DE1792569A1 - Filter fuer Tabakrauch und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Description

Filter für Tabakrauch und Verfahren zu dessen Herstellung

Die Erfindung betrifft Filter für Tabakrauch, insbesondere, wenn auch nicht ausschließlich, eine verbesserte Filterkonstruktion, die als Filtermundstück für eine Zigarette oder als Filter in einem Zigarettenhalter verwendet werden kann, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.

Es ist bekannt, daß Tabakrauch aus komplexen Bestandteilen besteht, und sowohl einen wesentlichen Gehalt an Feststoffen als auch an Gasen hat. Der Feststoffgehalt, wozu Teer, Kohlaastoff und andere Stoffe einschließlich Nikotin gehören, wird gewöhnlich als "Gesamtteilchengehalt" bezeichnet und als Hauptquelle für die Substanzen angesehen, die für den Raucher gesundheitsschädlich sind.

Die Gase im Tabakrauch enthalten als Hauptbestandteile die gewöhnlichen Verbrennungsprodukte Kohlendioxyd und Wasserdampf, aber auch toxische Gase, Essigsäure, Schwefelwasser-

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stoff und Ammoniak und manchmal Blausäure und Kohlenmonoxyd, die alle als schädlich für den Raucher angesehen werden. Diese schädlichen Gase sind in verschiedenen Mengenverhältnissen je nach der Tabakqualität oder Tabakart anwesend, und sie geben Veranlassung zu dessen sauren Eigenschaften, da Ammoniakgase, die die einzigen basischen Gase darstellen, in sehr kleinen Mengen vorliegen. Daher wird Tabakrauch, der Gase und die Feststoffe enthält, als sauer charakterisiert.

Es wurden viele Versuche unternommen, Tabakrauch ohne Beeinträchtigung des Aromas oder des Geschmacks des Rauchs zu reinigen, insbesondere den Gesamtfeststoffgehalt zu entfernen. Diese Versuche basierten auf einer physikalischen Filtrierung des Tabakrauchs, waren jedoch nur sehr teilweise erfolgreich.

Die Erfindung betrifft einen neuen Filter, der sehr viel wirksamer als die bisher verwendeten Filter ist.

Der erfindungsgemäße Filter ist daduroh gekennzeichnet, daß er eine feste chemische Substanz enthält, die nicht toxisch i3t und alkalische Eigenschaften besitzt und die chemisch mit Bestandteilen des Tabakrauchs reagieren kann. Hierdurch wird die Entfernung schädlicher Bestandteile aus dem Tabakrauch während dessen Durchgang durch den Filter erleichtert.

Erfindungsgemäß wird weiterhin ein Filter geschaffen, der eine feste nicht toxische chemische Substanz enthält, die alkalische Eigenschaften besitzt und mit den sauren Bestandteilen des Tabakrauchs unter Bildung von Wasser im Filter reagieren kann. Durch den Durohgang des Rauchs durch

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das Wasser im Filter wird das Filtrieren des Tabakrauchs unter Entfernung schädlicher Bestandteile erleichtert.

Die Filterwirkung gemäß der Erfindung basiert grundsätzlich auf dem Gedanken, daß während des Durchgangs des Tabakrauchs durch den Filter eine chemische Änderung stattfindet. Die bisher verwendeten Filter für Tabakrauch basierten auf der physikalischen Wirkung einer Anordnung von Hindernissen, durch die der Rauch gezogen wird, und auf dßnen die Feststoffe abgelagert werden, ohne daß irgendeine Wirkung auf die schädlichen Säuren ausgeübt wird.

Der erfindungsgemäße Filter hat demgegenüber eine teils chemische und teils physikalische Wirkungsweise. Die chemische Reaktion mit den sauren Bestandteilen des Tabakrauchs ist als solche wirksam, schädliche Bestandteile aus dem Rauch zu entfernen, und ein physikalisches Filtrieren durch Wasser, das bei der chemischen Reaktion gebildet wird, erhöht die Filterwirkung ohne Rücksicht auf die Anwesenheit oder Abwesenheit üblicher Filterteile für den Tabakrauch.

Vorzugsweise wird die feste chemische Substanz, die im erfindungsgemäßen Filter verwendet wird, zwischen übliche Filterteile eingelagert, so daß die verbesserte Filterwirkung gemäß der Erfindung zusätzlich zu einer üblichen physikalischen Filtrierung stattfindet.

Ein Filter für Tabakrauch gemäß der Erfindung enthält vorzugsweise ein nicht toxisches Hydroxyd eines Elements der Gruppe II A des Periodensystems der Elemente, das mit den sauren Gasen, die im Tabakrauch vorliegen, reagieren kann bei der Temperatur, bei der der Tabakrauch durch den Raucher inhaliert wird. Calciumhydroxyd ist die chemische

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Substanz, die erfindungsgemäß bevorzugt ist, jedoch ist es möglich, daß auch Magnesiumhydroxyd oder Strontiumhydroxyd verwendet werden, obwohl diese beiden Substanzen wesentlich teuerer als Calciumhydroxyd sind und in ihrer Filterwirkung nicht so wirksam wie Calciumhydroxyd sind.

Es wurde gefunden, daß die Wirksamkeit des Filters gemäß der Erfindung durch die Auswahl bestimmter Korngrößen der verwendeten chemischen .Substanz erhöht wird, und es wurden die besten Ergebnisse durch Verwendung von Caloiumhydroxydteilchen einer Größe erzielt, die durch ein Sieb der Maschenweite 0.25 mm durchgehen und von einem Sieb der Maschenweite 0.177 mm zurückgehalten werden, entsprechend einer Siebmaschenzahl 60 bis 80 nach A.S.T.M.

Erfindungsgemäß wird die bevorzugte chemische Substanz, die in dem Filter verwendet wird, nämlich das Calciumhydroxyd des genannten Teilchengrößenbereichs, dadurch erhalten, daß reiner weißer Marmor, der ein kompaktes kristallines Calciumkarbonat ist und als solcher in der Natur vorkommt, allmählich über eine Zeitspanne von vier bis fünf Stunden von Raumtemperatur bis auf eine Temperatur von 100O⁰C erhitzt wird, bei welcher Temperatur die Substanz eine Stunde gehalten wird. Vorzugsweise wird das Erhitzen in einem elektrischen Ofen durchgeführt. Das erhaltene reine Calciumoxyd wird auf Normaltemperatur in einem Exsiccator abgekühlt und anschließend mit einer kleinen Menge Waseer vermischt, die zur Bildung einer Paste ausreicht, und anschließend etwa eine Stunde bei HO⁰C getrocknet. Das Material, das nach dem Trocknen der Paste erhalten wird, ist eine besonders behandelte Form von gelöschtem Calciumhydroxyd, und dieses Material, das ein

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weißes amorphes Pulver darstellt, wird durch. Fraktionierungssiebe gegeben, um die Teilchen, die im Bereich einer Teilchengröße von 0.25 mm bis 0.177 mm (Siebmaschenzahl 60 - 80 nach A.S.T.M.) liegen, auszusortieren.

Die Menge des besonders behandelten gelöschten Oalciumhydroxyds, die in den Filter eingearbeitet wird, hängt vom Tabak ab, der geraucht wird. Die Wirkungsweise des Filters wird im folgenden geschildert, wobei vorgesehen ist, daß die chemische Substanz, vorzugsva.se gelöschtes Galciumhydroxyd der genannten Teilchengröße, zwischen übliche Filterteile gepackt ist, obwohl in der vorgenannten Beschreibung diese üblichen FiIterteile nicht genannt werden.

Der Tabakrauch, der durch den Filter gezogen wird, trägt Feststoffe in einer Menge, die von der Gasgeschwindigkeit abhängt, die durch die Saugwirkung hervorgerufen wird, die der Raucher ausübt, und die von der Gesamtdichte des Tabakrauchs abhängt, die eine Suspendierung des Gesamtteilchengehalts und dessen Mitreißen durch den Tabakrauch bestimmt. Wenn der Durchgang des Rauchs durch den Filter durch gelöschtes Galciumhydroxyd erschwert wird, wird die Geschwindigkeit des Tabakrauchs vermindert,und es tritt eine erste Ablagerung des Gesamtteilchengehalts auf.

Der Tabakrauch enthält jedoch Wasserdampf und in Gegenwart dieses Wasserdampfes reagieren die Calciumhydroxyd-Teilchen auf dem Filter mit den sauren Gasen, die ebenfalls im Rauch vorliegen. Die Reaktion ist die übliche Reaktion einer Säure und einer Base, die das Calciumsalz der Säure sowie Wasser ergibt.

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Bas bei der chemischen Reaktion gebildete Wasser sammelt sich im Filter als flüssige Schicht auf den Caloiumhydroxyd-Teilchen an und folglich muß der Tabakrauch, der durch den Filter geht, durch diese flüssige Schicht durchgehen. Bs wird gefunden, daß der duroh die flüssige Wasserschicht durchgegangene Tabakrauch ein milder, frischer und angenehmer Rauch ist, der durch den Raucher inhaliert wird.

Während des Durchgangs des Tabakrauohs durch die Wasserschicht auf den Calciumhydroxyd-Teilchen im Filter werden Verbindungen wie Ammoniak und Nikotin teilweise im Wasser gelöst. Die anwesende Wassermenge ist vergleichsweise klein, und daher ist auch die Menge des Nikotins und Ammoniaks, die gelöst ist, ebenfalls klein. Da jedoch diese Verbindungen nur einen sehr kleinen Mengenanteil des Gesamtgehalts des Tabakrauchs darstellen, werden diese Verbindungen dadurch wirksam entfernt, daß sie in dem chemisch im Filter gebildeten Wasser gelöst werden.

Die sauren Gase, nämlich Essigsäure, Schwefelwasserstoff und dgl.,werden vom Tabakrauch durch die chemische Reaktion im Filter gemäß der Erfindung entfernt, und die Ammoniumgase werden dadurch entfernt, daß sie gelöst werden. Diese Gase stellen die Gase größerer Dichte aus dem Tabakrauch dar, und wenn sie entfernt sind, wird die Dichte des Tabakrauchs erheblich vermindert. Der Dichteabfall des Tabakrauchs, der somit stattfindet, stellt eine Verminderung der Dichte dar, die zum Mitreißen der feststoffe fähig ist, bis auf einen Dichtegrad, der die Feststoffe nicht mehr tragen kann. Im Filter findet daher eine Sedimentation statt, wobei ein sehr großer Mengenanteil des gesamten Feststoffgehalts abgelagert wird·

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Zusätzlich zur chemischen Reaktion und zur Sedimentation, die durch die Verminderung der Geschwindigkeit und der Lichte des Tabakrauchs veranlaßt werden, hat das Durchziehen des Tabakrauchs durch die Wasserschicht, die sich im Filter bildet, einen physikalischen Filtrierungseffekt auf die Feststoffe. Eine Art von Kohäsionswirkung auf der Oberfläche hält die Feststoffe im Wasser fest, das im Filter gebildet wird, insbesondere auf den Teilchen von CaI-ciumhydroxyd.

Es wird gefunden, daß ein Filter mit dem wie oben hergestellten Calciumhydroxyd einen sehr hohen Prozentsatz (in manchen Fällen bis zu 90 $>) des Gesamtfeststoffgehalts, der schädlichen Gase und des Nikotins aus dem Tabakrauch entfernt, ohne daß das Aroma und der Geschmack des Tabakrauchs beeinträchtigt werden, Es wird ebenso gefunden, daß Tabakrauch, der durch efß/erfindungsgemäßen Filter durchgegangen ist, eine stark verminderte Azidität besitzt, wie durch Versuche bestätigt wird, bei denen verschiedene Indikatoren, wie Methyl rot, Methyl orange usw., verwendet werden, was zeigt, daß die sauren Bestandteile des ursprünglichen Rauchs in sehr hohem Maße entfernt worden sind.

Versuche haben gezeigt, daß bei einer Verminderung der Teilchengröße der Caloiumhydroxyd-Teilchen, die im erfindungsgemäßen Filter verwendet werden, auf den bevorzugten Teilchengrößenbereich von 0.25 bis 0.177 mm die Wirksamkeit des Filters erhöht wird. Wenn jedoch die Teilchengröße des Calciumhydroxyds weiter vermindert wird, so daß Teilchen vorliegen, die durch ein Sieb der Maschengröße 0.177 mm durchgehen, neigt das Filter zur Verstopfung und ist nicht annähernd so gut brauchbar.

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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Filtrierverfahren für Tabakrauch geschaffen, wobei der Hauptstrom der Gase aus dem Tabakrauch, die sauer sind und Wasserdampf enthalten, mit einer nicht toxischen alkalischen
Substanz in Körnerform in Berührung gebracht und damit umgesetzt wird, wodurch neutrale Substanzen und Wasser gebildet werden, wobei das Wasser eine Ummantelung auf den Körnern bildet und andere im Tabakrauch vorliegende Verbindungen löst, wodurch die Dichte der gasförmigen Komponenten
des Tabakrauchs hinreichend vermindert wird, damit erhebliche Ablagerung der Peststoffe im Tabakrauch im Filter auf
der alkalischen Substanz verursacht wird.

Es ist bevorzugt, einen erfindungsgemäßen Filter in einer
Zigarettenspitze zu verwenden, wobei jedoch ebenfalls im
Erfindungsbereich die Verwendung des Filters als Teil
eines Filtermundstücks einer Zigarette vorgesehen ist.

Patentansprüche s

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Claims (8)

_ 9 _ JIMS69 Patentansprüche :

1. Filter für Tabakrauch, dadurch gekennzeichnet, daß es eine feste chemische Substanz enthält, die nicht toxisch ist, alkalische Eigenschaften besitzt und chemisch mit den Bestandteilen des Tabakrauchs reagieren kann.

2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es eine nicht toxische chemische Substanz mit alkalischen Eigenschaften enthält, die mit den sauren Bestandteilen des Tabakrauchs unter Bildung von Wasser reagieren kann, wobei der Tabakrauch durch das Wasser im Filter durchgeleitet wird.

3. Filter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die feste nicht toxische chemische Substanz zwischen übliche Filterteile eingelagert ist.

4. Filter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die feste nicht toxische chemische Substanz ein Hydroxyd eines Elements der Gruppe II A des Periodensystems der Elemente ist.

5. Filter nach Anspruch 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die feste nicht toxische chemische Substanz Calciumhydroxyd ist.

6. Filter nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die feste nicht toxische chemische Substanz eine Teilchengröße entsprechend einer Siebmaschenweite von 0.25 mm bis 0.177 mm (Siebmaschenzahl 60 - 80 nach A.S.T.M.) besitzt.

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7. Verfahren zur Herstellung des Filters nach Anspruch 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man reinen weißen Marmor allmählich auf eine Temperatur von 1QOO⁰C erhitzt, den erhitzten Marmor wenigstens eine halbe Stunde auf 100O⁰C beläßt, das gebildete Calciumoxyd auf Normaltemperatur in einem Exsiccator abkühlt, das abgekühlte Calciumoxyd mit einer ausreichenden Menge Wasser vermischt, daß eine Paste gebildet wird, die Paste bei einer Temperatur von etwa HO⁰C ungefähr eine Stunde trocknet, aus dem erhaltenen gelöschten Calciumhydroxyd die Teilchen aussiebt, die im Bereich einer Teilchengröße entsprechend einer Siebmaschenweite von 0.25 mm bis 0.177 mm (Siebmaschenzahl 60 80 nach A.S.T.M.) liegen und die ausgesiebten Teilchen in ein Filter einbringt, durch das Tabakrauch durchgeleitet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man die ausgesiebten Teilchen zwischen übliche Filterteile einbringt.