CH633421A5

CH633421A5 - CIGARETTE WITH FILTER.

Info

Publication number: CH633421A5
Application number: CH1176278A
Authority: CH
Inventors: Louis Francis Filosa; Warren Edward Claflin
Original assignee: Philip Morris Inc
Priority date: 1977-11-18
Filing date: 1978-11-15
Publication date: 1982-12-15
Also published as: DE7839040U1; DE2849904A1; AU4119078A; GB2012554A

Description

Die Erfindung betrifft Filterzigaretten gemäss Oberbegriff des Anspruches 1 sowie Filter für eine Zigarette gemäss Oberbegriff des Anspruches 10. The invention relates to filter cigarettes according to the preamble of claim 1 and filters for a cigarette according to the preamble of claim 10.

Der Rauch von konventionellen filterfreien Zigaretten enthält verschiedene Bestandteile, welche als Gasphase (GP) und als gesamtes teilchenförmiges Material (TPM) bezeichnet werden. Üblicherweise verwendete Filtermedien, welche zur Entfernung von gesamtem teilchenförmigem Material wirksam sind, können für die Entfernung der Gasphase eine kleine Wirksamkeit zeigen. Die Konzentration der Gasphasenbestandteile kann durch Verdünnen des Zigarettenrauches durch das Einführen von Aussenluft vermindert werden. Nach einer vorherrschenden Methode für die Verdünnung wird Luft direkt in den Filterpfropfen radial durch die in der Filterhülle angebrachten Perforationen oder durch ein vollständig poröses luftdurchlässiges Belagblättchen eingeführt. The smoke from conventional filter-free cigarettes contains various components, which are referred to as the gas phase (GP) and as the entire particulate material (TPM). Commonly used filter media, which are effective for removing all particulate matter, may show little effectiveness in removing the gas phase. The concentration of the gas phase components can be reduced by diluting the cigarette smoke by introducing outside air. According to a predominant method of dilution, air is introduced directly into the filter plug radially through the perforations made in the filter cover or through a completely porous air-permeable covering sheet.

Nach einem anderen Verfahren wird Luft in Längsrichtung durch getrennte Kanäle in den Mund des Rauchers geführt, um da mit Rauch vermischt zu werden. Verschiedene Aspekte der getrennten Kanalführung sind in den US-PS 3 490 461 und 3 596 663 beschrieben. According to another method, air is fed lengthways through separate channels into the smoker's mouth in order to be mixed with smoke. Various aspects of separate ducting are described in U.S. Patents 3,490,461 and 3,596,663.

Es ist klar, dass das Ziel dieser Systeme das Ausgleichen des GP- und TPM-Gehaltes ist. Wenn jedoch GP und TPM auf mittleres oder niedriges Niveau der TPM-Abgabe ausgeglichen Werden, vermindert sich der Zugwiderstand (RTD), d.h. der Druckabfall quer durch die Zigarette, was Frustration des Rauchers bewirkt. Um den Zugwiderstand auf ein wünschbares Niveau zu erhöhen, kann ein Filter höherer Dichte verwendet werden. Ein dichterer Filter kann jedoch die Filterwirksamkeit erhöhen und die TPM-Abgabe vermindern, wodurch ein Geschmacksverlust entsteht und das GP/TPM-Gleichgewicht zerstört werden kann. Deshalb ist es wünschenswert, ein anderes Verfahren zu finden, bei welchem der Zugwiderstand wiederhergestellt wird, währenddem ein richtiges subjektiv annehmbares Niveau an TPM-Abgabe, für die Beibehaltung des Geschmacks möglich, ist. It is clear that the aim of these systems is to balance the GP and TPM content. However, if GP and TPM are balanced at medium or low levels of TPM delivery, the draw resistance (RTD) will decrease, i.e. the pressure drop across the cigarette causing frustration to the smoker. To increase the draw resistance to a desirable level, a higher density filter can be used. However, a denser filter can increase filter efficiency and decrease TPM delivery, which can result in a loss of taste and can destroy the GP / TPM balance. Therefore, it is desirable to find another method in which the draw resistance is restored while a proper subjectively acceptable level of TPM release is possible for taste retention.

Die vorstehenden Ziele werden mit der Zigarette der eingangs genannten Art erfindungsgemäss durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 erreicht. The above objectives are achieved according to the invention with the cigarette of the type mentioned at the outset by the characterizing features of claim 1.

In vorteilhafter Weise können Mittel vorgesehen sein, die den Rauch mit der Aussenluft zusammenbringen können. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Zigarette nach der Erfindung können mit den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 9 erreicht werden. Nach der Erfindung wird weiterhin ein Filter für eine Zigarette geschaffen, das durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 10 umschrieben ist, wobei vorteilhafte Ausführungsformen des Filters durch die Merkmale der Ansprüche 11 und 12 erreicht werden können. Advantageously, means can be provided which can bring the smoke together with the outside air. Advantageous embodiments of the cigarette according to the invention can be achieved with the features of claims 2 to 9. According to the invention, a filter for a cigarette is furthermore created, which is described by the characterizing features of claim 10, wherein advantageous embodiments of the filter can be achieved by the features of claims 11 and 12.

Die erfindungsgemässe Zigarette hat z.B. ein dickwandiges Mundstück mit einer engeren zentralen axialen Filteröffnung zur Durchführung des Rauches aus der Tabakstange zum Mund des Rauchers. Diese Öffnung stellt vorzugsweise 30 bis 90% des Querschnittes des Mundstückes dar und wird vorzugsweise zusammen mit Belüftungsöffnungen für Umgebungsluft verwendet. Dabei kann Rauch mit Luft in kontrolliertem Masse verdünnt und ein gewünschter Grad an Zugwiderstand erzielt werden. The cigarette according to the invention has e.g. a thick-walled mouthpiece with a narrower central axial filter opening for the passage of smoke from the tobacco rod to the smoker's mouth. This opening preferably represents 30 to 90% of the cross section of the mouthpiece and is preferably used together with ventilation openings for ambient air. In this way, smoke can be diluted with air in a controlled mass and a desired degree of draft resistance can be achieved.

Grösse und Form des Umfanges des Mundstückes entspricht im allgemeinen z. B. jener des Tabakstabes im Hauptkörper der Zigarette. Die Filteröffnung ist vorzugsweise mit einem Filtermedium, wie Celluloseacetat, vorbestimmter Dichte, welche aufgrund des gewünschten Filtrationsgrades ausgewählt wurde, versehen. Die enge Öffnung ist z. B. so bemessen, dass sie den gewünschten Zugwiderstand bewirkt, und der Filter ist z. B. verdichtet, um den gewünschten Filtriereffekt zu erzielen. Die Lüftungsöffnungen sind bevorzugt so bemessen und am Mundstück so angeordnet, dass sie die gewünschte Verdünnung des Rauches herbeiführen können. Size and shape of the circumference of the mouthpiece generally corresponds to e.g. B. that of the tobacco rod in the main body of the cigarette. The filter opening is preferably provided with a filter medium, such as cellulose acetate, of predetermined density, which was selected on the basis of the desired degree of filtration. The narrow opening is e.g. B. dimensioned so that it causes the desired drag, and the filter is such. B. compressed to achieve the desired filtering effect. The ventilation openings are preferably dimensioned and arranged on the mouthpiece so that they can bring about the desired dilution of the smoke.

Die Erfindung ist in Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: The invention is explained in more detail in exemplary embodiments with reference to the drawings. Show it:

Fig. 1 eine Zigarette in perspektivischer Ansicht, 1 is a perspective view of a cigarette,

Fig. 2 die Zigarette von Fig. 1 in einer Ansicht vom Filterende her, 2 the cigarette of FIG. 1 in a view from the filter end,

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Fig. 3 einen Teil der Zigarette von Fig. 1 im Längsschnitt, jedoch ohne Einlassöffnungen für die Rauchverdünnung, 3 shows a part of the cigarette of FIG. 1 in longitudinal section, but without inlet openings for the smoke thinning,

Fig. 4 einen Teil der Zigarette von Fig. 2 im Längsschnitt entlang der Linie IV-IV mit einer Einlasseinrichtung für die Rauchverdünnung, 4 shows a part of the cigarette of FIG. 2 in longitudinal section along the line IV-IV with an inlet device for smoke dilution,

Fig. 5 die Zigarette im Längsschnitt der Fig. 4 mit anderen Einlasseinrichtungen für die Rauchverdünnung, 5 shows the cigarette in longitudinal section of FIG. 4 with other inlet devices for the smoke thinning,

Fig. 6 eine Zigarette, welche jener von Fig. 1 ähnlich ist, mit getrennten Luft- und Rauchkanälen zur Luftverdünnung, in einer Ansicht vom Filterende her, 6 shows a cigarette, which is similar to that of FIG. 1, with separate air and smoke channels for air dilution, in a view from the filter end,

Fig. 7 einen Teil der Zigarette im Längsschnitt der Fig. 6 entlang der Linie VII-VII, 7 shows a part of the cigarette in the longitudinal section of FIG. 6 along the line VII-VII,

Fig. 8 einen Teil einer Zigarette im Längsschnitt mit einem üblichen Filterpfropfen zwischen Rauchermaterialstab und einem Filter und Fig. 8 shows a part of a cigarette in longitudinal section with a conventional filter plug between smoking rod and a filter and

Fig. 9 einen Teil einer anderen Zigarette im Längsschnitt, welche einen üblichen, am Mundstück des Filters befestigten Pfropfenfilter aufweist. Fig. 9 shows a part of another cigarette in longitudinal section, which has a conventional plug filter attached to the mouthpiece of the filter.

Die Zigarette in Fig. 1 weist einen Rauchermaterialstab 10 und an dessen Ende in üblicher Weise befestigt ein Mundstück 11 auf. The cigarette in FIG. 1 has a smoking material rod 10 and a mouthpiece 11 is fastened to its end in the usual way.

Das Mundstück 11, wie es in den Fig. 1,2 und 3 gezeigt ist, entspricht im wesentlichen bezüglich der äusseren Querschnittsform und Grösse dem Stab 10 und enthält einen Filter 12 mit konstantem kreisförmigem Querschnitt (siehe Fig. 2), jedoch mit verkleinertem Querschnitt bezüglich des Stabes 10, gemäss der Erfindung. Der Filter 12 grenzt mit einem Ende an den Stab 10 an und dehnt sich durch die volle Länge des Mundstückes 11 bis zu dessen Ausgang aus. The mouthpiece 11, as shown in FIGS. 1, 2 and 3, corresponds essentially to the rod 10 with regard to the outer cross-sectional shape and size and contains a filter 12 with a constant circular cross-section (see FIG. 2), but with a reduced cross-section with respect to the rod 10, according to the invention. The filter 12 abuts the rod 10 at one end and extends through the full length of the mouthpiece 11 to the outlet thereof.

Der Filter 12 kann aus einem bekannten Filtermediüm oder dessen Kombinationen bestehen, wobei Celluloseacetat (CA) bevorzugt wird. Sein Querschnitt (Durchflussfläche) sollte 30 bis 90% jenes des Stabes 10 betragen und kann eine beliebige geeignete geometrische Form oder Konfiguration aufweisen. Der Filter 12 kann also mehrere (mehr denn einen) parallel zueinander angeordnete schmale Filter, die sich über die Länge des Mundstückes 11 ausdehnen, aufweisen. Wichtig ist nicht die Form, Anzahl oder Konfiguration des (der) Filter(s) 12, sondern die bezüglich des Stabes 10 verminderte Grösse der totalen Durchflussfläche des Filters. The filter 12 may consist of a known filter medium or combinations thereof, with cellulose acetate (CA) being preferred. Its cross section (flow area) should be 30 to 90% that of the rod 10 and can have any suitable geometric shape or configuration. The filter 12 can therefore have a plurality (more than one) of narrow filters arranged parallel to one another, which extend over the length of the mouthpiece 11. What is important is not the shape, number or configuration of the filter (s) 12, but rather the reduced size of the total flow area of the filter with respect to the rod 10.

Das Mundstück 11 dient weiterhin als Barriere für den Rauchstrom, mit Ausnahme jenes, welcher in Längsrichtung durch und aus dem Filter 12 rausfliesst. Das Mundstück 11 kann auch Einlasseinrichtungen 17 zur Verdünnung des Rauches 20 mit Aussenluft 21 aufweisen. In Fig. 4 wird eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Die Strömungsbarriere ist ein ringförmiger rauchundurchlässiger Pfropfen 13, der an den Stab 10 anschliesst und sich über die Länge des Filters 12 erstreckt, um ein glattes Ausgangsende zu ergeben. Die Innenfläche 15 des Pfrop633 421 The mouthpiece 11 also serves as a barrier to the flow of smoke, with the exception of that which flows through and out of the filter 12 in the longitudinal direction. The mouthpiece 11 can also have inlet devices 17 for diluting the smoke 20 with outside air 21. 4 shows a particularly preferred embodiment of the invention. The flow barrier is an annular, smoke-impermeable plug 13 that connects to the rod 10 and extends the length of the filter 12 to provide a smooth exit end. The inner surface 15 of the Pfrop633 421

fens 13 wird durch den Umfang des Filters 12 und die Aus-senfläche 16 des Pfropfens 13 durch Grösse und Form des Mundstückes 11 definiert. Deshalb entspricht er in Grösse und Form im wesentlichen dem Stab 10. fens 13 is defined by the circumference of the filter 12 and the outer surface 16 of the plug 13 by the size and shape of the mouthpiece 11. Therefore, it essentially corresponds in size and shape to rod 10.

Der Pfropfen 13 kann aus einem beliebigen rauchundurchlässigen Material bestehen, da er jedoch auch das Mundstück 11 bildet, sollte er aus festem oder geschlossen-zelligem Schaumkunststoff genügender Festigkeit, zur Beibehaltung seiner Form unter dem Biss des Rauchers, bestehen. Die Erfindung ist nicht auf eine bestimmte Konstruktion des Mundstücks 11 beschränkt und schliesst jede geeignete Kombination von Strömungsführungen und Mundstücksupport mit ein. Als Beispiele können genannt werden: radiale Rippen als Support, eine rauchundurchlässige Scheibe mit einer Öffnung zur Führung des Rauches 20 und eine rauchundurchlässige Filterhülle zur Verhinderung der radialen Strömung aus dem Filter heraus. The plug 13 can be made of any smoke-impermeable material, but since it also forms the mouthpiece 11, it should consist of firm or closed-cell foam plastic of sufficient strength to maintain its shape under the bite of the smoker. The invention is not limited to any particular construction of the mouthpiece 11 and includes any suitable combination of flow guides and mouthpiece support. Examples include: radial ribs as a support, a smoke-impermeable disk with an opening for guiding the smoke 20 and a smoke-impermeable filter sleeve to prevent the radial flow out of the filter.

Der Pfropfen 13 weist im allgemeinen Einlasseinrichtungen für Luft 21 direkt in den Filter 12, wo Luft mit dem Rauch vermischt wird, auf. Die bevorzugte Einlasseinrichtung in Fig. 4 bewirkt die Verdünnung des Rauches durch mindestens eine Öffnung 17 im Pfropfen 13, die an beiden Enden offen ist und sich von der Aussenfläche 16 durch den Pfropfen 13 radial nach innen, mindestens bis zur Innenfläche 15 des Pfropfens 13, erstreckt. Solche Einlasseinrichtun-gen sind vorzugsweise etwa 9 bis etwa 20 mm vom Ausgangsende 14 der Zigarette angeordnet. Die Grösse und Anzahl der Öffnung(en) 17 kann zur Erzielung der gewünschten Verdünnung mit Luft 21 variiert werden. The plug 13 generally has air inlet means 21 directly into the filter 12 where air is mixed with the smoke. The preferred inlet device in FIG. 4 causes the smoke to be thinned through at least one opening 17 in the plug 13, which is open at both ends and extends radially inward from the outer surface 16 through the plug 13, at least as far as the inner surface 15 of the plug 13, extends. Such inlet devices are preferably arranged approximately 9 to approximately 20 mm from the outlet end 14 of the cigarette. The size and number of the opening (s) 17 can be varied to achieve the desired dilution with air 21.

Der Rauch 20 trifft nach dem Durchgang durch den Stab 10 auf den rauchundurchlässigen Pfropfen 13 und wird zum Durchfluss des Filters 12 in Längsrichtung gezwungen, wodurch der Druckabfall entlang der Zigarette erhöht wird (siehe Tabelle I). Die Erhöhung des Druckabfalls durch die verminderte Strombahn ermöglicht es, ein Filtermedium mit einer kleineren Oberfläche in einer Zigarette mit einem gegebenen Druckabfall zu verwenden, so dass mehr gesamtes teilchenförmiges Material (TPM) und Geschmacksstoffe bei einem gegebenen Zugwiderstand abgegeben werden. After passing through the rod 10, the smoke 20 hits the smoke-impermeable plug 13 and is forced to flow through the filter 12 in the longitudinal direction, which increases the pressure drop along the cigarette (see Table I). Increasing the pressure drop due to the reduced flow path allows a filter medium with a smaller surface area to be used in a cigarette with a given pressure drop, so that more total particulate matter (TPM) and flavors are released at a given draw resistance.

Der Rauch 20 wird auf seinem Weg durch den Filter 12 mit Aussenluft 21 verdünnt, so dass der austretende Strom 22 eine Kombination von Luft und Rauch mit vorbestimmten Anteilen an Gasphase (GP) und teilchenförmigem Material (TPM) enthält. Durch die Verdünnung wird die Konzentration an bestimmten Bestandteilen sowohl der Gasphase wie auch an teilchenförmigem Material vermindert und der Rauch 20 gekühlt. Eine andere Wirkung der Verdünnung ist die Verminderung des Druckabfalls oder des Zugwiderstandes. The smoke 20 is diluted with outside air 21 on its way through the filter 12, so that the exiting stream 22 contains a combination of air and smoke with predetermined proportions of gas phase (GP) and particulate material (TPM). The dilution reduces the concentration of certain constituents of both the gas phase and particulate material and cools the smoke 20. Another effect of dilution is to reduce pressure drop or tensile resistance.

Die nachfolgenden Beispiele veranschaulichen die Erfindung: The following examples illustrate the invention:

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Beispiel 1 example 1

Es wird angenommen, dass eine Filterzigarette, ohne Verdünnung, einen totalen Zugwiderstand von 15,24 cm Wassersäule (15,24 cm H20) hat und dass 10,16 cm H20 s vom Filter und 5,08 cm H20 vom Stab verursacht werden. Es wird weiter angenommen, dass ein Verdünnungsstrom mit einem Zugwiderstand von 10,16 cm H20 in der Mitte der Länge des Filters eingeführt wird, so dass genau die Hälfte des Filterzugwiderstandes sich oberhalb des Verdün-lo nungspunktes und die anderen 5,08 cm H20 sich unterhalb davon befinden. Da der Stab- und Filterzugwiderstand in Serie angeordnet sind, kann der Zigarettenzugwiderstand in zwei Zugwiderstände, nämlich 10,16 cm H20 oberhalb (vor) und 5,08 cm H20 unterhalb (nach) der Verdünnung aufge-15 teilt werden. Der Verdünnungsstrom ist parallel zum oberen Teil und in Serie zum unteren Teil. Der Endzugwiderstand der Zigarette entspricht der Summe des Zugwiderstandes des Teils nach der Verdünnung und des Zugwiderstandes der Kombination von einem parallelen Strom, dargestellt durch 20 den Zugwiderstand des Verdünnungsstromes mal den Zugwiderstand des Teils vor der Verdünnung der Zigarette, dividiert durch die Summe des Zugwiderstandes des Verdünnungsstromes und des Zugwiderstandes des Teiles vor der Verdünnung oder als Formel ausgedrückt: It is assumed that a filter cigarette, without dilution, has a total draw resistance of 15.24 cm water column (15.24 cm H20) and that 10.16 cm H20 s are caused by the filter and 5.08 cm H20 by the rod. It is further assumed that a dilution stream with a draw resistance of 10.16 cm H20 is introduced in the middle of the length of the filter, so that exactly half the filter draw resistance is above the dilution point and the other 5.08 cm H20 are below it. Since the rod and filter draw resistance are arranged in series, the cigarette draw resistance can be divided into two draw resistances, namely 10.16 cm H20 above (before) and 5.08 cm H20 below (after) the dilution. The dilution stream is parallel to the upper part and in series to the lower part. The ultimate draw resistance of the cigarette corresponds to the sum of the draw resistance of the part after dilution and the draw resistance of the combination of a parallel current, represented by 20 the draw resistance of the dilution current times the draw resistance of the part before dilution of the cigarette, divided by the sum of the draw resistance of the dilution current and the tensile resistance of the part before dilution or expressed as a formula:

25 5,08 cm HzO + [(10,16 cm H20) (10,16 cm H20)/ (10,16 cm H20+10,16 cm H?0)] = 10,16 cm H20. 25 5.08 cm HzO + [(10.16 cm H20) (10.16 cm H20) / (10.16 cm H20 + 10.16 cm H? 0)] = 10.16 cm H20.

Die Verdünnung bewirkt in diesem Fall die Verminderung des Endzugwiderstandes um 5,08 cm H20. In this case, the dilution reduces the final tensile resistance by 5.08 cm H20.

Die üblichen Mittel zur Wiederherstellung des Zugwider-30 standes, der bei der Verdünnung verloren ging, d.h. die Verdichtung und Verlängerung des Filters 12, erhöht die Filterwirksamkeit und bewirkt eine Verminderung der Abgabe an gesamtem teilchenförmigem Material. Dadurch kann das Gleichgewicht zwischen dem Gehalt an gesamtem, teilchen-35 förmigem Material und Gasphase im austretenden Strom 22 zerstört werden. Somit wird pro Milligramm gesamtes teilchenförmiges Material mehr Gasphase abgegeben als dies bei einer ausgeglichenen Zigarette der Fall ist. Ein konventioneller Filter, dessen Grösse und Form im wesentlichen 40 derjenigen vom Stab 10 entspricht, weist einen beschränkten Bereich an ausgeglichenen Abgaben innerhalb eines annehmbaren Zugwiderstandsbereiches auf, so dass bei Abgaben an gesamten teilchenförmigen Materialien zwischen etwa 2 und etwa 12 mg die Wirkung der Verdünnung und 45 üblicher Zugwiderstandsherstellung unausgeglichen ist und eine weniger geschmackvolle Zigarette entsteht. The usual means of restoring tensile resistance lost when diluted, i.e. the compression and elongation of the filter 12 increases filter efficiency and causes a reduction in the delivery of all particulate matter. As a result, the balance between the content of the entire particulate material and the gas phase in the emerging stream 22 can be destroyed. Thus, more gas phase is emitted per milligram of total particulate material than is the case with a balanced cigarette. A conventional filter, the size and shape of which is substantially 40 that of rod 10, has a limited range of balanced deliveries within an acceptable tensile resistance range so that when delivering total particulate materials between about 2 and about 12 mg, the effect of dilution and 45 conventional draw resistance production is unbalanced and a less tasteful cigarette is created.

Ein wichtiger Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass sie einen annehmbaren Zugwiderständ für die ausgeglichene Abgabe im oben angegebenen Bereich für gesamtes teilchen-50 förmiges Material ergibt. Dies wird auch anhand der nachfolgenden Beispiele veranschaulicht. An important advantage of the present invention is that it provides acceptable draw resistance for balanced delivery in the above range for all particulate material. This is also illustrated using the examples below.

Beispiel 2 Example 2

Eine 85 mm lange Zigarette, wovon 65 mm Tabakstab 55 und 20 mm Filter sind, gibt etwa 16 mg gasförmiges Kohlen-monoxyd (CO) und 34,3 mg an teilchenförmigem Material am vorderen Ende des Filters ab, wobei der Druckabfall im Stab 4,57 cm Wassersäule beträgt. Es wird beabsichtigt, eine Filterzigarette herzustellen, die nur 7,5 mg an gesamtteil-60 chenförmigem Material mit einem Druckabfall zwischen 11,43 und 8,04 cm Wassersäule und ein ausgeglichenes Verhältnis von Gasphase zum gesamten teilchenförmigen Material in der Weise hat, dass für jedes Milligramm teilchenförmiges Material 0,8 mg CO, ein Indikator für die Gasphase, 65 abgegeben werden. Als Filtermaterial wird ein 3,4/46 Cel-luloseacetat-Kabelband verwendet. An 85 mm long cigarette, of which 65 mm tobacco rod are 55 and 20 mm filters, emits about 16 mg of gaseous carbon monoxide (CO) and 34.3 mg of particulate material at the front end of the filter, the pressure drop in rod 4, 57 cm water column. It is intended to make a filter cigarette that has only 7.5 mg of all-60 material with a pressure drop between 11.43 and 8.04 cm water column and a balanced ratio of gas phase to total particulate material such that for each milligram of particulate material 0.8 mg CO, an indicator of the gas phase, 65 are released. A 3.4 / 46 Cel-Lulose acetate cable band is used as filter material.

Das Verhältnis Gasphase zu teilchenförmigem Material bewirkt, dass nur 6 mg CO an den Raucher abgegeben wer- The ratio of gas phase to particulate material means that only 6 mg CO is released to the smoker

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den. Die Verminderung von CO zum beabsichtigten Niveau erfordert 60%ige Verdünnung. Diese Verdünnung vermindert auch die Abgabe an teilchenförmigem Material um 57,5% oder 19,7 mg. Da das gesamte, zu entfernende, teil-chenförmige Material 26,8 mg beträgt, muss der Filter 5 the. Reducing CO to the intended level requires 60% dilution. This dilution also reduces the release of particulate matter by 57.5% or 19.7 mg. Since the total particulate material to be removed is 26.8 mg, the filter 5

7,1 mg oder 48,7% der verdünnten unfiltrierten Abgabe an teilchenförmigem Material entfernen. Remove 7.1 mg or 48.7% of the diluted unfiltered delivery of particulate matter.

Der Druckabfall vor der Verdünnung in einem zu 48,7% wirksamen Filter mit 8 mm Durchmesser beträgt 7,75 cm Wassersäule und für die gesamte Zigarette mit Vorverdün- 10 nung 12,32 cm Wassersäule. Die 60%ige Verdünnung vermindert jedoch den Druckabfall um 37,5% auf 7,70 cm Wassersäule, was nicht annehmbar ist. The pressure drop before dilution in a 48.7% effective filter with an 8 mm diameter is 7.75 cm water column and 12.32 cm water column for the entire cigarette with pre-dilution. However, the 60% dilution reduces the pressure drop by 37.5% to 7.70 cm water column, which is unacceptable.

Die Wiederherstellung des minimal annehmbaren Druckabfalls durch Erhöhung der Oberfläche in einem 8 mm 15 Filterpfropfen ergibt eine 65%ige Filterwirksamkeit und eine Abgabe an teilchenförmigem Material von 5,25 mg, wodurch das Gleichgewicht zwischen Gasphase und gesamtem teilchenförmigem Material zerstört wird. Die Verminderung des Filterdurchmessers gemäss der Erfindung auf 7 mm er- 20 gibt jedoch einen Druckabfall im Filter von 14,22 cm Wassersäule (Tabelle I) und einen Enddruckabfall von 11,68 cm Wassersäule bei der Verwendung des gleichen 3,4/46 000 Celluloseacetat-Filters. Somit kann das Gleichgewicht Gas-phase/teilchenförmiges Material aufrechterhalten werden, 25 da die Erhöhung des Zugwiderstandes ohne Erhöhung der Filteroberfläche erzielt wurde. Restoring the minimum acceptable pressure drop by increasing the surface area in an 8 mm 15 filter plug results in 65% filter efficiency and 5.25 mg particulate matter release, thereby destroying the gas phase balance and total particulate matter. However, reducing the filter diameter according to the invention to 7 mm gives a pressure drop in the filter of 14.22 cm water column (Table I) and a final pressure drop of 11.68 cm water column when using the same 3.4 / 46,000 cellulose acetate Filters. Thus, the gas phase / particulate material balance can be maintained, 25 since the increase in draft resistance was achieved without increasing the filter surface.

Beispiel 3 Example 3

Die gleiche Art von Zigarettenstab wie in Beispiel 2 wurde zur Darstellung eines Zigarettenmodells mit sehr niedriger Abgabe von teilchenförmigem Material und Gasphase verwendet. Die Werte von 34,3 mg teilchenförmigem Material und 16 mg CO sollen auf 3 mg teilchenförmiges Material und 2,4 mg CO vermindert werden, während der Druckabfall zwischen 11,43 und 13,97 cm Wassersäule aufrechterhalten wird. Es soll Celluloseacetat als Filtermaterial mit geeignetem Denier und von bestimmtem Gewicht verwendet werden. The same type of cigarette stick as in Example 2 was used to represent a cigarette model with a very low release of particulate matter and gas phase. The values of 34.3 mg of particulate and 16 mg of CO should be reduced to 3 mg of particulate and 2.4 mg of CO, while maintaining the pressure drop between 11.43 and 13.97 cm of water. Cellulose acetate should be used as a filter material with a suitable denier and a certain weight.

Um CO in der Zigarette um 85% auf dem gewünschten Niveau zu mindern, ist eine 76%ige Verdünnung mit Luft vorzunehmen. Diese Verdünnung vermindert auch die Abgabe des teilchenförmigen Materials um 85% oder 29,2 mg. Da die gesamte Verminderung an teilchenförmigem Material in der herzustellenden Zigarette 31,3 mg beträgt, muss der Filter 2,1 mg oder 41 % des verdünnten, unfiltrierten, teilchenförmigen Materials entfernen. In order to reduce CO in the cigarette by 85% at the desired level, a 76% dilution with air is required. This dilution also reduces the release of the particulate material by 85% or 29.2 mg. Since the total reduction in particulate matter in the cigarette to be made is 31.3 mg, the filter must remove 2.1 mg or 41% of the diluted, unfiltered particulate matter.

Gemäss Tabelle II wurde gefunden, dass 6 mm 80/40 000 Celluloseacetat einen Zugwiderstand von 17,78 cm Wassersäule und eine Filtrierwirksamkeit von 40% hat. Die Verwendung dieses Filtermediums in der herzustellenden Zigarette ergibt unverdünnt einen Zugwiderstand von 22,35 cm Wassersäule und 11,94 cm Wassersäule als Endzugwiderstand, die beide innerhalb des gewünschten und annehmbaren Bereiches liegen. According to Table II it was found that 6 mm 80/40,000 cellulose acetate has a tensile resistance of 17.78 cm water column and a filtering efficiency of 40%. The use of this filter medium in the cigarette to be produced gives undiluted a draw resistance of 22.35 cm water column and 11.94 cm water column as the final draw resistance, both of which are within the desired and acceptable range.

Tabelle II Table II

CA-Kabel- Filter ZigtRTD Filter RTD Tatsächliche Wirksamkeit RTD von 8 mm Filter band 0 mm (cm H20) (cm H2Q) Filterwirk- von 8 mm mit gleicher Wirksam- CA cable filter ZigtRTD filter RTD Actual effectiveness RTD of 8 mm filter band 0 mm (cm H20) (cm H2Q) filter effect of 8 mm with the same effectiveness

samkeit Filter mit keit sam filter with speed

(%) gleichem RTD (cm H20) (%) same RTD (cm H20)

(%) (%)

8/17 5 16,26 12,45 16,2 62 1,27 8/17 5 16.26 12.45 16.2 62 1.27

8/40 6 21,59 17,78 39,8 70 5,59 8/40 6 21.59 17.78 39.8 70 5.59

8/10 4 20,07 15,75 19,1 67 1,78 8/10 4 20.07 15.75 19.1 67 1.78

5/32 6 15,49 11,68 37,6 60 5,08 5/32 6 15.49 11.68 37.6 60 5.08

5/10 5 13,97 9,65 30,6 55 3,56 5/10 5 13.97 9.65 30.6 55 3.56

2,2/6,3 4 17,27 7,54 27,8 63 3,05 2.2 / 6.3 4 17.27 7.54 27.8 63 3.05

Selbstverständlich kann die Erfindung zur Aufrechterhaltung von ausgeglichenen Gasphase/teilchenförmiges Materialverhältnissen in Zigaretten mit einer Abgabe von etwa 2 bis etwa 12 mg teilchenförmigem Material verwendet werden und ist nicht auf die obigen Beispiele, jedoch auf die Bedürfnisse der Industrie eingeschränkt (siehe Tabelle II). Of course, the invention can be used to maintain balanced gas phase / particulate material ratios in cigarettes with a dispensing of about 2 to about 12 mg of particulate material and is not limited to the examples above but to the needs of the industry (see Table II).

In Fig. 5 ist eine weitere Variante der Einlasseinrichtung für Luft 21 in den Filter 12 dargestellt. Gemäss dieser Aus-führungsform ist der Pfropfen 13 aus in Radial-, jedoch nicht aus in Längsrichtung porösem Material hergestellt. Der Pfropfen 13 ist von einem luftundurchlässigen Papier 23 umhüllt, wobei letzteres mindestens eine Perforation 24 aufweist, durch welche Luft 21 radial durch den Pfropfen 13 in den Filter 12 fliesst, wenn der Raucher inhaliert. Diese Ausführungsform ist nicht auf luftundurchlässiges Papier beschränkt, sondern betrifft auch von Natur aus poröses Papier. Der Pfropfen 13 ist wiederum ringförmig ausgebildet, wobei der Filter 12 in seiner zylindrischen Öffnung, welche durch die Innenfläche 15 definiert ist, gehalten wird. Wie bei der vorher angegebenen Ausführungsform verlassen Luft 21 und Rauch 20 den Filter in einem kombinierten Strom 22. Dieser auftretende Strom enthält durch die Grösse und die Anzahl von Perforationen 24 und die Oberfläche und Grösse des Filters 12 bestimmte Konzentrationen an Luft 21 und 5 shows a further variant of the inlet device for air 21 in the filter 12. According to this embodiment, the plug 13 is made of material that is porous in the radial direction, but not in the longitudinal direction. The plug 13 is enveloped by an air-impermeable paper 23, the latter having at least one perforation 24, through which air 21 flows radially through the plug 13 into the filter 12 when the smoker inhales. This embodiment is not limited to air impermeable paper, but is also inherently porous paper. The plug 13 is again ring-shaped, the filter 12 being held in its cylindrical opening, which is defined by the inner surface 15. As in the previously described embodiment, air 21 and smoke 20 leave the filter in a combined stream 22. This occurring stream contains, due to the size and number of perforations 24 and the surface and size of the filter 12, certain concentrations of air 21 and

45 Rauch 20. Die Perforationen sollten etwa 9 bis etwa 20 mm vom Raucherende der Zigarette angeordnet werden, um die Verdünnung zu erleichtern. 45 Smoke 20. The perforations should be placed about 9 to about 20 mm from the smoking end of the cigarette to facilitate dilution.

Eine weitere Ausführungsform in den Fig. 6 und 7 zeigt Mittel zur Luftabgabe direkt in den Mund des Rauchers, um so da vermischt zu werden. Der Pfropfen 13 ist aus rauchundurchlässigem Material hergestellt und weist ursprünglich Ringform auf. Der Filter 12 wird wiederum in der zylindrischen Öffnung des Pfropfens 13 gehalten. Gemäss dieser Ausführungsform weist der Pfropfen 13 in seiner äusseren 55 Oberfläche mindestens eine Vertiefung oder einen Kanal 25 in Längsrichtung auf, die oder der etwas kürzer ist als die volle Länge des Pfropfens 13. Der Pfropfen 13 ist von einem luftundurchlässigen Papier 23 umhüllt, das zusammen mit dem Pfropfen 13 die (den) Körper der Kanäl(e) 25 bildet. Je-60 der Kanal 25 ist an dem dem Raucher zugewandten Ende 14 offen und durch eine Perforation 24 im umhüllenden Papier 23, das mit dem Kanal 25 zusammenfällt, mit der Atmosphäre verbunden. Die Perforation 24 ist 9 bis 20 mm von dem dem Raucher zugewandten Ende 14 entfernt angeord-65 net. Luft 21 wird in den Kanal 25 durch die Perforation 24 gezogen und tritt als vom Rauch 22" der durch Filter 12 geführt wird, getrennter Strom 22' heraus. Es ist zu bemerken, dass bei dieser Ausführungsform der Luftverdünnungsstrom Another embodiment in Figs. 6 and 7 shows means for delivering air directly into the smoker's mouth so as to be mixed there. The plug 13 is made of smoke-impermeable material and originally has a ring shape. The filter 12 is in turn held in the cylindrical opening of the plug 13. According to this embodiment, the plug 13 has in its outer surface 55 at least one depression or channel 25 in the longitudinal direction, which is slightly shorter than the full length of the plug 13. The plug 13 is enveloped by an air-impermeable paper 23, which together with the plug 13 which forms the body of the channels 25. The channel 25 is open at the end 14 facing the smoker and is connected to the atmosphere by a perforation 24 in the wrapping paper 23, which coincides with the channel 25. The perforation 24 is arranged 9 to 20 mm away from the end 14 facing the smoker. Air 21 is drawn into channel 25 through perforation 24 and emerges as stream 22 'separated from smoke 22 "which is passed through filter 12. It should be noted that in this embodiment the air dilution stream

633 421 633 421

6 6

21,22' parallel zum gesamten Zigarettenrauchstrom 20, 22" verläuft. Die Konzentration an Gasphase und teilchenförmigem Material im Endgemisch kann wiederum durch Ändern des Filterquerschnittes und der Dichte der Oberfläche sowie Anzahl und Grösse der Perforationen 24 und der Kanäle 25 eingestellt werden. 21, 22 'runs parallel to the entire cigarette smoke stream 20, 22 ". The concentration of gas phase and particulate material in the final mixture can in turn be adjusted by changing the filter cross section and the density of the surface, and the number and size of the perforations 24 and the channels 25.

In den Fig. 8 und 9 wird eine weitere Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Diese weist eine Kombination aus einem Filterteil 27 gemäss der Erfindung und einem konventionellen Filterteil 26, welche nacheinander angeordnet sind, auf, so dass der Rauch 20 mindestens einen erfindungsge-mässen Filterteil durchlaufen muss. 8 and 9 show a further embodiment of the invention. This has a combination of a filter part 27 according to the invention and a conventional filter part 26, which are arranged one after the other, so that the smoke 20 must pass through at least one filter part according to the invention.

In Fig. 8 wird ein zweiteiliges Filtermundstück 11 gezeigt, in dem ein konventioneller Filter 26 aus einem geeigneten Filtermaterial zwischen dem Stab 10 und dem reduzierten Filterteil 27 angeordnet ist. Der konventionelle Filterteil 26 hat im wesentlichen die gleiche Form und die gleiche Grösse wie der Stab 10 und den den Filter 12 mit verkleinertem Querschnitt umgebender Pfropfen 13. Das ganze 8 shows a two-part filter mouthpiece 11 in which a conventional filter 26 made of a suitable filter material is arranged between the rod 10 and the reduced filter part 27. The conventional filter part 26 has essentially the same shape and the same size as the rod 10 and the plug 13 surrounding the filter 12 with a reduced cross section

Mundstück 11 ist von Papier 18 umhüllt, so dass es als einheitliches Filterelement erscheint. Das Mundstück wird dann nach bekannten Methoden, beispielsweise mit einem Belagblättchen 23 am Stab 10 befestigt. Jeder Filterteil weist 5 eine verminderte Länge auf, so dass das Mundstück 11 die übliche Länge hat. Mouthpiece 11 is enveloped by paper 18 so that it appears as a uniform filter element. The mouthpiece is then attached to the rod 10 by known methods, for example with a covering sheet 23. Each filter part 5 has a reduced length, so that the mouthpiece 11 has the usual length.

In Fig. 9 ist ein anderer, zweiteiliger Filter dargestellt, wobei der konventionelle Filterteil 26 am Ausgangsende des verkleinerten Filterteils 27 angeordnet ist. Gemäss der Erfin-lo dung können andere, mehrteilige Filter hergestellt werden, sofern mindestens ein Filterteil gemäss der Erfindung ausgebildet ist. FIG. 9 shows another two-part filter, the conventional filter part 26 being arranged at the output end of the reduced filter part 27. According to the invention, other multi-part filters can be produced, provided that at least one filter part is designed according to the invention.

Die Erfindung betrifft auch Kombinationen von verkleinerten Filtern. Mit anderen Worten können auch zwei i5 oder mehrere Teile die gemäss der Erfindung ausgebildet sind, mit verschiedenen Querschnitten eingesetzt werden. Auch die mehrteilige Ausführung ist nicht auf Zigaretten ohne Verdünnung eingeschränkt, sondern kann mit bekannten Verdünnungsformen kombiniert werden. The invention also relates to combinations of downsized filters. In other words, two i5 or more parts which are designed according to the invention with different cross sections can also be used. The multi-part design is also not limited to cigarettes without dilution, but can be combined with known forms of dilution.

s s

2 Blatt Zeichnungen 2 sheets of drawings

Claims

633 421

2nd

PATENT CLAIMS

1. cigarette, which consists of a smoking material rod and a filter attached thereto, characterized in that the filter has a smaller cross-sectional area than the rod.

2. Cigarette according to claim 1, characterized in that the filter has a cross-sectional area which corresponds to 30 to 90% of that of the rod.

3. Cigarette according to claim 1 or 2, characterized in that the filter is in a mouthpiece which has substantially the same cross-sectional area as the rod.

4. Cigarette according to claim 1 or 2, characterized in that the filter is in a cylindrical opening which goes axially through the mouthpiece formed from smoke-impermeable material.

5. Cigarette according to claim 3, characterized in that the mouthpiece has at least one air inlet in its outer wall.

6. Cigarette according to claim 5, characterized in that the mouthpiece has at least one separate ventilation duct in the longitudinal direction for the passage of air from the inlet to the outlet end of the mouthpiece.

7. Cigarette according to claim 5, characterized in that the inlet is a plug which is porous in the radial direction and which is enclosed by an air-impermeable envelope provided with at least one opening.

8. Cigarette according to claim 4, characterized in that the mouthpiece has at least one side air inlet which extends radially into the opening.

9. Cigarette according to claim 5 or 8, characterized in that the filter for total particulate material has an effectiveness of 10 to 75 wt .-%; that the air inlet is designed to introduce air into the smoke flow with a controlled degree of dilution of 10 to 90% by volume of air, based on the total gas phase; and that the air inlet and the dimensions and effectiveness of the filter are designed so that they together form a tensile resistance of 88 to 165 mm water column.

10. Filter for a cigarette according to claim 1 in a mouthpiece, characterized by a smoke-impermeable body which has a longitudinal opening which makes up 30 to 90% of the cross-sectional area of the body and in which a filter element is located.

11. Filter according to claim 10, characterized in that the body has at least one side air inlet for the direct introduction of air into the filter element.

12. Filter according to claim 10, characterized in that it has at least one parallel to the longitudinal axis of the body separate ventilation duct for the direct introduction of air into the mouth of the smoker.