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Filterkörper zur Filterung von Tabakrauch Die Aufgabe eines Tabakrauchfilters
ist darin zu sehen, den Rauch von Bestandteilen zu befreien, welche nach herrschender
Ansicht gesundheitsschädlich sind, insbesondere also Nikotin und teerige Bestandteile,
ohne jedoch den Aromawert des Zigarettenrauchens zu schmälern. Erwünscht wäre sogar
eine Verbesserung des Geschmackwertes, und es ist in diesem Zusammenhang auch bekannt,
das Filter mit aromatischen Zusätzen zu versehen, z. B. Menthol. Ein ideales Erfordernis
eines Tabakrauchfilters ist demnach eine in gewisser Hinsicht selektive Wirksamkeit,
und eine weitere Forderung, die an ein richtig wirkendes Tab@akrauchfilter gestellt
werden muß, besteht darin, daß der Durchströmungswiderstand, den das Filter dem
Rauch entgegensetzt, nicht ungebührlich hoch werde und daß das Filter keine Teilchen
seiner Substanz, aus der es besteht, nach außen abgeben darf. Vom Gesichtspunkt
der Herstellung ist zu fordern, daß das Filtermaterial hinreichend billig sein und
sich leicht verarbeiten lassen soll.
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Viele der bekanntgewordenen Tabakrauchfilter stellen Körper aus einem
faserigen Material mit oder ohne Imprägnierung vor. Als Fasermaterial wurden Baumwoll-
oder synthetische oder verschiedene Fasern anorganischer Natur in verschiedenen
Kombinationen vorgeschlagen. An Stelle dieser Filterstoffe sind auch kapillarische
Systeme als Filterkörper bekanntgeworden, die nicht eine Unzahl von wirr durcheinanderliegenden
oder von parallelen Fasern und demgemäß verteilten Hohlräumen vorstellen, sondern
von gleichgerichteten, also parallellaufenden Kanälen. Hier sind die gewöhnlichen,
aus Krepppapier bestehenden Filter zu nennen, ferner synthetische Gebilde auf Cellulosebasis.
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Die Filter sind entweder fest in das Mundstück der Zigarette eingebaut,
oder sie bilden eigene Körper, die man in eine Zigarettenspitze einsetzen kann.
Hierher gehört auch die sogenannte Raucherwatte, eine imprägnierte Baumwollwatte,
von der der Raucher jeweils kleine Teilmengen in seine zu diesem Zweck zerlegbare
.Spitze einsetzt.
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Für die fabrikmäßige .Herstellung von vorgeformten Filtern der hier
interessierenden Art kommt der Frage Bedeutung zu, mit welchem Filtervolumen und
welcher Filterdichte ein bestimmtes Adsorptionsmaß erreicht werden kann. Es ist
erwünscht, mit einem möglichst kleinen Filterkörper, der aus einem billigen und
leicht zu verarbeitenden Material bestehen soll, ein optimales Adsorptionsvermögen
zu erzielen, wobei die sonstigen vorhin genannten Forderungen bestehenbleiben. Es
ist ersichtlich, daß diese Aufgabe immer nur in Kompromißform gelöst werden kann.
Es ist bereits bekannt, ein Filter für Tabakrauch aus einem Gemenge von dünneren
organischen Fasern und wesentlich stärkeren mineralischen Fasern herzustellen, wobei
die letzteren in überwiegender Menge vorhanden sein sollen, und zwar als Zusatz,
um dem Filter Beständigkeit zu verleihen und den dazwischenliegenden dünneren organischen
Fasern zu ermöglichen, ihre Adsorptionsfunktion auszuüben.
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Die vorliegende Erfindung schafft insofern eine Verbesserung, als
sie dem idealen Ziel erheblich näher kommt, als dies von bekannten Filtern der Fall
ist, indem mit einer sehr geringen Menge einer sehr billigen Filtermasse, die auch
leicht verarbeitet werden kann, eine überraschend gute Wirksamkeit gewährleistet
wird. Es hat sich nämlich gezeigt, daß sehr günstige Ergebnisse erzielt werden,
wenn man den Filterkörper zur Gänze aus Gesteinswollen, insbesondere Eisenschlackenwolle
entsprechend herstellt.
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Mineralische Fasern sind in der Herstellung von Filtern für Tabakrauch
als Zusatzstoffe bekannt. So werden z. B. in einem solchen Filter, das aus vollsynthetischen
sehr dünnen Fasern und einer überwiegenden Menge von wesentlich größerem Durchmesser
besteht, auch mineralische Fasern als Streckungsmittel verwendet. Nach einem anderen
Verfahren, das darauf hinausläuft, das Filter aus thermoplastischen, untereinander
verschweißten Fasern eines Materials herzustellen, das befähigt ist, eine ihnen
erteilte elektrische Ladung zu bewahren, sind Mineralwollefasern ebenfalls als Zusatz
bekannt, wieder um den Verbrauch an Kunststoffasern zu vermindern.
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Im Wege praktischer Vergleichsversuche konnte gezeigt werden, daß
ein erfindungsgemäßes, d. h. aus
Eisenschlackenwolle bestehendes
Filter ein Adsorptionsvermögen besitzt, das erheblich über jenem liegt, wie es mit
den üblichen marktgängigen Krepppapier- oder Faserfiltern erreicht werden kann,
und zwar beträgt die mögliche Erhöhung der Adsorption an auszufilternden Bestandteilen
des Rauches nach belieben 80 bis 2001/o, ohne daß das Aroma des Tabaks wesentlich
und die Durchströmungsfähigkeit des Rauches überhaupt beeinträchtigt werden, es
sei denn, daß man bei insbesondere fortschreitender Adsorption eine Wandlung des
Geschmacks in Richtung zu einer Milderung aller scharfen Komponenten als eine Beeinträchtigung
ansehen will. Eine weitere Steigerung der Adsorptionsfähigkeit ist möglich, doch
nur zu Lasten der Durchströmungsleichtigkeit und des Geschmacks des Tabaks.
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Es ist überraschend, daß die Fachwelt die günstigen Ergebnisse, die
sich mit Filtern dieser Art erreichen lassen, nicht erkannt hat, trotzdem Mineralwollen
als Bestandteile von Tabakrauchfiltern empfohlen worden sind. Die Ursache dafür
dürfte darin gelegen sein, daß dieses Filtermaterial, wenn es als Zusatzmaterial
angewendet wird, seine Möglichkeiten nicht zu entfalten vermag.
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Das vorliegende Filtermaterial kann in jeder Form erzeugt und verwendet
werden, also nicht nur als fabrikmäßig in die Zigaretten eingebaute Filter, sondern
auch als Filterwatte, wobei der Umstand bemerkenswert ist, daß dieses Material in
einem voll ausreichenden Maße deformierbar und komprimierbar ist, ohne daß die Fasern
brechen, und daß sie für die vorliegenden Zwecke bedenklichen Staub bilden, wie
dies für Glasfadenfilter-der Fall ist, die übrigens, bei parallel verlaufenden Fasern
und der üblichen Größe des Filterkörpers keine ausreichende Filterwirkung entfalten.
Außerdem besteht die Möglichkeit der Imgrägnierung des Filters mit Stoffen verschiedenster
Art, auch an sich bekannten Imprägnermitteln. Die in diesem Zusammenhang bereits
erwähnte, an sich bekannte Imprägnierung mit wärmehärtenden Harzen, z. B. Phenolkondensationsharzen,
kann angewendet werden.
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Die Zusammensetzung von Schlackenwolle, wie sie im vorliegenden Zusammenhang
gut brauchbar ist, bewegt sich innerhalb folgender Analysenwerte:
| Fe0 ....... 0,20 bis 2,80, |
| insbesondere 0,80 bis 1,50 |
| MnO ...... 0,20 bis 15,-, |
| insbesondere 2,- bis 4,- |
| Si02 . . . . . . . 21,- bis 51,-, |
| insbesondere 30,- bis 34,- |
| A1203 . . . . . 7,- bis 30, ; |
| insbesondere 12,- bis 16,- |
| Ca0 ....... 25,- bis 47,-, |
| insbesondere 30,- bis 40,- |
| Mg0 ...... 1,- bis 16,-, |
| insbesondere 10; bis 13,- |
| K20....... 0 bis 1,50, |
| CaS ....... 0,80 bis. 6,-, |
| insbesondere 4,- bis 6,- |
alles in Gewichtsprozent Aus solchen ein Nebenprodukt der Stahlerzeugung vorstellenden
Schlacken werden Faserkörper verschiedenster Faserdicke industriell erzeugt. Für
die vorliegenden Zwecke eignen sich, wie Versuche gezeigt haben, solche, deren Faserdicke
zwischen 1,7 und 20 #t liegt.
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Von erheblichem Einfluß eines Tabakrauchfilters ist seine sogenannte
Stopfdichte. Für Filter der erfindungsgemäßen Art hat sich eine Dichte von 0,12
bis 0,40 g/cm3 als richtig erwiesen. Für eine Zigarette von normalem Durchmesser,
der bei etwa 8 mm liegt, ist ein Filterkörper einer Höhe von 3 bis 5 mm zweckentsprechend,
der ein Gewicht von 0,03 bis 0,06 g besitzt.
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Es lassen sich aus einem solchen Material die einzelnen Filterkörper
ausschneiden, und wenn es sich um dünnes bahnartiges Material handelt, kann man
die Ausschnitte noch zum eigentlichen Filterkörper zusammenrollen, wie dies für
Kreppapierfilter an sich bekannt ist. Das vorliegende Filter muß natürlich in seinem
jetzigen Entwicklungsstadium neben einem Sützungskörper verwendet werden, so z.
B. einem anderen Filterkörper aus Papier (Kreppapier). Es ist aber auch möglich,
die zur Fixierung des Filterkörpers in der Hülse der Zigarette üblichen Mittel anzuwenden.
Solche Mittel sind bekanntlich Kleben, Befestigen auf der Hülse, wobei man allerdings
eine etwas stärkere Hülse in Kauf nehmen müßte, um den Faserkörper von äußeren Druckeinwirkungen,
so z. B. Druck der Finger des Rauchers, zu schützen. In diesem Falle kann man die
nach außen weisende Seite des Filterkörpers mit einem gelochten Halter, z. B. in
Stern- oder Kreuzform, aus Papier oder einem anderen geeigneten Material abdecken,
damit Sicherheit besteht, daß der Raucher im Zuge des Aufrauchens der Zigarette
nicht allzusehr mit der Zunge mit dem Filter in Berührung kommt, denn dieses könnte
natürlich, wegen seiner höheren Adsörptionsfähigkeit gegenüber anderen Filtern,
in dem Maße, wie es sich mit Verbrennungsprodukten anreichert, einen schlechten
Geschmack annehmen.
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Wesentlich ist, daß der Rohstoff zur Herstellung erfindungsgemäßer
Filter ein mit einer Faserdicke von 1,7 bis 20 g, industriell erzeugtes Produkt
vorstellt, das aus Hochofenschlacke erzeugt wird.