DE1922393A1 - Drei-Komponenten-Tabakrauchfilter - Google Patents

Description

DIPL.-INQ. H. STEHMANN DIPL.-PHYS. DR. K. SCHWEiNZER 1ssenwe?n8tra8se«-«

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I υ ^ Z O υ O POSTSCHECKKONTO: NÜRNBERG ί70Μ

Nürnberg, den 30.4.6 18A7

British American Tobacco Company Ltd., Westminster House 7, Millbank, London, S.W.I, England

"Drei-Komponenten-Tabakrauchfilter"

Die Erfindung betrifft Drei-Komponenten-Tabakrauchfilter mit zwei oder mehr Filterabschnitten, insbesondere für Zigaretten, Zigarren und ähnliche Rauchartikel.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, derartige Filter so auszugestalten, daß sie bei einfachem Aufbau besonders gute Filtereigenschaften aufweisen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Filter der oben dargestellten Art gelöst durch die Kombination eines absorbierenden Abschnittes, eines wässerigen Anfeuchtungsmittels und eines schwach absorbierenden Abschnittes.

Das Anfeuchtungsmittel besteht aus Wasser oder einem anderen wässerigen Medium, das während des Rauchens dazu dient, die Wirkung des Filtermaterials, insbesondere desjenigen des absorbierenden Abschnittes mit dem zusammen es verwendet wird, oder bei dem es als automatisierender oder geschmacksverbessernder Wirkstoff verwendet wird, zu verbessern. Es kann sich um eine Lösung oder Suspension eines solchen Wirkstoffes oder Aromastoffes handeln.

Der absorbierende Abschnitt besteht vorteilhafterweise aus einem in hohem Maße wasserabsorbierenden Material, wie z.B.

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Papier oder Papierwatte. Der schwach absorbierende Abschnitt

besteht vorteilhafterweise aus einem im wesentlichen nicht ^;

absorbierenden faserigen oder fadenförmigen Material, wie z.B. i

Zelluloseazetat oder einem im wesentlichen nicht absorbierenden '

Schaumstoff. ,

Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel, besteht der Filter lediglich aus zwei Abschnitten, wobei die Anfeuchtungsmittel in das Material des absorbierenden Abschnittes eingebracht sind oder in anderer Weise von diesem getragen werden. Die Anfeuchtungsmittel bestehen aus in hohem Maße hygroskopischer Substanz, wie z.B. Lithiumchlorid, Glyzerin, Wasser oder anderen wässerigen Medien, so daß der absorbierende Abschnitt sich selbst feucht hält, wodurch gute Filtereigenschaften gewährleistet sind.

Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel mit drei Abschnitten ist das Anfeuchtungsmittel in einem gesonderten Abschnitt enthalten, der vorzugsweise zwischen dem absorbierenden und dem schwach absorbierenden Abschnitt angeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Filters ist das Anfeuchtungsmittel, d.h. Wasser oder eine wässerige Lösung einer die Filtere&genschaften oder den Geschmack verbessernde Substanz, in flüssiger Form in einem flüssigkeitsdichten, aufbrechbaren Behälter enthalten. Dieser gesonderte Abschnitt besteht daher oder enthält eine flüssigkeitsdichte Kapsel oder Kapseln, oder Gruppen von Kapseln, die das Anfeuchtungsmittel in flüssiger Form enthalten und die durch auf diesem gesonderten Abschnitt ausgeübten Fingerdruck aufbrechbar sind. Dieser gesonderte Abschnitt kann vorteilhafterweise auch ein absorbierendes Material, wie z.B. Papier oder Papierwatte aufweisen, das die Kapsel oder Kapseln umgibt oder einbettet, oder in das das flüssige Anfeuchtungsmittel aufgesaugt ist.

Bei diesem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Filters gibt ein Aufbrechen der Kapsel oder Kapseln das flüssige An-

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feuchtungsmittel frei, das vorzugsweise von dem Material des absorbierenden Abschnittes aufgesaugt wird. Selbst wenn reines Wasser in dieser Art gewöhnlichem Tabakrauchfilterpapier züge- : setzt wird, verbessert diese Maßnahme die selektiven Filtereigen* schaften des Papiers bezüglich der flüchtigen Bestandteile der Dampfphase des Rauches,

Eine besonders wirksame Filterung kann erreicht werden durch Behandlung des Materials des absorbierenden Abschnittes mit Zusätzen, wie Polyäthylenimin und/oder Zinkazetat, die eine filterungsverbessernde Wirkung zeitigen. Ein solcher Zusatz kann alternativ oder zusätzlich in das flüssige Anfeuchtungsmittel eingegeben werden oder dem absorbierenden Material des gesonderten Abschnittes zugefügt werden. Wenn Filterpapier mit einem solchen Zusatz behandelt worden ist, der eine bekannte selektive Wirkung auf die flüchtigen Bestandteile des Rauches ausübt, bewirkt der Zusatz von Wasser zu dem Papier eine außerordentlich stark spürbare Verbesserung dieser selektiven Wirkung. Gleichermaßen können entsprechend den vorbeschriebenen Möglichkeiten geschmacksverbessernde Substanzen zugefügt werden.

ι Die in einer solchen Kapsel oder solchen Kapseln verwendete

: Menge Wasser oder wässeriges Medium hängt ab von den Anforderungen an den einzelnen Rauchartikel. Im Fall einer herkömmliehen Zigarette, wurde festgestellt, daß ungefähr 50 mg eine ausgezeichnete Wirkung herbeiführen. Ein höherer Gehalt von beispielsweise 100 oder I50 mg ist nur vorteilhaft im Hinblick auf die Ausscheidung von stärker flüchtigen Bestandteilen. Für die Erfordernisse der Praxis, wird ein Bereich von 10 bis 500 mg

, bevorzugt.

Bei allen oben dargestellten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Filters bildet der schwach absorbierende Abschnitt den mundseitigen Abschnitt des Filters, während der absorbierende Abschnitt am anderen Ende des Filters, also tabakseitig, angeordnet ist.

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Die Herstellung der erfindungsgemäßen Filter veranschaulichende Beispiele werden im nachfolgenden zusammen mit experimentell bei solchen Filtern ermittelten Filterungsresultaten genauer beschrieben:

Beispiel I;

Absorbierende Filterabschnitte werden durch Aufsprühen einer Lösung von Lithiumchlorid auf Tabakrauchfilterpapier, wie es unter der Typenbezeichnung "Myria" bekannt ist, vorbereitet, wobei ein Gewichtsanteil Lithiumchlorid von 40 % !bezogen auf das Gewicht des ursprünglichen Papiers aufgebracht worden ist. Das solchermaßen behandelte Papier wurde dadurch ins Gleichgewicht gebracht, daß es der Umgebungsfeuchtigkeit ausgesetzt wurde. Anschließend wurden Filterstäbe daraus gebildet, die in Abschnitte von 15 mm Länge zerschnitten wurden. Durch Analyse wurden Gewichtsanteile von 39,4 % Lithiumchlorid und 38 % Wasser ermittelt.

Diese Abschnitte wurden an Filterzigaretten angebracht, wobei am mundseibigen Ende eines jeden Filters ein 15 mm langer nicht absorbierender Abschnitt aus Zelluloseazetat mit einem Fadenfeinheitsgrad von 8 denier und einem Gesamtfeinheitsgrad des Abschnittes von 48 000 denier vorgesehen war, wobei der aus Papier bestehende Abschnitt tabakseitig angeordnet wurde. Die Zigaretten wurden unter Verwendung einer Rauchmaschine geraucht mit einem Zug pro Minute von 2 Sekunden Dauer und 35 ml Volumen. Die von dem Filter zurückgehaltenen Tabakrauchbestandteile sind in Tabelle I dargestellt.

Beispiel II;

Filterabschnitte wurden wie in Beispiel I präpariert mit der Ausnahme, daß das Papier durch Zusatz von 10 Gewichtsprozenten bezogen auf das Ursprungsgewicht des Papieres - Polyäthelenimin vorbehandelt worden war. Nach Erreichen des Gleichgewichts-Zustandes ergab eine Analyse, daß die Papierabschnitte 10 Gewichts prozent Polyäthylenimin, 39*4 Gewichtsprozent Lithiumchlorid und

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38 Gewichtsprozent Wasser enthielten. Die Filter wurden fertiggestellt, an Zigaretten angebracht und wie in Beispiel I geraucht. Die Verhältnisse der in den Filtern zurückgehaltenen Tabakrauchbestandteile wurden bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle I dargestellt.

	p^etrockn.Teer	III:	Tabelle I	36	Aldehyde	Zyanwasserstoff
	41		55	17	59
Filter	63			55	81
Beisp.I
II	zurückgehaltene Bestandteile
Beispiel	Nikotin Phenole
	32
	6?

Filterabschnitte wurden wie in Beispiel I ausgerüstet mit der Ausnahme, daß Magnesiumchlorid anstelle von Lithiumchlorid verwendet wurde. Nach Herstellung des Gleichgewichts ergab eine Analyse, daß die Abschnitte 40 Gewichtsprozent Magnesiumchlorid und 45 Gewichtsprozent Wasser enthielten. Anschließend wurden Filterzigaretten damit versehen und wie in Beispiel I geraucht. Die Verhältnisse der zurückgehaltenen Rauchbestandteile sind in Tabelle II dargestellt. j

Beispiel IV: '

Filterabschnitte wurden wie in Beispiel II ausgerüstet mit der ;

Ausnahme,-daß Magnesiumchlorid anstelle von Lithiumchlorid ver- ; wendet wurde. Nach Herstellung des Gleichgewichts ergab eine Analyse, daß die Abschnitte 10 Gewichtsprozent Polyäthylenimin, 40 % Magnesiumchlorid und 45 % Wasser enthielten. Zigaretten wur-j

den mit diesen Filtern versehen und wie in Beispiel I geraucht. ;

Die Verhältnisse der zurückgehaltenen Rauchbestandteile sind ■ in Tabelle II dargestellt.

Tabelle II

zurückgehaltene Bestandteile Filter getrockn.Teer Nikotin Phenole Aldehyde Zyanwasserstoff Beisp.III 12 13 15 10 weniger als 10 " IV 41 42 30 49 67

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Beispiel V;

Filterstücke wurden ausgerüstet, die aus drei Abschnitten bestanden, und zwar aus einem Endabschnitt von 15 nun Länge bestehend aus Tabakräuchfilterpapier, das unter der Typenbezeichnung "Myria" bekannt ist, einem mittleren Abschnitt, der eine 50 mg Wasser enthaltende versiegelte Kapsel enthielt, die aus einem 7 mm langen plastischen Polyvinylchloridrohr von 6,7+0*1 mm Außendurchmesser besteht, das an jedem Ende mit einem mürben Harz auf Kollophoniumbasis versiegelt ist, wie es unter der Bezeichnung "Pioneer E 15 Harz" von der Firma Frederick Boehm Ltd. geliefert wird, und einem Endabschnitt bestehend aus einem 15 mm langen Zelluloseazetatfilter mit einem Fadenfeinheitsgrad von 8 denier und einem Gesamtfeinheitsgrad des Abschnittes von 48 000 denier.

Beispiel VI:

Es wurden Filter wie in Beispiel V hergestellt mit dem Unterschied, daß die versiegelten Kapseln 100 mg Wasser enthielten.

Beispiel VII:

Filter wurden hergestellt wie in Beispiel V mit dem Unterschied, daß die versiegelte Kapsel I50 mg Wasser enthielt.

Die Filter gemäß den Beispielen V - VII wurden an Zigaretten angefügt, wobei die Papierabschnitte tabakseitig angeordnet wurden und nachdem das Wasser durch Zerbrechen der versiegelten Kapsel durch Fingerdruck freigegeben worden war, wurden die Zigaretten in der in Beispiel I beschriebenen Weise geraucht. Die Verhältnisse der von den Filtern zurückgehaltenen Rauchbestandteile sind so, wie sie durch Analyse bestimmt wurden, in Tabelle III dargestellt, die zum Vergleich auch Ergebnisse bringt, die mit einfachen, kein Wasser enthaltenden Filtern erhalten wurden.

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	weniger als	Wassermenpce	£0	pro	Filter (mp;)
Tabelle III		0	45	100	150
zurückgehaltene Bestandteile	weniger als	42	41	40	35
(£)		42	48	40	34
		48	64	48	48
getrockneter Teer		49	11	64	64
Nikotin		10	42	16	21
Phenole		22	12	43	44
Säuren	10		17	25
Aldehyde
Zyanwasserstoff
Hydrogensulfid
Beispiele VIII - X:

Filter, einschließlich Vergleichsfilter wurden für die Beispiele V - VII vorbereitet mit dem Unterschied, daß der Papierabschnitt so vorbehandelt wurde, daß er 10 Gewichtsprozent Polyäthylenimin bezogen auf das Ursprungsgewicht des Papiers enthielt. Zigaretten wurden mit diesen Filtern versehen und in der Art geraucht, wie · sie für die Beispiele V - VII beschrieben ist. Die Ergebnisse, wie sie sich für die stärker flüchtigen Bestandteile des Rauches ' ι darstellen sind in Tabelle IV dargestellt.

Tabelle IV
zurückgehaltene Bestandteile Wassermenge pro Filter (mg)

0	52	100	150
15	70	82	82
65	83	86	89
17	52	76	90

Aldehyde

Zyanwasserstoff Hydrogensulfid

Die Tabellen III and IV zeigen an, daß bezüglich der weniger flüchtigen Bestandteile des Rauches, d.h. Teer, Nikotin, Phenole und Säuren, bereits eine Spur Wasser, d.h. 50 mg, eine maximale Wirkung herbeiführt, die durch größere Waseermengen nicht ver-

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bessert wird. Bezüglich der flüchtigeren Bestandteile, Aldehyde und Hydrogensulfide und im geringerem Umfang auch bezüglich der Zyanwasserstoffe ergeben steigender Wassergehalt eine steigende Abscheidung, insbesondere wenn als Zusatz PoIyäthylenimin gleichermaßen wie auch Wasser vorhanden ist.

Außer Polyäthylenimin sind Zinkazetat, Natriumcarbonat und Trinatriumphosphat noch weitere filterungsverbessernde Zusätze, ! die dem Papierabschnitt hinzugefügt oder dem in dem brechbaren ' oder aufbrechbaren Abschnitt enthaltenden Wasser zugesetzt i werden können. Zweckmäßigerweise geht die Konzentration bis zu 15 % des Gewichtes des Papierabschnittes und liegt vorteil- ; hafterweise zwischen 5 und 10 %.

Beispiel XI;

in einem weiteren Beispiel ergibt der Vergleich von Rauch, der beim Rauchen von Zigaretten durch ähnliche, einen mit 5 Gewichts-! Prozent Zinkazetat behandelten Papierabschnitt enthaltenden Filter mit und ohne Zusatz von 100 mg Wasser entsteht, die , folgenden Ergebnisse: j

zurückgehaltene Bestandteile

Aldehyde Zyanwasserstoff Hydrogen-i

sulfid

ohne Wasserzusatz weniger als 10 62 21

mit Wasserzusatz 19 88 95 \

Bei dem aus drei Abschnitten bestehenden Filter können die Kapseln Jede geeignete Form aufweisen, z.B. zylindrische, kugelige oder eiförmige Form und die Flüssigkeit kann auf verschiedene Art und Weise eingekapselt sein:

Die Kapseln können aus dünnwandigem flexiblen oder halbflexiblen Rohr hergestellt werden, das an den Enden durch ein mürbes

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Harz, wie es in den obigen Beispielen beschrieben wurde, verschlossen ist. Das Rohr besteht zweckmäßigerweise aus plastischem Material, wie z.B. Polyvinylchlorid, Polystyrol, Polyäthylen oder Polypropylen. Es kann den gleichen Außendurchmesser wie die anderen Filterabschnitte aufweisen und eine glatte oder geriffelte Oberfläche haben. Das Versiegeln der Enden kann mittels einer brechbaren Wachskomposition, wie z.B. einer Mischung aus paraffinartigen mit Polyäthylen vermischten Wachsen, erfolgen, wobei zweckmäßigerweise die Waohskomposition von der Firma Campbell Technical Waxes Ltd. verwendet wird.

Eine andere Art der Endversiegelung kann mittels eines breohbaren Films erfolgen, wie er beispielsweise als klarer, klebender, zeUuloseartlger Streifen unter der geschützten Bezeichnung "Scotch" von der Firma Minnesota and Mining Manufacturers Ltd. vertrieben wird. Die Versiegelungen können aus Kombinationen von Materialien bestehen, z.B. aus einer flexiblen Kunststoffkappe mit einer zentrischen öffnung, die mit einem brechbaren Harz oder Wachs verschlossen ist. Es kann lediglich ein Ende eine vollständig brechbare Kappe aufweisen, während das andere Ende in anderer geeigneter Weise verschlossen ist usw.

Eine Kapsel kann vollständig aus Harz oder Wachs hergestellt sein und die Flüssigkeit enthalten. Eine solche Kapsel kann aus Wachs mittels Sintern hergestellt werden, was die Herstellung eines Behälters von genau reproduzierbaren Abmaßen erlaubt. Dieser Behälter kann mittels einer Wachs-Polyäthylen-Komposition vollständig versiegelt werden.

Alternativ kann eine Kapsel einen Aufbau mit wasserbeständigen Gelatinewandungen aufweisen mit einem Inhalt, der mindestens 10 Gewichtsprozent Glyzerin in einem wässerigen Medium enthält.

Als weitere Alternative kann das wässerige Medium in den Zellen eines brüchigen Schaums oder'eines zelligen Materials enthalten sein. Ein geeigneter Schaum kann durch Verrühren einer Mischung

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einem Gewichtsteil geschmolzenen Paraffins und zwei Gewichtsteilen Wasser erhalten werden* Durch langsames Abkühlen bildet der stabile Schaum ein geschmeidiges Gel, das zu Filterstäben vergossen und anschließend zu Filterabschnitten zerschnitten werden kann. Herkömmliche Polymere von niedrigem Molekulargewicht, z.B. niedermolekulares Polystyrol, kann anstelle von j Wachs verwendet werden. |

Aus thermoplastischem Material, wie z.B. Polyäthylen oder Polystyrol, bestehende Folien ktfcinen zu Behältern verformt werden, die dann als Kapseln verwendet werden können. Nach dem -Füllen können sie mit Harz oder Wachs versiegelt werden, wie vorstehend beschrieben worden ist. Die eingekapselte Flüssigkeit kann, wenn es für zweokmäBig erachtet wird, von ebenfalls j in den Kapseln eingeschlossenem Rauchfiltermaterial aufgesaugt sein.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sie umfaßt auoh alle Teil- und Unterkombinatiy onen der beschriebenen Merkmale und Maßnahmen. !

- Ansprüche -

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Claims (14)

1. Ansprüche

   - η

   I/ Ij/Drel-Komponenten-Tabakrauchfliter mit zwei oder mehr Filter- !^schnitten, gekennzeichnet durch die Kombination eines absorbierenden Abschnittes, eines wässerigen Anfeuchtungsmittels und eines schwach absorbierenden Abschnittes.
2. 2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der absorbierende Abschnitt aas Papier, Papierwatte oder dergleichen besteht.
3. 3. Filter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der schwach absorbierende Abschnitt aus faserigem oder fadenförmigem Material oder aus Schaumstoff besteht,
4. 4. Filter nach Anspruch J5, gekennzeichnet durch Zelluloseazetat als faseriges oder fadenförmiges Material.
5. 5. Filter nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, ! daß die Anfeuchtungsmittel von dem Material des absorbierenden Abschnittes getragen werden.
6. 6. Filter nach einem der Ansprüche 1-5* dadurch gekennzeichnet, daß die Anfeuchtungsmittel aus einer hygroskopischen Substanz und Wasser oder einem anderen wässerigen Medium bestehen.
7. 7. Filter nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch Lithiumchlorid als hygroskopische Substanz.
8. 8. Filter nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anfeuchtungsmittel in einem gesonderten, vorzugsweise zwischen dem absorbierenden und dem schwach absorbierenden Abschnitt angeordneten Abschnitt angeordnet sind.
9. 9. Filter nach einem der Ansprüche 1-4 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anfeuchtungsmittel in flüssiger Form in einem flüssigkeitsdichten, aufbrechbaren Behälter enthalten sind.

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10. 10. Filter nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß dei· gesonderte Abschnitt aus einer oder mehreren flüssigkeitsdichten Kapseln besteht oder solche enthält, die das Anfeuchtungsmittel enthält bzw. enthalten und die durch Fingerdruck aufbrechbar 1st bzw. sind.
11. 11. Filter nach einem der Ansprüche 8 - 10, dadurch gekennzeichnet, daß der gesonderte Abschnitt zusätzlich Papier, Papierwatte oder dergleichen als absorbierendes Material enthält.
12. 12. Filter nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichriet, daß das Material des absorbierenden Abschnittes mit PoIyäthylenimin, Zinkazetat, Natriumcarbonat und/oder Trinatriumphosphat oder dergleichen zur Verbesserung der Filtereigenschaft behandelt worden ist.
13. 13. Filter nach einem der Ansprüche 9-12, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter aus einer harzversiegelten Kapsel besteht.
14. 14. Filter nach einem der Ansprüche 9 - 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter vollständig aus Wachs besteht.