Filter für Rauchwaren mit mindestens zwei verschiedenen, hintereinander angeordneten Abschnitten Aus der schweizerischen Patentschrift Nr. 372 235 ist ein Filter für Rauchwaren mit mindestens zwei verschiedenen, hintereinander angeordneten Abschnit ten bekannt, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass mindestens ein Abschnitt aus mit einem Pulver einer Korngrösse zwischen 10 und 500,u versehenem ge krepptem Papier und mindestens ein anderer Abschnitt aus halb- oder vollsynthetischem Filtermaterial besteht.
Dieser Filter genügte den folgenden 3 Bedingungen: 1. Der Filter hält einen grossen Teil (bis zu etwa 40 7o) der festflüssigen Rauchbestandteile @(im folgenden Rauchpartikelphase genannt) zurück.
2. Der Saugwiderstand des Filters übersteigt nicht 75 mm Wassersäule bei einer Luftdurchströmung von 17,5 ml/Sekunde.
3. Die geschmackliche Harmonie des Rauches wird durch den Filter nicht gestört.
Dem Stand der damaligen wissenschaftlichen und technologischen Kenntnisse genügte die Erfüllung dieser drei Bedingungen.
Inzwischen haben .aber neue Erkenntnisse auf dem Gebiet der Tabaktechnologie aufgezeigt, dass eine opti male Wirkung eines Tabakrauchfilters nur dann zu stande kommt, wenn zusätzlich zur Filtrierung der Rauchpartikelphase gemäss Bedingung 1 noch eine Fil- trierung der gas- und dampfförmigen Anteile des Ta bakrauches (im folgenden Dampfphase genannt) ein tritt. Diese Dampfphase enthält nämlich erhebliche Men gen flüchtiger organischer Verbindungen, deren anteil mässige Erniedrigung durch den Tabakrauchfilter wün schenswert ist.
Während die Retention der Rauchpartikelphase im Rauchwarenfilter grundsätzlich auf einer mechanischen Siebwirkung des Filters beruht, welche auf die Zu sammensetzung der Dampfphase keinen Einfluss hat, lässt sich die Wegnahme von flüchtigen Stoffen aus der Dampfphase dadurch verwirklichen, dass man den Rauch über ein Adsorptionsmittel strömen lässt, wel ches eine spezifische Aktivität für die kondensieren- den dampfförmigen Substanzen aufweist. Zweck der Erfindung ist die Schaffung eines derartigen Rauch warenfilters.
Gegenstand der Erfindung ist ein Filter für Rauch waren mit mindestens zwei verschiedenen, hintereinan der angeordneten Abschnitten, welches dadurch ge kennzeichnet ist, dass mindestens ein Abschnitt aus einem mit Adsorptionsmittel von 0,5 bis 3 mm Korn grösse und einem Klebstoff versehenen Faserstrang aus halb- oder vollsynthetischem Material und mindestens ein anderer Abschnitt aus einem mit flüchtigen Aroma stoffen versehenen Faserstrang aus halb- oder vollsyn thetischem oder aus mit flüchtigen Aromastoffen im prägniertem gekrepptem Papier besteht.
Als Adsorptionsmittel können mineralische oder or ganische Stoffe verwendet werden, deren innere Ober fläche im Verhältnis zu ihrer äusseren makroskopischen Oberfläche sehr gross ist, und deren innere Mikroporen ein Volumen haben, dessen Grösse dem Volumen der einzulagernden Molekeln entspricht.
Verwendbare Adsorptionsmittel sind zum Beispiel: Kieselgel, synthetische Zeolithe, Aktivkohlen vegetabi lischen, animalischen oder mineralischen Ursprungs, sowie Einschlussverbindungen bildende organische Sub stanzen wie Harnstoff, Dextrane und Cyclodextrine.
Aus der Dampfphase des Tabakrauches durch der artige Adsorptionsmittel eliminierbare Substanzgruppen sind zum Beispiel: Benzol-Kohlenwasserstoffe, Mono olefine, Diene, Acetylenkohlenwasserstoffe, Aldehyde und Ketone.
Die Fähigkeit der erwähnten Adsorptionsmittel, die erwähnten Substanzgruppen aus der Dampfphase des Tabakrauches ganz oder teilweise zu entfernen, genügt jedoch im allgemeinen noch nicht, um ihre Verwendung in einem Tabakwarenfilter zu rechtfertigen. Vielmehr sollen ihre folgenden Bedingungen zusätzlich ebenfalls erfüllt sein: a) Die Aktivität .des Adsorptionsmittels muss so lange erhalten bleiben, dass die Wirksamkeit des Filters nicht verringert ist, wenn der Raucherartikel zum Kon sum gelangt.
b) Die Aktivität der Adsorptionsmittels darf durch den Klebstoff, der für die Einlagerung des Adsorptions- mittels in das tragende Filtermaterial verwendet wird, nicht zerstört werden.
c) Der Saugwiderstand des derart hergestellten, ein aktives Adsorptionsmittel enthaltenden Filters, sollte normalerweise 80 mm Wassersäule bei einer Luftdurch- strömung von 17,5 ml/ Sekunde nicht übersteigen.
d) Der das Adsorptionsmittel enthaltende Filterab schnitt sollte mindestens 20 Prozent Gewichtsanteil an aktiver Adsorptionssubstanz aufweisen.
e) Die Einlagerung der Körner des Adsorptionsmit- tels in den Filterabschnitt muss derart erfolgen, dass eine wirksame Umströmung .durch den Rauch gewähr leistet ist, ohne dass jedoch Rauch durch nicht erfüllten Leerraum strömen kann.
f) Die sehr wirksame Filtrierung der Rauchparti kel- und der Dampfphase des Tabakrauches, die in einem derartigen .Filter möglich ist, darf nicht zu einer Störung der Geschmacksharmonie führen.
Die Forderungen a bis f können durch folgende Massnahmen erfüllt werden: Die Korngrösse des Adsorptionsmittels beträgt wie erwähnt 0,5 bis 3 mm. Diese grobe Körnung ermög licht die Erfüllung der Forderungen .a (Haltbarkeit), b (nur sehr geringe Vergiftungsgefahr durch den Kleb stoff), d (hoher Anteil an Adsorptionsmittel ohne un erwünschte Erhöhung des Saugwiderstandes) und e (gute Umströmung durch den Rauch).
Als Klebstoff für die Fixierung der Körner im Fil termaterial wird zweckmässig ein Polyäthylenglykol ver wendet, dessen Molekulargewicht mindestens 400, zweckmässig ,zwischen 400 und 1000 beträgt, welchem 0 bis 200 % Polyvinylpyrrolidon, bezogen auf das Poly- äthylenglykol, zugemischt sein kann. Der Klebstoffan- teil des fertigen Filterabschnittes beträgt 5 bis 20 %.
Die Verwendung dieses Klebstoffes gestattet es, die Forderung b (keine Vergiftung des Adsorptionsmittels durch den Klebstoff) zu erfüllen. Als Trägermaterial für die Körner des Adsorptionsmittels dient zweckmässig ein Faserstrang aus modifizierter Cellulose, einem Cellu- losederivat oder einem vollsynthetischen Kunststoff. Durch diese Massnahme werden die Forderungen d (hoher Anteil an Adsorptionsmittel) und e (wirksame Umströmung aller Körner durch den Rauch) unter gleichzeitiger Berücksichtigung von c (relativ niedriger Saugwiderstand) erfüllt.
Der dem Adsorptionsmittelkörner enthaltenden Fil terabschnitt angefügte weitere Filterabschnitt kann aus einem Faserbündel aus modifizierter Cellulose, einem Cellulosederivat oder einem vollsynthetischen Kunst stoff, oder Schichtfilter aus gekrepptem Papier oder Cellulose bestehen, welchem bei seiner Herstellung kleine Mengen flüchtiger Aromastoffe zugesetzt wor den sind.
Diese Aromastoffe werden beim Rauchen spurenweise an den Rauchstrom abgegeben und stellen die Geschmacksharmonie, welche beim Durchströmen des Adsorptionsmittelfilters gestört werden kann, wieder her, wodurch die Forderung f ebenfalls erfüllt ist. <I>Beispiel</I> 1 kg eines Faserstranges von 10 000 Celluloseace- tatfasern wird mit 0,35 kg granulierter aktiver Holz kohle (Korngrösse 2 mm) und 0,05 kg Polyäthylengly- kol (Molekulargewicht 1000) in geschmolzenem Zu stand zu 2800 Filterstäben von je 72 mm Länge ver arbeitet.
Aus diesen Stäben werden Abschnitte von 12 mm Länge geschnitten und an filterlose Zigaretten von 65 mm Länge angesetzt. Anschliessend an den Kohlefilter erhalten die Zigaretten noch einen 8 mm langen Abschnitt eines konventionellen Filters aus Cellu- loseacetatfasern, der bei seiner Herstellung mit flüch tigen Aromastoffen versetzt wurde. Die Zigaretten ha ben nun eine Länge von 85 mm.
Im Vergleich mit filterlosen Zigaretten werden diese Filterzigaretten unter Standardbedingungen (1 Rauchzug von 2 Sekunden Dauer und einem Zugvolumen von 35 ml je Minute, 10 Rauchzüge total pro Zigarette) künstlich abgeraucht. Im Rauch beider Zigarettensorten werden die in Ta belle 1 angeführten Substanzgruppen quantitativ be stimmt, und daraus die Filterwirksamkeiten für die betreffenden Substanzgruppen berechnet.
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Filter for tobacco products with at least two different, one behind the other arranged sections From the Swiss patent specification No. 372 235 a filter for tobacco products with at least two different, one behind the other arranged sections is known, which is characterized in that at least one section with a powder of one grain size between 10 and 500, u provided ge creped paper and at least one other section consists of semi-synthetic or fully synthetic filter material.
This filter satisfied the following 3 conditions: 1. The filter retains a large part (up to about 40 7o) of the solid smoke components @ (hereinafter referred to as the smoke particle phase).
2. The suction resistance of the filter does not exceed 75 mm water column with an air flow rate of 17.5 ml / second.
3. The taste harmony of the smoke is not disturbed by the filter.
The fulfillment of these three conditions was sufficient for the current scientific and technological knowledge.
In the meantime, however, new findings in the field of tobacco technology have shown that a tobacco smoke filter can only work optimally if, in addition to filtering the smoke particle phase according to condition 1, the gaseous and vaporous components of the tobacco smoke are filtered ( hereinafter referred to as the vapor phase) occurs. This vapor phase contains considerable amounts of volatile organic compounds, the proportion of which is moderate reduction by the tobacco smoke filter is desirable.
While the retention of the smoke particle phase in the tobacco product filter is based on a mechanical sieve effect of the filter, which has no influence on the composition of the vapor phase, the removal of volatile substances from the vapor phase can be achieved by letting the smoke flow through an adsorbent, which has a specific activity for the condensing vaporous substances. The purpose of the invention is to create such a smoke filter.
The subject of the invention is a filter for smoke goods with at least two different, one behind the other arranged sections, which is characterized in that at least one section of a fiber strand provided with adsorbent of 0.5 to 3 mm grain size and an adhesive made of half or fully synthetic material and at least one other section of a fiber strand provided with volatile aroma substances made of semi- or fully synthetic or of volatile aroma substances in the impregnated creped paper.
As adsorbents, mineral or organic substances can be used whose inner surface is very large in relation to their outer macroscopic surface, and whose inner micropores have a volume whose size corresponds to the volume of the molecules to be stored.
Adsorbents that can be used are, for example: silica gel, synthetic zeolites, activated carbon of vegetable, animal or mineral origin, as well as organic substances forming inclusion compounds such as urea, dextrans and cyclodextrins.
Substance groups that can be eliminated from the vapor phase of tobacco smoke by adsorbents of this type are, for example: benzene hydrocarbons, mono olefins, dienes, acetylene hydrocarbons, aldehydes and ketones.
However, the ability of the adsorbents mentioned to completely or partially remove the groups of substances mentioned from the vapor phase of tobacco smoke is generally not sufficient to justify their use in a tobacco product filter. Rather, the following conditions should also be met: a) The activity of the adsorbent must be maintained for so long that the effectiveness of the filter is not reduced when the smoker's article is consumed.
b) The activity of the adsorbent must not be destroyed by the adhesive used to store the adsorbent in the load-bearing filter material.
c) The suction resistance of the filter produced in this way and containing an active adsorbent should normally not exceed 80 mm water column with an air flow rate of 17.5 ml / second.
d) The filter section containing the adsorbent should have at least 20 percent by weight of active adsorbent substance.
e) The granules of the adsorbent must be stored in the filter section in such a way that an effective flow around the smoke is guaranteed, but without smoke being able to flow through the empty space.
f) The very effective filtration of the smoke particles and the vapor phase of tobacco smoke, which is possible in such a filter, must not lead to a disruption of the taste harmony.
The requirements a to f can be met by the following measures: The grain size of the adsorbent is, as mentioned, 0.5 to 3 mm. This coarse grain size makes it possible to meet the requirements a (durability), b (only a very low risk of poisoning from the adhesive), d (high proportion of adsorbent without undesired increase in suction resistance) and e (good flow around the smoke).
As an adhesive for fixing the grains in the fil termaterial, a polyethylene glycol is expediently used, the molecular weight of which is at least 400, expediently between 400 and 1000, which 0 to 200% polyvinylpyrrolidone, based on the polyethylene glycol, can be added. The proportion of adhesive in the finished filter section is 5 to 20%.
The use of this adhesive makes it possible to meet requirement b (no poisoning of the adsorbent by the adhesive). A fiber strand made of modified cellulose, a cellulose derivative or a fully synthetic plastic is expediently used as the carrier material for the grains of the adsorbent. This measure fulfills the requirements d (high proportion of adsorbent) and e (effective flow around all grains through the smoke) while taking into account c (relatively low suction resistance).
The filter section attached to the adsorbent granules can consist of a fiber bundle made of modified cellulose, a cellulose derivative or a fully synthetic synthetic material, or sheet filters made of creped paper or cellulose, to which small amounts of volatile flavorings have been added during its manufacture.
When smoking, these aromatic substances are released in traces into the smoke stream and restore the taste harmony, which can be disturbed when flowing through the adsorbent filter, whereby requirement f is also met. <I> Example </I> 1 kg of a fiber strand of 10,000 cellulose acetate fibers is melted with 0.35 kg of granulated active charcoal (grain size 2 mm) and 0.05 kg of polyethylene glycol (molecular weight 1000) 2800 filter rods, each 72 mm long, processed.
Sections 12 mm in length are cut from these rods and attached to filterless cigarettes 65 mm in length. Subsequent to the carbon filter, the cigarettes are also given an 8 mm long section of a conventional filter made of cellulose acetate fibers to which volatile aromatic substances were added during manufacture. The cigarettes are now 85 mm long.
In comparison with filterless cigarettes, these filter cigarettes are artificially smoked under standard conditions (1 puff of 2 seconds duration and a puff volume of 35 ml per minute, 10 puffs in total per cigarette). In the smoke of both types of cigarettes, the substance groups listed in Table 1 are quantitatively determined, and the filter efficiencies for the substance groups in question are calculated from them.
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