Filter für Tabakrauch
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Filter für Tabakrauch, insbesondere zur Verwendung in Zigaretten.
Die erfindungsgemässen Filter lassen sich z. B. auch in Pfeifenrohre einsetzen.
Es ist bekannt, zur Filtration von Tabakrauch adsorptiv wirkende Stoffe wie Aktivkohle, Diatomeenerde und Silikagel zu verwenden, und zwar entweder für sich oder in Verbindung mit gewöhnlich verwendeten gekrumpften Papieren oder Fasern oder anderen Filtermitteln.
Es ist ebenfalls bekannt, Geruchsstoffe oder andere dem Filtermedium zuzusetzen, welche in den das Filter passierenden Tabakrauch gelangen, bevor dieser vom Raucher aufgenommen wird.
Im allgemeinen wird der Geruchsstoff auf den adsorptiv wirkenden Stoff adsorbiert, bevor letzterer in das Filter eingearbeitet wird.
Die erwähnten bekannten Hilfsmittel haben jedoch bisher nicht vollständig befriedigt, weil sie entweder den Geruchsstoff unregelmässig abgeben oder weil das Adsorptionsmaterial einige der Rauchkomponenten abfängt, welche dem Rauch Geschmack und Geruch geben.
Die vorliegende Erfindung beruht auf der Entdekkung, dass aufgeweiteter oder blättriger Vermiculit, wenn man ihn tals Ad & rptionsstoff verwendet, die Eigenschaft hat, diejenigen Komponenten des Rauches, welche ihm Geschmack und Geruch verleihen, in ihrer Menge nur gering zu reduzieren, während anderseits einige Komponenten aus der Gasphase entfernt werden, so dass ein Rauch erhalten wird, der eine niedrigere biologische Aktivität aufweist als ungefilteter Rauch, gemessen nach der Paramecium-Untersuchung.
Weiterhin werden Geruchsstoffe oder ähnliche, die vom Vermiculit vor seiner Einarbeitung in das Filter adsorbiert wurden, mit relativ gleichmässiger Geschwindigkeit vom Vermiculit während des Rauchvorganges desorbiert.
Die vorliegende Erfindung besteht daher in der Verwendung von blätterigem Vermiculit als Ad & rptions- material in Filtern für Tabakrauch.
Die durch die Anwendung von Vermiculit erzielten Wirkungen werden im folgenden näher beschrieben.
In einigen bevorzugten Ausführungsarten der Erfindung wird der Vermiculit in Verbindung mit Aktivkohle verwendet, da gefunden wurde, dass die Kombination unerwartete Eigenschaften im Vergleich mit den beiden Komponenten aufweist, wenn dieselben für sich verwendet werden. Weil der Vermiculit den Durchtritt der festen Teilchen des Rauches erlaubt, verliert der Rauch nur wenig an Geschmack und Geruch, insbesondere wenn man ihn mit einem Rauch vergleicht, der durch Aktivkohle allein gefiltert worden war.
Vermiculit ist ausserdem fähig, eventuell zur Ver änderung der Rauchzusammensetzung benützte Additive aufzunehmen; beispielsweise kann er mit alkalischen Carbonaten und Hydroxyden vorbehandelt werden, um die Abgabe von sauren Verbindungen zu vermindern; mit hydratisierten Eisenoxyden, die die Abgabe von gasförmigen Sulfiden in den Rauch vermin dem; mit Polyäthylenimin, welches den Geruch verbessert und saure Stoffe entfernt; oder mit anderen Geruchsstoffen, die den Zweck haben, dem Rauch einen erwünschten Geruch zu verleihen; oder er kann mit modifizierten keratinösen Stoffen gemischt werden, um wie Merkaptane reagierende Stoffe aus dem Rauch zu adsorbieren.
Die Fähigkeit des Vermiculits, bestimmte Komponenten aus der Gasphase des Rauches auszufiltern, wird durch die Zugabe der oben beschriebenen Additive nicht verschlechtert. Der Vermiculit kann in einer Zigarette oder Zigarre als einzige Filtermasse in einem pfropfenförmigen Filter anwesend sein, welches zwei oder mehrere derartige Massen hintereinander angeordnet enthalten kann.
Insbesondere kann mindestens eine der Massen neben dem Vermiculit vollständig oder teilweise aus Aktivkohle bestehen.
Vorzugweise wird die Masse oder eine der Massen, welche keinen Vermiculit enthalten, am Ende des Fil ters zwischen dem Vermiculit und dem Mund des Rauchers angeordnet, so dass keine Vermiculitkörnchen in den Mund des Rauchers gelangen können.
Die den Vermiculit enthaltende Filtermasse kann in Form eines gebundenen Stäbchens vorliegen, worin thermoplastische Stoffe, in der Kälte bindende Adhesive oder bestimmte anorganische Salze, beispielsweise Silikate, insbesondere Natfiumsilikat, zur Bindung der Vermiculitkörnchen aneinander und zu einem Stäbchen, das zur Verwendung in einer konventionellen Filtermontagemaschine geeignet ist, verwendet werden; der Vemiculit kann aber auch als lose Körnchen in einer Kammer anwesend sein, die auf bekannte Weise in einem Filtermundstück gebildet werden kann, oder er kann zwischen den Fasern eines gewöhnlidien Zelluloseacetat-Filtermundstückes dispergiert sein, oder man kann ihn mit der Oberfläche von Papier verbinden, welches danach durch bekannte Verfahren zu einem Filtermundstück geformt wird.
Es wurde gefunden, dass Vermiculit bestimmte Komponenten der Gasphase des Rauches entfernt, jedoch keine Komponente der feinteiligen Phase, wogegen andere bekannte Filtermittel, beispielsweise Aktivkohle, Komponenten aus beiden Phasen entfernen. Die Anwendung von Aktivkohle allein in einem Filter zur Entfernung von Komponenten aus der Gasphase des Rauches resultiert in einer bedeutenden Verminderung des Geschmackes und Geruches des Rauches. Durch Vermischen von Vermiculit und Aktivkohle kann man die Eigenschaften des Rauches nach Passieren des Filters einstellen, wobei der Grad der Filtration der Gasphase und der feinteiligen Phase durch die Mengenverhältnisse von Vermiculit zu Aktivkohle gesteuert wird.
Daher ist es möglich, ein inniges Gemisch von Vermiculit und Aktivkohleteilchen anstelle des reinen Vermiculits in jedem der untenstehenden Beispiele zu verwenden.
In Versuchen, die zu vorliegender Erfindung geführt haben, wurde gefunden, dass eine Länge der Kohleschicht von 5 mm vollkommen ausreicht. Bei Verwendung einer Schicht von nur 2,5 mm Dicke erhielt man die doppelte Ausbeute an Dampfphase, d. h.
die Wirksamkeit zur Entfernung der flüchtigen Aldehyde fiel von 60 % auf 16 %.
Die ursprüngliche Dicke der Kohleschicht von 2,5 mm wurde dann auf 5 mm durch Zumischung eines inerten Stoffes wie Glaskügelchen gebracht, und es wurde gefunden, dass die Ausbeute an Aldehyden sich kaum änderte und die Filterwirlcung nur um etwa 2 % abfiel.
Verwendete man anstatt der Glaskörnchen den Vermiculit, so waren die Ergebnisse grundsätzlich verschieden von denen, die erwartet werden konnten. Vermiculit kann als inertes Material angesehen werden; wenn man ihn jedoch zu einer Kohleschicht von 2,5 mm Dicke gibt, um die Schicht auf 5 mm Dicke zu bringen, so erhöhte sich die Wirksamkeit zur Ausfilterung flüchtiger Aldehyde auf einen Wert, der gleich oder grösser als derjenige einer 5 mm dicken Kohleschicht war.
Vermiculit zeigt eine bestimmte Absorption für Aldehyde, obwohl diese nicht sehr gross ist und in der Grössenordnung von 20 % liegt. Wenn man ihn nun mit Aktivkohle mischt (Wirksamkeit etwa 60 So), so wäre die erwartete Wirksamkeit das Mittel aus beiden, d. h. 40 % für eine Mischung 50: 50. Die Wirksamkeit wurde jedoch zu etwa 65 % gefunden.
Im Obenstehenden wurden flüchtige Aldehyde im einzelnen abgehandelt, da sie beträchtliche Wichtigkeit besitzen. Die Kombination aus Kohle und Vermiculit als Filter zeigt jedoch auch noch andere unerwartete Eigenschaften. Die Filtenvirkung für Phenole nimmt durch die Zugabe von Vermiculit ab, jedoch nur schwach (etwa 10 %). Es kann vermutet werden, dass eine gemischte Schicht flüchtige Säuren stärker entfernt als Kohle oder Vermiculit jeweils für sich. Die gemischte Schicht ergibt einen Rauch, welcher etwas mehr Nikotin enthält. Diese beiden Eigenschaften sind für ein Filter sehr erwünscht. Daraus kann entnommen werden, dass der Vermiculit nicht als inertes Streckmittel wirkt, sondern im Filtrationsprozess aktiv teilnimmt, und zwar nach einem Mechanismus, der noch nicht völlig aufgeldärt ist.
Wenn man eine 2,5 mm dicke Schicht von Vermiculit vor oder nach einer Kohleschicht von 2,5 mm Dicke anordnet, statt die beiden Schichten miteinander zu vermischen, beobachtet man nur geringe Unterschiede zwischen den Filtrationseigenschaften dieses zusammengesetzten Filters und denjenigen eines Filters mit gemischter Schicht.
Die Vermiculitkomponente des Gemisches kann au sserdem dazu verwendet werden, als Träger für Geruchsstoffe und anderer Zusatzstoffe zu dienen, die beliebige Geruchskomponenten des Rauches verstärken.
Gemäss anderen Beispielen dieser Erfindung kann man modifizierte keratinöse Stoffe mit dem Vermiculit vermischen, um wie Merkaptane reagierende Stoffe aus dem Rauch zu entfernen.
PATENTANSPRUCH 1
Filter für Tabakrauch, dadurch gekennzeichnet, dass es blätterigen Vermiculit enthält.
UNTERANSPRÜCHE
1. Filter nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass Alkalicarbonate, Alkalihydroxyde, hydratisiertes Eisenoxyd, Polyäthylenimin oder ein Geruchsstoff oder Mischungen aus diesen Stoffen im Vermiculit anwesend sind, wobei diese Stoffe vor dem Einbringen des Vermiculits in das Filter auf diesen niedergeschlagen worden sind.
2. Filter nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Formkörper aus Teilchen von blätterigem Vermiculit enthält, welche durch ein thermoplastisches Material, ein im kalten Zustand bindendes Adhesiv oder ein anorganisches Silikat gebunden sind.
3. Filter nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der Vermiculit in Form von Teilchen in einer Kammer des Filters angeordnet ist.
4. Filter nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Filterstäbchen aus faserigem Material aufweist, in welchem Teilchen aus blätterigem Vermiculit dispergiert sind.
5. Filter nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Filterstäbchen aus Papier oder einem andern blattförmigen Material aufweist, welches Teilchen aus blätterigem Vermiculit auf der Oberfläche dieser blattförmigen Materialien gebunden enthält.
6. Filter nach Patentanspruch I, gekennzeichnet durch eine Filterschicht aus Teilchen blätterigen Vermiculits und Aktivkohleteilchen, welche miteinander vermischt sind.
7. Filter nach Patentanspruch I, gekennzeichnet durch zwei Filterschichten, durch welche der zu filternde
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Filters for tobacco smoke
The present invention relates to filters for tobacco smoke, particularly for use in cigarettes.
The filters according to the invention can be used, for. B. also use in pipe pipes.
It is known to use adsorptive substances such as activated carbon, diatomaceous earth and silica gel for the filtration of tobacco smoke, either alone or in conjunction with commonly used shrunk papers or fibers or other filter media.
It is also known to add odorous substances or others to the filter medium which get into the tobacco smoke passing through the filter before it is absorbed by the smoker.
In general, the odorous substance is adsorbed onto the adsorptive substance before the latter is incorporated into the filter.
However, the mentioned known auxiliaries have so far not been completely satisfactory because they either emit the odorous substance irregularly or because the adsorption material captures some of the smoke components which give the smoke a taste and odor.
The present invention is based on the discovery that expanded or flaky vermiculite, when used as an adsorbent, has the property of only slightly reducing those components of the smoke which give it taste and smell, while on the other hand some Components are removed from the gas phase, so that a smoke is obtained which has a lower biological activity than unfiltered smoke, measured according to the Paramecium investigation.
Furthermore, odorous substances or the like, which were adsorbed by the vermiculite before it was incorporated into the filter, are desorbed by the vermiculite at a relatively uniform rate during the smoking process.
The present invention therefore consists in the use of laminar vermiculite as an absorbent material in filters for tobacco smoke.
The effects achieved by using vermiculite are described in more detail below.
In some preferred embodiments of the invention, the vermiculite is used in conjunction with activated carbon, since the combination has been found to have unexpected properties when compared to the two components when used alone. Because the vermiculite allows the solid particles of the smoke to pass through, the smoke loses little of its taste and smell, especially when compared to smoke that has been filtered through activated charcoal alone.
Vermiculite is also able to absorb additives that may be used to change the smoke composition; for example, it can be pretreated with alkaline carbonates and hydroxides in order to reduce the release of acidic compounds; with hydrated iron oxides, which reduce the release of gaseous sulphides in the smoke; with polyethyleneimine, which improves the odor and removes acidic substances; or with other odorous substances that have the purpose of giving the smoke a desired odor; or it can be mixed with modified keratinous substances in order to adsorb substances from the smoke which react like mercaptans.
The ability of vermiculite to filter out certain components from the gas phase of the smoke is not impaired by the addition of the additives described above. The vermiculite can be present in a cigarette or cigar as the only filter mass in a plug-shaped filter, which can contain two or more such masses arranged one behind the other.
In particular, at least one of the masses, in addition to the vermiculite, can consist entirely or partially of activated carbon.
The mass or one of the masses which do not contain vermiculite is preferably arranged at the end of the filter between the vermiculite and the smoker's mouth, so that no vermiculite granules can get into the smoker's mouth.
The filter compound containing the vermiculite can be in the form of a bound rod, in which thermoplastic substances, adhesives that bind in the cold or certain inorganic salts, for example silicates, in particular sodium silicate, to bind the vermiculite grains to one another and to form a rod that can be used in a conventional filter assembly machine suitable to be used; the vemiculite can also be present as loose granules in a chamber, which can be formed in a known manner in a filter mouthpiece, or it can be dispersed between the fibers of an ordinary cellulose acetate filter mouthpiece, or it can be connected to the surface of paper, which is then formed into a filter mouthpiece by known methods.
It has been found that vermiculite removes certain components of the gas phase of the smoke, but no component of the finely divided phase, whereas other known filter media, for example activated carbon, remove components from both phases. The use of activated carbon alone in a filter to remove components from the gas phase of the smoke results in a significant reduction in the taste and smell of the smoke. By mixing vermiculite and activated carbon, the properties of the smoke can be adjusted after passing the filter, the degree of filtration of the gas phase and the finely divided phase being controlled by the proportions of vermiculite to activated carbon.
It is therefore possible to use an intimate mixture of vermiculite and activated carbon particles in place of the pure vermiculite in each of the examples below.
In tests that have led to the present invention, it has been found that a length of the carbon layer of 5 mm is completely sufficient. Using a layer only 2.5 mm thick, twice the vapor phase yield was obtained; H.
the volatile aldehyde removal efficiency fell from 60% to 16%.
The original thickness of the carbon layer of 2.5 mm was then brought to 5 mm by admixing an inert substance such as glass beads, and it was found that the yield of aldehydes hardly changed and the filter efficiency dropped by only about 2%.
If vermiculite was used instead of the glass granules, the results were fundamentally different from those that could be expected. Vermiculite can be considered an inert material; however, when it is added to a 2.5 mm thick layer of carbon to make the layer 5 mm thick, the volatile aldehyde filtering efficiency is increased to a level equal to or greater than that of a 5 mm thick layer of carbon .
Vermiculite shows a certain absorption for aldehydes, although this is not very large and is of the order of 20%. If you mix it with activated charcoal (potency about 60%), the expected potency would be the mean of both, i. H. 40% for a 50:50 mixture. However, the effectiveness was found to be about 65%.
Volatile aldehydes have been discussed in detail above because they are of considerable importance. However, the combination of coal and vermiculite as a filter also shows other unexpected properties. The filtering effect for phenols decreases with the addition of vermiculite, but only slightly (about 10%). It can be assumed that a mixed layer removes volatile acids more than coal or vermiculite, either on their own. The mixed layer results in a smoke that contains a little more nicotine. Both of these properties are very desirable for a filter. From this it can be seen that the vermiculite does not act as an inert extender, but rather participates actively in the filtration process, according to a mechanism that has not yet been fully elucidated.
If a 2.5 mm thick layer of vermiculite is placed before or after a 2.5 mm thick carbon layer, instead of mixing the two layers together, little difference is observed between the filtration properties of this composite filter and those of a mixed layer filter .
The vermiculite component of the mixture can also be used to serve as a carrier for odorous substances and other additives which enhance any odorous component of the smoke.
According to other examples of this invention, modified keratinous substances can be mixed with the vermiculite in order to remove substances reacting like mercaptans from the smoke.
PATENT CLAIM 1
Filter for tobacco smoke, characterized in that it contains flaky vermiculite.
SUBCLAIMS
1. Filter according to claim I, characterized in that alkali carbonates, alkali hydroxides, hydrated iron oxide, polyethyleneimine or an odorous substance or mixtures of these substances are present in the vermiculite, these substances having been deposited on the filter before the vermiculite was introduced into it.
2. Filter according to claim I, characterized in that it contains a shaped body made of particles of laminar vermiculite which are bound by a thermoplastic material, an adhesive that binds in the cold state or an inorganic silicate.
3. Filter according to claim I, characterized in that the vermiculite is arranged in the form of particles in a chamber of the filter.
4. Filter according to claim I, characterized in that it has a filter rod made of fibrous material in which particles of laminar vermiculite are dispersed.
5. Filter according to claim 1, characterized in that it has a filter rod made of paper or another sheet-like material which contains particles of laminar vermiculite bound on the surface of these sheet-like materials.
6. Filter according to claim I, characterized by a filter layer of particles of laminar vermiculite and activated carbon particles, which are mixed with one another.
7. Filter according to claim I, characterized by two filter layers through which the to be filtered
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