelt, sondern teilweise auch verdrängt, was wesentlich zur Bildung der Wellenstruktur beiträgt. Während der Behandlung mit Wasserstrahlen ist die Faserbahn typischerweise durch ein Sieb unterstützt und auch die Struktur des Siebs soll bevorzugt geeignet für die beabsichtigte Wellenstruktur gewählt werden, da die Fasern vor allem dorthin verdrängt werden, wo das Sieb durchlässig ist.
Im Stand der Technik sind die Wasserstrahlen beim Wasserstrahlverfestigen eines Vliesstoffs nicht in definierten Positionen bezüglich der Faserbahn angeordnet, sondern so, dass über die gesamte Fläche der durchlaufenden Faserbahn eine gleichmäßige Verfestigung durch die Wasserstrahlen erzielt werden kann. Dies führt aber, selbst wenn der Druck der Wasserstrah len 2 MPa überschreitet, zu keiner Wellenstruktur, wie sie für das erfindungsgemäße Filter material charakteristisch ist.
Erfindungsgemäß müssen die Wasserstrahlen, die zur Erzeugung der Wellenstruktur dienen sollen, daher entsprechend angeordnet sein, insbesondere so, dass Wasserstrahlen mit ho hem Druck nicht auf Stellen der Faserbahn gerichtet werden, auf denen ein Wellenberg er zeugt werden soll. Die Wasserstrahlen, die in Schritt C zur Erzeugung der Wellenstruktur dienen sollen, sind daher in Querrichtung versetzt und weisen voneinander in Querrichtung einen Abstand von Mittelpunkt zu Mittelpunkt der Wasserstrahlen am Ort ihres Auftretens auf die Faserbahn von mindestens 150 um und höchstens 5000 um auf. In Längsrichtung dürfen diese Wasserstrahlen beliebig angeordnet sein.
Es ist ebenso möglich, Wasserstrahlen zur Durchführung von Schritt B oder C auf beide Sei ten der Faserbahn zu richten. Bevorzugt sind die Wasserstrahlen in Schritt C so angeordnet, dass sie auf Stellen treffen, die von der jeweiligen Seite aus betrachtet Wellentäler bilden sol len.
Der Druck der Wasserstrahlen, die in Schritt B der Verfestigung des Vliesstoffs dienen, kann auch 2 MPa überschreiten und kann insbesondere bei höherer Geschwindigkeit der Faser bahn auch deutlich höher gewählt werden. Es ist erfindungsgemäß nur wichtig, dass die Wir kung aller Wasserstrahlen zusammen über die Fläche der Faserbahn nicht so gleichmäßig verteilt ist, dass keine Wellenstruktur entstehen kann.
Erfindungsgemäß benötigt ein Wasserstrahl zur Erzeugung der Wellenstruktur in Schritt C einen Druck von mindestens 2 MPa und höchstens 70 MPa. Nach Erkenntnissen der Erfinder kann bei einem Druck von weniger als 2 MPa keine ausgeprägte Wellenstruktur erzeugt wer den und bei einem Druck von über 70 MPa besteht auch bei höheren Geschwindigkeiten die Gefahr, die Faserbahn zu zerschneiden. Bevorzugt beträgt der Druck der Wasserstrahlen in Schritt C mindestens 3 MPa und höchstens 40 MPa. Der Druck zur Erzeugung der Wellen struktur kann in Abhängigkeit von der Laufgeschwindigkeit der Faserbahn gewählt werden, sodass bevorzugt das Verhältnis p/v aus dem Druck p in MPa und der Laufgeschwindigkeit v der Faserbahn in m/s so gewählt wird, dass gilt 2,5 < p/v < 20 und besonders bevorzugt 3 < p/v < 15.
Bevorzugt treten die Wasserstrahlen in Schritt C aus einer Öffnung aus, die eine Fläche von mindestens 450 um2 und höchstens 50000 um2 aufweist und besonders bevorzugt eine kreisförmige Öffnung ist.
Der Druck der Wasserstrahlen in Schritt B beträgt bevorzugt mindestens 0,5 MPa und höchs tens 60 MPa, besonders bevorzugt mindestens 1 MPa und höchstens 50 MPa, wobei hoher Druck vor allem mit hohen Geschwindigkeiten der Faserbahn kombiniert werden soll, um ein Zerschneiden der Faserbahn zu verhindern. Der Druck zur Verfestigung der Faserbahn kann in Abhängigkeit von der Laufgeschwindigkeit der Faserbahn gewählt werden, sodass bevor zugt das Verhältnis p/v aus dem Druck p in MPa und der Laufgeschwindigkeit v der Faser bahn in m/s so gewählt wird, dass gilt 2 < p/v < 10 und besonders bevorzugt 4 < p/v < 8.
Die Wellenstruktur wird durch die in der Querschnittsfläche des Vliesstoffs erkennbare Wel lenhöhe und Wellenlänge charakterisiert. Erfindungsgemäß beträgt die Wellenhöhe nach Schritt D mindestens 50 pm und höchstens 1000 pm, bevorzugt mindestens 100 pm und höchstens 900 pm und besonders bevorzugt mindestens 150 pm und höchstens 800 pm. Er findungsgemäß beträgt die Wellenlänge nach Schritt D mindestens 150 pm und höchstens 5000 pm, bevorzugt mindestens 300 pm und höchstens 4000 pm und besonders bevorzugt mindestens 500 pm und höchstens 2000 pm.
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.
Das Bereitstellen der Faserbahn in Schritt A kann durch verschiedene Verfahren geschehen, beispielsweise durch ein Nasslegeverfahren („wet-laid“) oder ein Trockenlegeverfahren („air- laid“). In einer bevorzugten Variante Ai des erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt das Bereitstellen der Faserbahn in Schritt A durch ein Nasslegeverfahren („wet-laid“) umfassend die Teil schritte Ai.i bis A1.3,
A1.1 - Herstellen einer wässrigen Suspension umfassend Fasern, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Zellstofffasern, Fasern aus regenerierter Cellulose und Mischungen daraus, wobei die Menge an diesen Fasern so gewählt ist, dass diese Fasern insgesamt in einer Menge von mindestens 50% und höchstens 100% der Masse des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs im getrockneten Zustand von Schritt D enthalten sind,
A1.2 - Aufbringen der Suspension aus Schritt A1.1 auf ein umlaufendes Sieb,
A1.3 - Entwässern der Suspension durch das umlaufende Sieb, um eine Faserbahn zu bilden, und besonders bevorzugt umfassend einen weiteren Teilschritt A1.4,
A1.4 - Einstellen des Feuchtegehalts der Faserbahn durch Trocknen oder Befeuchten.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Variante Ai des erfindungsgemäßen Verfahrens hat die wässrige Suspension in Schritt A1.1 einen Feststoffgehalt von mindestens 0,005% und höchstens 3,0%, besonders bevorzugt mindestens 0,005% und höchstens 1,0%, ganz beson ders bevorzugt mindestens 0,01% und höchstens 0,2% und insbesondere mindestens 0,01% und höchstens 0,05%. Der besonders geringe Feststoffgehalt der Suspension erlaubt es, eine noch weniger dichte Faserbahn in Schritt A1.3 zu bilden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Variante Ai des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das umlaufende Sieb der Schritte A1.2 und A1.3 in Laufrichtung der Faserbahn gegen die Horizontale um einen Winkel von mindestens 30 und höchstens 40°, besonders bevorzugt um einen Winkel von mindestens 50 und höchstens 30° und ganz besonders bevorzugt um einen Winkel von mindestens 150 und höchstens 250 aufwärts geneigt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Variante Ai des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in Schritt A1.3 das Entwässern unterstützt, indem eine Druckdifferenz zwischen den beiden Seiten des umlaufenden Siebs erzeugt wird, wobei besonders bevorzugt die Druckdif ferenz durch Vakuumkästen oder geeignet geformte Flügel erzeugt wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Variante Ai des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Trocknen in Schritt A1.4 durch beheizte Trockenzylinder oder durch Heißluft und das Befeuchten durch einen Sprühbalken. Der Trocknungsvorgang und das Nachbefeuchten dienen dazu den Feuchtegehalt der Faserbahn für das Wasserstrahl verfestigen in Schritt B optimal einzustellen. Insbesondere kann in Schritt A1.4 die Faserbahn zunächst näherungs weise auf die Gleichgewichtsfeuchte bei normaler Raumtemperatur und Luftfeuchtigkeit ge trocknet werden, danach wird die Faserbahn aufgerollt, zu einer separaten Vorrichtung transportiert, die das Wasserstrahlverfestigen durchführt, dort abgerollt und mit einem Sprühbalken wird der Feuchtegehalt für den nachfolgenden Schritt B eingestellt.
In einer bevorzugten Variante Ä2 des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Bereitstel len der Faserbahn in Schritt A durch ein Trockenlegeverfahren („air-laid“) umfassend die Teilschritte A2.1 und A2.2,
A2.1 - Herstellen einer Faserbahn durch ein Trockenlegeverfahren („air-laid“), wobei die Faserbahn Fasern umfasst, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Zellstofffa sern, Fasern aus regenerierter Cellulose und Mischungen daraus, wobei die Menge an diesen Fasern so gewählt ist, dass diese Fasern insgesamt in einer Menge von mindestens 50% und höchstens 100% der Masse des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs im getrockneten Zustand von Schritt D enthalten sind, und A2.2 - Befeuchten der Faserbahn.
Ein solches Trockenlegeverfahren der Variante Ä2 kann Vorteile mit sich bringen, weil bei spielsweise das energieintensive Trocknen in Schritt A1.4 der Variante Ai entfallen kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Trock nen in Schritt D zumindest teilweise durch Kontakt mit Heißluft, durch Infrarotstrahlung oder durch Mikrowellenstrahlung bewirkt. In einer ganz besonders bevorzugten Ausfüh rungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Trocknen in Schritt D durch eine Durchströmtrocknung. Bei dieser Durchströmtrocknung, die im Fachgebiet auch als „through-air drying“ (TAD) bezeichnet wird, wird das Fasermaterial dadurch getrocknet, dass ein warmer Gasstrom, insbesondere Luftstrom, durch das Fasermaterial hindurch ge zwungen wird. Mit der Durchströmtrocknung kann die beste Qualität des wasserstrahlverfes tigten Vliesstoffs erreicht werden. Eine Trocknung durch direkten Kontakt mit einer beheiz ten Oberfläche ist ebenfalls möglich, aber weniger bevorzugt, weil dabei die Wellenstruktur des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs zerstört werden kann.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Figur 1 zeigt eine Vorrichtung mittels der das erfindungsgemäße Verfahren zur Her stellung des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs durchgeführt werden kann.
Figur 2 zeigt beispielhaft die Bestimmung von Wellenhöhe und Wellenlänge der Wel lenstruktur des Vliesstoffs Figur 3 zeigt die Querschnittsfläche des Vliesstoffs für ein erfindungsgemäßes Filter material
Figur 4 zeigt die Querschnittsfläche eines nicht erfindungsgemäßen Filtermaterials nach dem Plissieren
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFUHRUNGSFORMEN
Im Folgenden werde einige bevorzugte Ausführungsformen des Filtermaterials und des Ver fahrens für die Herstellung des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs beschrieben.
Zur Herstellung des wasserstrahlverfestigen Vliesstoffs, der im erfindungsgemäßen Filterma terial enthalten ist, wurde das im folgenden beschriebene Verfahren verwendet, in dem die in Figur l schematisch dargestellte Vorrichtung verwendet wurde.
Eine wässrige Suspension l von Zellstofffasern 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 Faser bahn 4 bildete, deren generelle Bewegungsrichtung durch den Pfeil 10 angedeutet ist. Die Faserbahn 4 wurde vom Sieb 3 abgenommen und auf ein ebenfalls umlaufendes Stützsieb 5 übergeführt. Bei Bedarf kann diese Überführung durch eine Saugwalze (sog. „pick up roll“) oder durch ein Verfestigen der Faserbahn mittels Wasserstrahlen vor der Überführung ver einfacht werden. Auf dem Stützsieb 5 wurden aus Vorrichtungen 6 in drei Reihen in Quer richtung zur 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 mit ei nem höheren Druck auf die Faserbahn 4 gerichtet um die oben erläuterte Wellenstruktur zu erzeugen. Anders als bei den Vorrichtungen 6 wurden die Vorrichtungen 7 so eingestellt, das die Wasserstrahlen 12 der beiden in Längsrichtung aufeinanderfolgenden Reihen möglichst auf dieselbe Position in Querrichtung gerichtet waren. Dadurch waren die Wasserstrahlen 12 der in Laufrichtung gesehen zweiten Reihe auf die von den Wasserstrahlen 12 der ersten Rei he erzeugten Wellentäler gerichtet und verstärkten so die von der ersten Reihe erzeugte Wel lenstruktur. Optionale Vorrichtungen 6a können weitere Wasserstrahlen 11a auf die Faser bahn richten, wobei diese Wasserstrahlen je nach Anordnung und Druck sowohl zur Verfesti gung des Vliesstoffs als auch zur Erzeugung oder Verstärkung der Wellenstruktur dienen können. Abweichend von der Darstellung in Fig. 1 können die Wasserstrahlen der Vorrich tungen 6a auch von derselben Seite auf die Faserbahn 4 gerichtet werden, wie die Wasser- strahlen 11 oder 12. Danach durchlief der noch feuchte Vliesstoff eine Durchströmtrocknung 8 und wurde dort getrocknet.
Zur Herstellung des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs wurde ein Gemisch aus 80 Gew.-% Zellstofffasern und 20 Gew.-% Lyocell® Fasern verwendet. Die Verfestigung der Fasern wurde durch drei Reihen an Wasserstrahlen 11 bewirkt, die mit einem Druck von 3 MPa, 5 MPa und 6 MPa, bezogen auf die Laufrichtung, erzeugt wurden. Die Wellenstruktur des Vliesstoffs wurde durch zwei Reihen an Wasserstrahlen 12 bewirkt, die in beiden Reihen mit einem Druck von 8,5 MPa erzeugt wurden. Die Vorrichtungen 7 zur Erzeugung der Wasser strahlen 12 waren in beiden Reihen in Querrichtung in einem Abstand von jeweils 2000 mih angeordnet und hatten einen Durchmesser von 100 mih. Die Geschwindigkeit der Faserbahn betrug 50 m/min, was relativ gering ist. Bei höheren Geschwindigkeiten sind die Drücke der Wasserstrahlen 11 und 12 entsprechend zu erhöhen. Für die Verhältnisse p/v aus dem Druck p der Wasserstrahlen zum Verfestigen der Faserbahn in MPa und der Laufgeschwindigkeit v der Faserbahn in m/s ergeben sich daher Werte von 3/(50/60) = 3,6 bis 6/(50/60) = 7,2. Zur Erzeugung der Wellenstruktur beträgt das Verhältnis p/v aus dem Druck p der Wasserstrah len in MPa und der Laufgeschwindigkeit der Faserbahn in m/ s 8,5/ (50/60) = 10,2.
Von dem so hergestellten Vliesstoff wurde das Flächengewicht zu 49,6 g/m2, die Dicke ge mäß NWSP 120.6. Ro (15) zu 522 um und die Dichte zu 95 kg/m3 bestimmt. Die Zugfestigkeit in Längsrichtung betrug 8,6 N/15 mm, die Bruchdehnung in Querrichtung 31%.
Eine Probe des Vliesstoffs wurde in Epoxidharz eingebettet und nach Aushärten des Epoxid harzes wurde mit einem Mikrotom die Probe geschnitten, so dass die durch Querrichtung und Dickenrichtung gebildete Querschnittsebene im Lichtmikroskop sichtbar war. Im Licht mikroskop wurde ein Bild des Querschnitts aufgenommen und die Wellenstruktur hinsicht lich Wellenhöhe und Wellenlänge vermessen.
Figur 2 zeigt beispielhaft die Bestimmung von Wellenhöhe und Wellenlänge der Wellenstruk tur des Vliesstoffs. Wenn der Vliesstoff 20 auf beiden Seiten eine ausgeprägte Wellenstruktur aufweist, dann wird die Wellenhöhe 21 durch den Abstand in Dickenrichtung 41 zwischen dem höchsten Punkt des Wellenbergs 24 und dem tiefsten Punkt des benachbarten Wellen tals 23 derselben Seite bestimmt. Die Wellenlänge 22 ist die Distanz in Querrichtung 40 zwi schen zwei Punkten gleicher Phase der Wellenstruktur, hier beispielhaft als Abstand zweier benachbarter Wellenberge 24 und 25 dargestellt. Wenn der Vliesstoff 30 nur auf einer Seite eine ausgeprägte Wellenstruktur aufweist, dann wird in gleicher Weise die Wellenhöhe 31 durch den Abstand in Dickenrichtung 41 zwischen dem höchsten Punkt des Wellenbergs 34 und dem tiefsten Punkt des benachbarten Wellentals 33 derselben Seite bestimmt. Die Wel- lenlänge 32 ist die Distanz in Querrichtung 40 zwischen zwei Punkten gleicher Phase der Wellenstruktur, hier beispielhaft als Abstand zweier benachbarter Wellenberge 34 und 35 dargestellt. Die Wellenhöhe oder die Wellenlänge kann als Einzelwert oder als Mittelwert mehrerer, beispielsweise von drei, Messungen bestimmt werden.
Figur 3 zeigt das im Lichtmikroskop aufgenommene Bild der Querschnittsfläche des herge stellten Vliesstoffs. Eine Wellenstruktur ist deutlich erkennbar und die Wellenhöhe 41 wurde mit 220 um und die Wellenlänge 42 mit 2030 um bestimmt. Der Vliesstoff wurde als erfindungsgemäßes Filtermaterial ohne Zufügen weiterer Kompo nenten verwendet und daraus ein Segment eines Rauchartikels, umhüllt mit einem Umhül lungspapier mit 78 g/m2 Flächengewicht, hergestellt. Die Herstellung des Segments war problemlos möglich, insbesondere konnte das Plissieren mit erheblich reduziertem Druck durchgeführt werden. In weiteren Experimenten stellte sich heraus, dass auf das Plissieren auch ganz verzichtet werden konnte, ohne dass die Produktionsgeschwindigkeit reduziert werden musste oder sich die Eigenschaften des Segments wesentlich veränderten.
Zum Vergleich ist in Fig. 4 ein aus 100% Zellstofffasern bestehendes nicht erfindungsgemä ßes Filtermaterial aus Papier, also aus einem nicht wasserstrahlverfestigten Material, darge- stellt, nachdem es bei der Herstellung eines Segments für einen Rauchartikel durch mechani schen Druck zwischen zwei Walzen plissiert wurde, aber bevor daraus ein Segment gefertigt wurde. Auch von diesem Filtermaterial wurde eine Querschnittsprobe mit dem Lichtmikro skop analysiert und Wellenhöhe und Wellenlänge vermessen. Aus Fig. 4 erkennt man eine ähnliche Wellenstruktur und auch hier wurde die Wellenhöhe 51 mit 390 um und die Wellenlänge 52 mit 2000 um bestimmt. Man erkennt, dass die Wellen struktur des erfindungsgemäßen Filtermaterials jener eines nicht erfindungsgemäßen Fil termaterials nach dem Plissieren sehr ähnlich ist, sodass das Plissieren des erfindungsgemä ßen Filtermaterials mit wesentlich weniger Druck erfolgen oder ganz entfallen kann.
Diese Experimente zeigen, dass das erfindungsgemäße Filtermaterial gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Filtermaterialien beim Herstellen eines Segments für Rauchar tikel den Schritt des Plissierens erleichtern oder ganz überflüssig machen kann und so den Herstellungsprozess vereinfacht und weniger fehleranfällig macht.

Claims

ANSPRÜCHE
1. Filtermaterial zur Herstellung eines Segments für einen Rauchartikel, wobei das Fil termaterial einen wasserstrahlverfestigten Vliesstoff (20, 30, 40) umfasst, und der Vliesstoff (20, 30, 40) Fasern umfasst, wobei die Fasern ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Zellstofffasern, Fasern aus regenerierter Cellulose und Mi schungen daraus, und diese Fasern zusammen in einer Menge von mindestens 50% und höchstens 100% der Masse des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs (20, 30, 40) im Vliesstoff (20, 30, 40) enthalten sind, und wobei der Vliesstoff (20, 30, 40) bahn förmig ist, eine Längsrichtung in Laufrichtung der Bahn, eine dazu orthogonale in der Bahnebene liegende Querrichtung und eine zu Längsrichtung und Querrichtung or thogonale Dickenrichtung aufweist und so geformt ist, dass der Vliesstoff (20, 30, 40) in der aus Querrichtung und Dickenrichtung aufgespannten Ebene eine Wellenstruk tur mit einer Wellenhöhe (21, 31, 41) von mindestens 50 pm und höchstens 1000 pm, sowie eine Wellenlänge (22, 32, 42) von mindestens 150 pm und höchstens 5000 pm aufweist.
2. Filtermaterial nach Anspruch 1, bei dem die Wellenhöhe (21, 31, 41) mindestens 100 pm und höchstens 900 pm, vorzugsweise mindestens 150 pm und höchstens 800 pm beträgt.
3. Filtermaterial nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Wellenlänge (22, 32, 42) mindes tens 300 pm und höchstens 4000 pm, vorzugsweise mindestens 500 pm und höchs tens 2000 pm beträgt.
4. Filtermaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Menge an Zellstofffasern, an Fasern aus regenerierter Cellulose oder an der genannten Mi schung daraus mindestens 60% und höchstens 95% beträgt, jeweils bezogen auf die Masse des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs (20, 30, 40).
5. Filtermaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Zellstofffasern aus Nadelhölzern, insbesondere Fichte, Föhre oder Tanne, Laubhölzern, Hanf, Flachs, Jute, Ramie, Kenaf, Kapok, Kokosnuss, Abaca, Sisal, Baumwolle oder Espartogras gewonnen sind, oder durch eine Mischung von zwei oder mehr Zellstofffasern ver schiedener dieser Herkünfte gebildet sind.
6. Filtermaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Zellstofffasern zumindest teilweise durch reinforced pulp oder merzerisierten Zellstoff gebildet wer den.
7. Filtermaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Fasern aus regenerierter Cellulose durch Viscosefasern, Modalfasern, Lyocell®, Tencel® oder Mischungen daraus gebildet sind.
8. Filtermaterial nach einem der vorgehenden Ansprüche, bei dem der wasserstrahlver festigte Vliesstoff (20, 30, 40) im Wesentlichen ausschließlich, zumindest aber zu mindestens 95 % bezogen auf die Masse des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs (20, 30, 40) aus Zellstofffasern, Fasern aus regenerierter Cellulose oder einer Mischung daraus besteht.
9. Filtermaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem der wasserstrahlverfestigte Vliesstoff (20, 30, 40) des Filtermaterials mindestens 5% und weniger als 50%, bevor zugt weniger als 40% und besonders bevorzugt weniger als 30% Stapelfasern aus Cel luloseacetat enthält, jeweils bezogen auf die Masse des Wasserstrahl verfestigten Vliesstoffs (20, 30, 40).
10. Filtermaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Flächenge wicht des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs (20, 30, 40) mindestens 25 g/m2 und höchstens 150 g/m2, bevorzugt mindestens 35 g/m2 und höchstens 120 g/m2 und be sonders bevorzugt mindestens 40 g/ m2 und höchstens 100 g/ m2 beträgt.
11. Filtermaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Dicke des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs (20, 30, 40) mindestens 100 um und höchstens 1000 pm, bevorzugt mindestens 120 pm und höchstens 800 pm und besonders be vorzugt mindestens 150 pm und höchstens 750 pm beträgt.
12. Filtermaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Dichte des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs (20, 30, 40) mindestens 50 kg/m3 und höchstens 300 kg/m3, bevorzugt mindestens 70 kg/m3 und höchstens 250 kg/m3 und beson ders bevorzugt mindestens 80 kg/ m3 und höchstens 220 kg/ m3 beträgt.
13. Filtermaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die breitenbezo gene Zugfestigkeit des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs (20, 30, 40) mindestens 0,05 kN/m und höchstens 5 kN/m, bevorzugt mindestens 0,07 kN/m und höchstens 4 kN/m beträgt.
14. Filtermaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Bruchdeh nung in Querrichtung des wasserstrahlverfestigen Vliesstoffs (20, 30, 40) mindestens 1% und höchstens 50%, bevorzugt mindestens 3% und höchstens 40% beträgt.
15. Filtermaterial nach einem der vorgehenden Ansprüche, bei dem mindestens 80%, vorzugsweise mindestens 90 % der Masse des Filtermaterials durch den wasserstrahl verfestigten Vliesstoff (20, 30, 40) gebildet werden.
16. Filtermaterial nach einem der vorgehenden Ansprüche, welches eine oder mehrere Substanzen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Triacetin, Glykol, Propylengly kol, Sorbitol, Glycerol, Polyethylenglykol, Polyvinylalkohol und Tri-Ethlyzitrat oder Mischungen daraus umfasst.
17. Segment, umfassend ein Filtermaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche und ein Umhüllungsmaterial.
18. Segment nach Anspruch 17, wobei das Segment zylindrisch ist mit einem Durchmes ser 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.
19. Segment nach Anspruch 17 oder 18, mit einer Länge von mindestens 4 mm und höchstens 40 mm, bevorzugt von mindestens 6 mm und höchstens 35 mm und be sonders bevorzugt von mindestens 10 mm und höchstens 28 mm.
20. Segment nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dessen Zugwiderstand nach ISO 6565:2015 mindestens 1 mmWG/mm und höchstens 12 mmWG/mm und bevorzugt mindestens 2 mmWG/mm und höchstens 10 mmWG/mm beträgt.
21. Segment nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dessen Umhüllungsmaterial durch ein Papier oder eine Folie gebildet wird.
22. Segment nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dessen Umhüllungsmaterial ein Flä chengewicht von mindestens 20 g/m2 und höchstens 150 g/m2, bevorzugt von min destens 30 g/m2 und höchstens 130 g/m2 aufweist.
23. Segment nach einem der Ansprüche 17 bis 22, welches mindestens eine Kapsel um fasst, die Aromastoffe enthält.
24. Rauchartikel, umfassend ein Segment, das ein aerosolbildendes Material enthält, und ein Segment nach einem der Ansprüche 17 bis 23.
25. Rauchartikel nach Anspruch 24, wobei der Rauchartikel eine Filterzigarette ist und das aerosolbildende Material durch Tabak gebildet wird.
26. Rauchartikel nach Anspruch 24, bei dessen bestimmungsgemäßem Gebrauch das ae rosolbildende Material nur aufgeheizt, aber nicht verbrannt wird.
27. Verfahren zur Herstellung eines Filtermaterials für Rauchartikel, umfassend die fol genden Schritte A bis D,
A - Bereitstellen einer Faserbahn (4) umfassend Fasern, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Zellstofffasern, Fasern aus regenerierter Cellulose und Mischungen da raus,
B - Wasserstrahlverfestigen der Faserbahn (4) durch eine Vielzahl von auf die Faser bahn gerichteten Wasserstrahlen (11),
C - Erzeugen einer Wellenstruktur im Vliesstoff (20, 30, 40) durch eine Vielzahl von auf die Faserbahn gerichteten Wasserstrahlen (12),
D - Trocknen des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs (20, 30, 40), wobei der Anteil der genannten Fasern in der Faserbahn von Schritt A so gewählt ist, dass diese Fasern insgesamt in einer Menge von mindestens 50% und höchstens 100% der Masse des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs (20, 30, 40) im getrockneten Zustand von Schritt D enthalten sind, wobei die in Schritt A bereitgestellte Faserbahn (4) eine Längsrichtung in Laufrichtung der Faserbahn, eine dazu orthogonale in der Faserbahnebene liegende Querrichtung und eine zu Längsrichtung und Querrichtung orthogonale Dickenrichtung aufweist, und die auf die Faserbahn gerichteten Wasser strahlen (12) in Schritt C so angeordnet sind, dass sie in Querrichtung jeweils von Mit telpunkt zu Mittelpunkt des Wasserstrahls beim Auftritt auf die Faserbahn einen Ab stand voneinander von mindestens 150 pm und höchstens 5000 pm aufweisen und der Druck jedes Wasserstrahls in Schritt C mindestens 2 MPa und höchstens 70 MPa beträgt, und der in Schritt D erhaltene Vliesstoff (20, 30, 40) in der aus Querrichtung und Dickenrichtung aufgespannten Ebene eine Wellenstruktur mit einer Wellenhöhe (21, 31, 41) von mindestens 50 pm und höchstens 1000 pm, sowie eine Wellenlänge (22, 32, 42) von mindestens 150 pm und höchstens 5000 pm aufweist.
28. Verfahren nach Anspruch 27, bei dem die Wasserstrahlen (11, 11a, 12) zur Durchfüh rung von Schritt B und/oder C auf beide Seiten der Faserbahn gerichtet werden.
29. Verfahren nach Anspruch 27 oder 28, bei dem die Wasserstrahlen (12) in Schritt C so angeordnet sind, dass sie auf Stellen treffen, die von der jeweiligen Seite aus betrach tet Wellentäler bilden sollen.
30. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 29, bei dem die Wasserstrahlen (12) in Schritt C aus einer Öffnung austreten, die eine Fläche von mindestens 450 um2 und höchstens 50000 um2 aufweist und bevorzugt eine kreisförmige Öffnung ist.
31. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 30, bei dem der Druck der Wasserstrah len (12) in Schritt C mindestens 3 MPa und höchstens 40 MPa beträgt, wobei der Druck zur Erzeugung der Wellenstruktur vorzugsweise in Abhängigkeit von der Lauf geschwindigkeit der Faserbahn (4) so gewählt wird, dass für das Verhältnis p/v aus dem Druck p in MPa und der Laufgeschwindigkeit v der Faserbahn in m/s gilt: 2,5 < p/v < 20, bevorzugt 3 < p/v < 15.
32. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 31, bei dem der Druck der Wasserstrah len (11) in Schritt B mindestens 0,5 MPa und höchstens 60 MPa, bevorzugt mindes tens 1 MPa und höchstens 50 MPa beträgt, wobei der Druck in Schritt B vorzugsweise in Abhängigkeit von der Laufgeschwindigkeit der Faserbahn (4) so gewählt wird, dass für das Verhältnis p/v aus dem Druck p in MPa und der Laufgeschwindigkeit v der Faserbahn in m/s gilt: 2 < p/v < 20, bevorzugt 4 < p/v < 8.
33. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 32, bei dem die Wellenhöhe (21, 31, 41) nach Schritt D mindestens 100 um und höchstens 900 um, vorzugsweise mindestens 150 um und höchstens 800 um beträgt.
34. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 33, bei dem die Wellenlänge (22, 32, 42) nach Schritt D mindestens 300 um und höchstens 4000 um, vorzugsweise mindes tens 500 pm und höchstens 2000 pm beträgt.
35. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 34, bei dem der in Schritt D erhaltene wasserstrahlverfestigte Vliesstoff (20, 30, 40) irgendeines oder eine beliebige Kombi nation der Merkmale aufweist, die die in Ansprüchen 1 bis 16 im Zusammenhang mit dem wasserstrahlverfestigten Vliesstoff (20, 30, 40) als Bestandteil des beanspruch ten Filtermaterials definiert ist bzw. sind.
36. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 35, bei dem in einer Variante Ai des Ver fahrens das Bereitstellen der Faserbahn (4) in Schritt A durch ein Nasslegeverfahren erfolgt, welches die folgenden Teilschritte A1.1 bis A1.3 umfasst:
A1.1 - Herstellen einer wässrigen Suspension (1) umfassend Fasern, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Zellstofffasern, Fasern aus regenerierter Cellulose und Mi schungen daraus, wobei die Menge an diesen Fasern so gewählt ist, dass diese Fasern insgesamt in einer Menge von mindestens 50% und höchstens 100% der Masse des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs (20, 30, 40) im getrockneten Zustand von Schritt D enthalten sind,
A1.2 - Aufbringen der Suspension (1) aus Schritt A1.1 auf ein umlaufendes Sieb (3), und
A1.3 - Entwässern der Suspension (1) durch das umlaufende Sieb (3), um eine Faser bahn (4) zu bilden, wobei das Verfahren vorzugsweise einen weiteren Teilschritt A1.4 umfasst:
A1.4 - Einstellen des Feuchtegehalts der Faserbahn (4) durch Trocknen oder Be feuchten.
37. Verfahren nach Anspruch 36, wobei die wässrige Suspension (1) in Schritt A1.1 einen Feststoffgehalt von mindestens 0,005% und höchstens 3,0%, bevorzugt mindestens 0,005% und höchstens 1,0%, besonders bevorzugt mindestens 0,01% und höchstens 0,2% und ganz besonders bevorzugt mindestens 0,01% und höchstens 0,05% hat.
38. Verfahren nach Anspruch 36 oder 37, bei dem das umlaufende Sieb (3) der Schritte A1.2 und A1.3 in Laufrichtung der Faserbahn (4) gegen die Horizontale um einen Winkel von mindestens 30 und höchstens 40°, bevorzugt um einen Winkel von min destens 50 und höchstens 30° und besonders bevorzugt um einen Winkel von mindes tens 150 und höchstens 250 aufwärts geneigt ist.
39. Verfahren nach einem der Ansprüche 36 bis 38, bei dem in Schritt A1.3 das Entwäs sern unterstützt wird, indem eine Druckdifferenz zwischen den beiden Seiten des um laufenden Siebs (3) erzeugt wird, wobei die Druckdifferenz vorzugsweise durch Vaku umkästen oder geeignet geformte Flügel erzeugt wird.
40. Verfahren nach einem der Ansprüche 36 bis 39, bei dem das Trocknen in Schritt A1.4 durch beheizte Trockenzylinder oder durch Heißluft und das Befeuchten durch einen Sprühbalken erfolgt.
41. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 35, bei dem in einer Variante A2 des er findungsgemäßen Verfahrens das Bereitstellen der Faserbahn (4) in Schritt A durch ein Trockenlegeverfahren erfolgt, welches die folgenden Teilschritte A2.1 und A2.2 umfasst:
A2.1 - Herstellen einer Faserbahn durch ein Trockenlegeverfahren, wobei die Faser bahn (4) Fasern umfasst, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Zellstoff fasern, Fasern aus regenerierter Cellulose und Mischungen daraus, wobei die Menge an diesen Fasern so gewählt ist, dass diese Fasern insgesamt in einer Menge von min destens 50% und höchstens 100% der Masse des wasserstrahlverfestigten Vliesstoffs (20, 30, 40) im getrockneten Zustand von Schritt D enthalten sind, und A2.2 - Befeuchten der Faserbahn.
42. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 41, bei dem das Trocknen in Schritt D zumindest teilweise durch Kontakt mit Heißluft, durch Infrarotstrahlung oder durch Mikrowellenstrahlung bewirkt wird, wobei das Trocknen in Schritt D vorzugsweise durch eine Durchströmtrocknung bewirkt wird.
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