DE2149768A1 - Tabakrauchfilterelement - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE DR.-ING. WOLFF, H. BARTELS, DR. BRANDES, DR.-ING. HELD

H/ 9 3

8^VMÜNCHEN22 2.3., Sept..1971 THIERSCHSTRASSE 8 TELEFON: (0811) 293297

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Reg.Nr. 123 142

Eastman Kodak Company, 343 State Street, Rochester, Staat New York, Vereinigte Staaten von Amerika

Tabakrauchfilterelement

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Die Erfindung betrifft ein Tabakrauchfilterelement, das einen porösen Filterkörper mit einer Außenwand und Stirnwänden aufweist.

Eine der Hauptaufgaben eines Tabakrauchfilters besteht darin, die Bildung von "Teer", richtiger t teilchenförmige Gesamtmasse (nachfolgend abgekürzt mit TPM), in Tabakrauch herabzusetzen. Eine weitere Aufgabe eines Tabakrauchfilters besteht darin, die Zusammensetzung des Rauches

ψ in der gewünschten Weise zu verändern, um so bestimmte Verbindungen, die in der Gasphase des Tabakrauches vorhanden sind, daraus zu entfernen. Um diesen Aufgaben gerecht zu werden, sind bereits viele Arten von Zigarettenfiltern vorgeschlagen worden. Es wurden Papier, Baumwolle und Celluloseacetatfasern und kompliziertere Anordnungen aus einzelnen Abschnitten aus einer Celluloseacetatfaser nit Aktivkohle oder Abschnitten aus Papier und einer Celluloseacetatfaser, verwendet. In den meisten dieser Zigarettenfilter hat das Filterelement praktisch den gleichen Durchmesser wie der Tabakteil der Zigarette und variiert in seiner Länge zwischen

" etwa 15 und etwa 25 mm. Die Zusammensetzung und der Aufbau dieser Filter ist im wesentlichen über den gesamten Querschnitt hinweg gleichmäßig. Der Tabakrauch durchquert den Filter von einem Ende zu dem anderen in einer Weise, die nachfolgend als "axialer Durchfluß" bezeichnet wird.

Der Druckabfall innerhalb dieses Filters wird durch das Aufbaumaterial, die Packungsdichte, die Länge und den Durchmesser bestimmt. Der Durchmesser, der für alle Zigarettenfilter nahezu der gleiche ist, ist keine wesentliche Variable

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für die Verwendung zur Erzielung der Filtration. Die Gewohnheiten und der Geschmack von Zigarettenrauchern bedingen, daß der Druckabfall innerhalb einer Zigarette bei einer Standard-Durchströmungsgeschwindigkeit von 35 mm pro 2 Sekunden Strömung etwa 76 mm Wasser nicht übersteigt. Bei einem gegebenen Material und einem gegebenen Aufbau eines Zigarettenfilters kann die Fähigkeit des Filters, TPM zu entfernen, durch Änderung der Packungsdichte und/oder der Feinheit der Faser variiert werden. Es gilt jedoch, daß der Druckabfall umso höher ist, je höher die TPM-Entfernung ist.

Es ist bekannt, daß ein Filter mit einer ausreichend großen Oberfläche in der Lage ist, praktisch die gesamte TPM bei einem annehmbaren Druckabfall zu entfernen. Ein Beispiel für einen solchen Filter ist der sogenannte "Cambridge-Filter". Dieser Filter mit einem axialen Durchfluß ist jedoch unzweckmäßig, da die geforderte Oberfläche übermäßig groß ist; d.h., die geforderte Oberfläche ist viel größer als diejenige des transversalen Querschnitts durch eine Zigarette.

Für die Herstellung von Zigarettenfiltern sind auch bereits große Bündel von gekräuselten Textilfasern, im Handel als Stränge bzw. Taue bekannt, in großem Umfange verwendet worden. Die große Mehrheit der derzeit in den Vereinigten Staaten von Amerika hergestellten Zigarettenfilter wird aus solchen Strängen bzw. Tauen hergestellt. Die Eigenschaften von Textilsträngen, die sie für diese Verwendung geeignet machen, sind z,B. folgende: (1) Sie können auf kontinuierliche Art und Weise mit sehr hohen Herstellungsgeschwindigkeiten

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zu Filtern verarbeitet werden; (2) die aus den Strängen hergestellten Filter fangen ziemlich wirksam Nikotin und Teer ab und (3) durch geeignete Auswahl der Fasern und durch Fasermodifikationen ist es möglich, bestimmte Komponenten selektiv aus dem Rauch zu entfernen.

Es sind auch bereits Zigarettenfilter hergestellt worden, die Diaphragmen, Ablenkplatten oder andere hemmende Teile aufweisen, um dadurch.den Rauch in eine andere Richtung als in die axiale Strömungsrichtung zu lenken. Zwar ist es ■ möglich, durch solche Filter die TPM in etwas größerem Ausmaß zu entfernen als mit Hilfe konventioneller Filter, jedoch ist die Herstellung solcher Filter schwierig.

Andererseits ist es bekannt, daß durch Zugabe von mehr Fasern die Oberfläche (Mantelfläche) eines konventionellen Filters zwar wesentlich erhöht werden kann, daß dadurch aber auch der Druckabfall des Filters über den praktikablen Grenzwert hinaus zunimmt.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, die Oberfläche (Mantelfläche) in einem Tabakrauchfilter zu vergrößern, ohne daß dabei gleichzeitig ein unerwünscht hoher Druckabfall auftritt.

Es wurde nun gefunden, daß diese Aufgabe dadurch gelöst werden kann, daß man den Fasern eine bestimmte physikalische Form gibt, die zu einem neuartigen Durchflußdiagramm innerhalb des Filters führt.

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Gegenstand der Erfindung ist nun ein Tabakrauchfiltereleiaent, das einen porösen Filterkörper mit einer Außenwand und Stirnwänden aufweist und dadurch gekennzeichnet ist, daß der Filterkörper erste Aussparungen (Einbuchtungen bzw. Hohlräume) und zweite Aussparungen (Einbuchtungen bzw. Hohlräume) begrenzt, die sich von der Oberfläche der Außenwand in den Filterkörper hinein erstrecken und so angeordnet sind, daß beim Einziehen (Ansaugen) von Rauch in das Filterelement hinein zwischen der ersten Aussparung und der zweiten Aussparung eine Druckdifferenz entsteht, auf Grund deren ein Teil des Rauches mit verringerter Geschwindigkeit aus dem Gebiet einer Aussparung zu der anderen Aussparung im allgemeinen diagonal durch das Filterelement strömt.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Tabakrauchfilterelement weiterhin dadurch charakterisiert, daß es einen Filtrationskoeffizienten von mindestens etwa 0,25 aufweist.

Die longitudinalen Aussparungen bzw. Einbuchtungen oder Hohlräume innerhalb der Filter werden hergestellt durch Anwendung von Wärme und/oder Druck oder durch Ausschneiden.

Der durch die Filter der Erfindung strömende Rauch beginnt axial durch eine Oberfläche mit einem Durchmesser zu fliessen, der etwa gleich dem Durchmesser der Zigarette ist. Nach dem Eintritt in den Filter beginnt ein Teil des Rauches sowohl diagonal als auch axial zu strömen und er ist somit einer größeren Oberfläche Filtermaterial ausgesetzt. Infolge

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der größeren Oberfläche wird die lineare Geschwindigkeit des Rauches verringert, wodurch die Filtrationswirksamkeit erhöht wird. Die niedrigere Geschwindigkeit trägt auch dazu bei, daß der Druckabfall verringert wird.

Der Filtrationskoeffizient des Tabakrauchfilters der Erfindung, der gemäß einer bevorzugten Ausführungsform etwa 0,25 oder mehr beträgt, läßt sich aus der folgenden Gleichung errechnen (vgl. John E. Kiefer and George P. Touey in "Tobacco and Tobacco Smoke", Kapitel X, E.L. Wynder und D. Hoffman, Academic Press, New York (1967)):

-Ln(I-R) AP

worin bedeuten:

R den Anteil des Teeres oder des Nikotins, der durch den Filter abgefangen wird,

^ Δ P die Druckdifferenz entlang des Filters und k eine Konstante für das Filtermedium.

Der Wert von k (nachfolgend als Filtrationskoeffizient bezeichnet) liegt bei konventionellen Filtern, die aus Textilsträngen hergestellt worden sind, zwischen 0,13 und 0,22, je nach Größe und Typ der Fasern, wobei man davon ausgeht, daß Ap in mm Wassersäule bei einer Luft strömungsgeschwindigkeit von 17,5 ml/Sekunde angegeben wird.

Der Mechanismus der Filtration, der zu der überraschend hohen Wirksamkeit der Tabakrauchfilter der Erfindung führt,

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ist noch nicht völlig geklärt, jedoch sind bestimmte Aspekte dieses Mechanismus bereits bekannt. So hängt die Wirksamkeit (Wirkungsgrad) eines üblichen Faserfilters von der Oberflächengröße der Fasern und der linearen Geschwindigkeit des Rauches ab. Der Druckabfall hängt von den gleichen Parametern ab, steht jedoch in einer anderen Beziehung dazu. Erfindungsgemäß werden diese Parameter in der Weise verwendet, daß eine höhere Wirksamkeit und ein niedrigerer Druckabfall erzielt werden als bei dem Aufbau, wie er in konventionellen Filtern angewendet wird.

So weist beispielsweise ein typischer Faserfilter mit einer

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Oberflächengröße von 275 cm einen Druckabfall von etwa 71 mm und eine Filtrationswirksamkeit (Filtrationswirkungsgrad) von etwa 46 % auf. Wenn die Größe der Oberfläche des

Filters durch Zugabe von mehr Fasern auf etwa 500 cm erhöht wird, nimmt die Wirksamkeit des Filters auf etwa 66 % zu, der Druckabfall steigt jedoch auf etwa 191 mm an. Wenn der gleiche Filter mit dem hohen Druckabfall aber nach der Erfindung modifiziert wird, so verringert sich der Druckabfall auf nicht mehr als 76 mm, wobei überraschenderweise die Filtrationswirksamkeit (der Filtrationswirkungsgrad)bis zu etwa 60 % beträgt.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.

In den beiliegenden Zeichnungen bedeuten:

Die Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsfona eines Filterelementes der Erfindung;

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die Fig. 2, 3 und 4 Querschnitte entlang der Linien 2-2,

3-3 bzw. 4-4 durch das Filterelement der Fig. 1;

die Fig. 5 eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform eines Filterelementes der Erfindung; die Fig. 6 einen Querschnitt entlang der Linie 6-6 durch das

Filterelement der Fig. 5;

die Fig. 7 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform des Filterelementes der Erfindung; die Fig. 8 einen Querschnitt entlang der Linie 8-8 durch das ψ Filterelement der Fig. 7;

die Fig. 9 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform des Filterelementes der Erfindung; die Fig. 10 einen Querschnitt entlang der Linie 10-10 durch

das Filterelement der Fig. 9;

die Fig. 11 eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform des Filterelementes der Erfindung; die Fig. 12 und 13 Querschnitte entlang der Linien 12-12

bzw. 13-13 durch das Filterelement der Fig. 11;

die Fig. 14 einen Querschnitt durch eine andere Ausführungs-™ führungsform der Erfindung, welcher die relativen

Lagen zueinander und die Konfiguration der in dem Körper des Filterelementes erzeugten Aussparungen bzw. Einbuchtungen darstellt; die Fig. 15 und 16 Darstellungen der beiden Enden des in der

Fig. 17 erläuterten Filterelementes;

die Fig. 17 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausfuhr ruagsferm der Erfindung, welche die relative Lage eines Paares kurzer Aussparungen zueinander zeigt, die an jeder Seite einer längeren Aussparung, die

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sich an dem gleichen Ende des Filters befindet, angeordnet sind;
die Fig. 18 und 19 Ansichten der beiden Enden des in

Fig. 17 dargestellten Filterelementes.

die Fig. 20 einen Querschnitt des in der Fig. 17 dargestellten Filterelementes entlang der Linie 20-20 der Fig. 19;

die Fig. 21 bis 24 Querschnitte durch das in Fig. 17 dargestellte Filterelement entlang der Linien 21-21, 22-22, 23-23 bzw. 24-24;

die Fig. 25 einen Aufriß im Querschnitt einer anderen Ausführungsform des Tabakrauchfilterelementes, der zwei parallele längliche Kammern zeigt, die innerhalb des Körpers des Filterelementes erzeugt worden sind;

die Fig. 26 eine Ansicht des Endes des in der Fig. 25 dargestellten Filterelementes, welche die Öffnung einer der länglichen Kammern erläutert, die etwa konzentrisch zu der Längsachse des Filterelementes verlaufen;

die Fig. 27 einen Aufriß im Querschnitt eines Tabakrauchfilterstabes einer unbegrenzten Länge, der innerhalb eines rohrförmigen Teiles angeordnet ist, der außerdem Teile zeigt, die zum Durchbohren (Durchlöchern) des Filterstabes verwendet werden können, wenn die Durchbohrungeteile durchBührungsöffnungen in den rohrförmigen Teil eingeführt werden; und

die Fig. 28 einen Querschnitt entlang der Linie 28-28 der Fig. 27.

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Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Zigarettenfilter beschrieben, die aus einem Textilstrang (Textiltau) hergestellt worden sind. Der Textilstrang kann aus thermoplastischen Fasern, z.B. Polyolefin-, Polyester-, Celluloseester- und zweiphasigen Fasern, hergestellt sein. Der Filter kann nach an sich bekannten Verfahren aus einem gekräuselten Textilstrang hergestellt sein. Selbstverständlich kann der Filter auch aus irgendeinem anderen bekannten Filtermaterial, das geformt werden kann, hergestellt sein.

Die in den verschiedenen Darstellungen erläuterten Filterelemente der Erfindung sind aus einem Textilstrang hergestellt, der zu einem zylindrischen Stab oder Filterkörper

durch
verformt und/eine Einrichtung geführt worden ist, die den Körper ausschneidet, presst oder stanzt zur Herstellung der Aussparungen bzw. Einbuchtungen oder Hohlräume. Das Pressen oder Stanzen kann nach einem kontinuierlichen Verfahren oder nach einem diskontinuierlichen Verfahren durchgeführt werden. Selbstverständlich wird jedes Filterelement oder jeder Filterkörper bei seiner Endverwendung mit einem Überzug versehen, welcher die Aussparungen bzw. Einbuchtungen umgibt und Rauchkammern oder Rauchkanäle bildet. Zur Vereinfachung wird in der nachfolgenden Beschreibung auf diese Umhüllung nicht näher eingegangen, es wird lediglich kurz darauf hingewiesen, wo diese sich in den Zeichnungen befindet,

Das ungewöhnliche Rauchströmungsdiagramm, das in den Filtern der Erfindung auftritt, resultiert aus ihrem neuartigen Aufbau. Wenn der Rauch durch einen Filter, wie er in Fig. 1 dargestellt ist, gezogen (gesaugt) wird, durchquert ein Teil

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des Rauches den mit a bezeichneten Teil des Filterelementes und gelangt in die Aussparung 11 und von da durch den Abschnitt b; gleichzeitig tritt eine parallele Strömung durch den Teil c und durch den Teil d in die Aussparung 13 auf. Um nun zu bewirken, daß der Rauch auf die gewünschte Art und Weise durch die Filter der Erfindung strömt, müssen die Filter so konstruiert sein, daß zwischen den Einsparungen auf den einander gegenüberliegenden Seiten des Filters durch das Durchziehen (Durchsaugen) des Rauches durch den Filter eine Druckdifferenz erzeugt wird. Wenn z.B. Δ P des Teils "a'VAp des Teils "c" =^P des Teils ¹VVAp des Teils "d", so liegt keine Druckdifferenz zwischen den Aussparungen 11 und 13 vor und der Filter arbeitet nach den üblichen Prinzipien, d.h. der Rauch strömt in axialer Richtung durch den Filter. Wenn jedoch Z^V des Teils "a"/Ap des Teils "c" φ ^p des Teils ^wb"/^p des Teils "d", so entsteht eine Druckdifferenz zwischen den Aussparungen 11 und 13 und der Rauch strömt dann im allgemeinen in axialer Richtung durch das Filter zu einem Ende davon und entlang des Weges des geringsten Widerstandes in die erste Aussparung in dem Wegende und anschließend diagonal durch den Mittelabschnitt des Filters in die Aussparung mit dem niedrigeren Druck und schließlich axial aus dem Filter heraus. Es wird angenommen, daß die Wirksamkeit des Mittelabschnittes des Filters zwischen den Aussparungen zum Abfangen von Rauchpartikeln hoch ist, da die Rauchpartikel im allgemeinen senkrecht zu den Fasern wandern und sich wegen der größeren Oberfläche des Filtermediums mit geringerer linearer Geschwindigkeit bewegen.

der
Bei dem in der Fig. l/beiliegenden Zeichnungen erläuterten

Filter werden die gewünschten Druckdifferenzen entlang des

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Faserabschnittes zwischen der Aussparung 13 und der Aussparung 11 dadurch erzielt, daß man die Aussparungen gegeneinander versetzt, so daß der Abstand "a" größer ist als der Abstand "c" und der Abstand "b" geringer ist als der Abstand "d". Diese Bedingung führt zu einer Druckdifferenz zwischen der Aussparung 13 und der Aussparung 11 und zu einem wesentlichen Strom von der Aussparung 13 zu der Aussparung 11, wenn man annimmt, daß die allgemeine Strömungsrichtung von links nach rechts geht. Der Anteil des gesamten Rauches, der von der Aussparung 13 in die Aussparung 11 strömt, hängt (1) von den Längen von "a", "b", "c" und "d", (2) von den Längen der Aussparungen 13 und 11, (3) von dem Abstand zwischen de^iVussparung 13 und der Aussparung 11 und (4) von der Porosität des Faserteils des Filters ab.

Andere Verfahren zur Erzielung der Ungleichheit von Ap von "&"/Λί> von "c" /ΛΡ von "b"Mp von "d" und der daraus resultierenden Druckdifferenz zwischen der Aussparung 13 und der Aussparung 11 sind möglich. So können z.B. die Filterspitzen in einem anderen Winkel als 90 zu der Längsachse abgeschnitten werden, wie es in Fig₀ 5 dargestellt ist. Auf diese Weise können die Aussparungen oder Hohlräume direkt einander gegenüberliegen anstatt gegeneinander versetzt zu sein, wie es in Fig» I dargestellt ist.

Bei der in den Fig. 7 und 8 dargestellten Ausführungsform des Filterelementes wird eine Reihe von Aussparungen (Einbuchtungen) verwendet, die durch eine Reihe von Rippen 15, 16 begrenzt sind, die auf dftn einander gegenüberliegenden Seiten des Filterkörpers gebildet werden, wobei die Aussparungen gegenüber dem Mittelpunkt des Filterkörpers ver-

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setzt sind. Der Rauch strömt axial durch einen Filter dieses Typs, sobald er in den Filter eintritt, in der Regel transversal, wenn er sich von dem Gebiet (der Oberfläche) einer Aussparung zu dem Gebiet (der Oberfläche) der anderen Aussparung durch den Filter bewegt und dann strömt er in der Regel axial aus dem anderen Ende des Filters heraus.

In den Fig. 9 und 10 der beiliegenden Zeichnung ist eine andere Ausführungsform des Filters der Erfindung dargestellt, bei der die Aussparungen 21, 23 durch Abschneiden eines Paars von einander gegenüberliegenden, halbzylindrischen Segmenten des Filterkörpers hergestellt wurden, so daß eine ziemlich große Oberfläche vorliegt, in welche der Rauch eindringen kann, wenn er von einer Aussparung zu der anderen strömt.

In den Fig. 11, 12 und 13 der beiliegenden Zeichnung ist eine weitere Ausführungsform eines Filterelementes der Erfindung dargestellt. Der Filterkörper ist mit einem Paar von entgegengesetzt zueinander angeordneten Aussparungen 31 und 33 versehen. Die Aussparungen oder Hohlräume sind an den Enden des Filterstabes in der Regel zu Schlitzen geformt. Jede der Aussparungen oder jeder der Schlitze erstreckt sich über das Zentrum des Filterkörpers hinaus, jede endet jedoch kurz vor dem Mittelpunkt einer Linie 35, die sich von der axialen Zentrallinie des Filterkörpers zu der Peripherie des Filterkörpers erstreckt. Die Aussparungen sind in einem Winkel zu der axialen Zentrallinie des Filterkörpers angeordnet und nehmen in ihrer Größe ab, wenn sie sich in dem Filterkörper nach unten erstrecken, bis lie

hin nach dem Passieren seines Mittelpunktes «α* dem Körper/aus-

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laufen. Diese Anordnung der Aussparungen führt dazu, daß der Rauch diagonal durch den Filter strömt, wodurch eine hohe Entfernung der TPM bei einem verhältnismäßig geringen Druckabfall auf die weiter oben beschriebene Art und Weise erzielt wird.

In den Fig. 14, 15 und 16 der beiliegenden Zeichnung ist eine weitere Aus führungs form des Filterelementes der Erfindung erläutert. Dabei ist der Filterkörper 41 mit einer

w ersten Aussparung oder einem ersten Schlitz 43 und einer zweiten Aussparung oder einem zweiten Schlitz 45 versehen, die im allgemeinen einander gegenüberliegend in dem Filterkörper angeordnet sind und in einem Winkel zu der axialen Zentrallinie des Filterkörpers angesetzt sind. Die erste Aussparung 43 beginnt an einem Punkt entlang der Außenwand des Filterkörpers und befindet sich in Richtung nach innen von einem Ende davon in einem Abstand und erstreckt ich allmählich tiefer in den Filterkörper hinein bis zu einem Punkt in der Nähe des anderen Endes des Filterkörpers und endet hier kurz vor der Stirnwand des Fi lter elements. Die

™ zweite Aussparung 45 beginnt auf der gegenüberliegenden Seite des Filterkörpers in der Nähe seines gegenüberliegenden Endes. Diese Aussparung erstreckt sich entlang des Körpers und sie erstreckt sich allmählich tiefer in den Filterkörper hinein bis zu dessen anderem Ende und tritt durch die Stirnwand des Filterelementes aus. Die Oberflächen des Filterelementes, welche die untere (niedrigere) Oberfläche jeder der Aussparungen begrenzen, liegen im allgemeinen parallel zueinander und befinden sich in einem Abstand voneinander, der in der Regel gleich oder geringer ist als der Ab-

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stand von dem Ende des Filters bis zu dem Punkt, an dem in der Seitenwand des Filters die nächsten Aussparungen beginnen. Ein Vorteil dieses speziellen Aufbaues besteht darin, daß ein Teil des durch den Filter strömenden Rauches einer zusätzlichen axialen Filtration unterworfen wird, wenn der Rauch den Filter an dem Ende mit der ungebrochenen Oberfläche, wie sie in Fig. 16 dargestellt ist, passiert. Auch hat das Ende des Filters mit der ungebrochenen Oberfläche ein angenehmes Aussehen.

In den Fig. 17 bis 24 der beiliegenden Zeichnung ist eine anderen Ausführungsform eines Filterelementes der Erfindung dargestellt. Der Filterkörper 53 begrenzt ein Paar ähnliche Aussparungen 54, 55, die einander gegenüberliegend in dem Filterkörper angeordnet sind. Die jeweiligen Aussparungen enden an den Enden des Filterkörpers. Diese Anordnung der beiden Aussparungen bewirkt, daß der Rauch diagonal durch den Filter strömt, wie es weiter oben beschrieben ist. Außerdem ist an einem Ende des Filterkörpers ein Paar von sekundären Aussparungen 56, 57 vorgesehen, die in einem Abstand von etwa 1/5 der Länge des Filterkörpers von einem Ende davon beginnen und sich durch dieses Ende erstrecken. Diese beiden sekundären Aussparungen (Einbuchtungen) sind auf jeder Seite und in einem Winkel von etwa 120 um den Umfang (Peripherie) des Filterkörpers herum von der längeren Aussparung angeordnet, die durch dieses Ende des Filterkörpers austritt. Die beiden sekundären Aussparungen haben die Aufgabe, die Rauchströmung bis zu einem gewissen Grade zu ändern, indem sie bewirken, daß ein Teil des Rauches, der in Richtung der entgegengesetzten Aussparung strömt, umge-

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lenkt wird und zu den kürzeren Aussparungen strömt.

Die Fig. 18 und 19 der beiliegenden Zeichnung zeigen die beiden Enden des Filterkörpers 53. Die Fig. 20 bis 24 stellen Abschnitte des Filterkörpers 53, wie er in Fig. 7 gezeigt ist, dar und sie zeigen die relativen Positionen der größeren und kleineren Aussparungen in dem Filterkörper zueinander.

) In den Fig. 25, 26, 27 und 28 der beiliegenden Zeichnung ist ein Filterelement erläutert, das aus einem Filtermaterial hergestellt ist, das zu einem zylindrischen Stab oder Filterkörper verformt wurde, der in einer Vorrichtung bearbeitet wurde, die längliche (langgestreckte) Kammern bildet, wobei der zylindrische Stab anschliessend in vorher festgelegten räumlichen Abständen durchgeschnitten wird unter Bildung von TabakrauchfilterelementeijÖer gewünschten Länge.

Das Tabakrauchfilterelement 110 besteht aus einem porösen " Filterkörper 112, der mit einer äußeren Umhüllung 114 versehen werden kann. Wie oben angegeben, kann das Material 116 des porösen Filterkörpers ein gekräuselter Textilstrang, Papier oder ein anderes bekanntes Filtermaterial sein, das zu jeder gewünschten Konfiguration leicht verformt werden kann. Der poröse Filterkörper 112 weist eine Außenwand auf, welche den äußeren Umfang des Filterkörpers begrenzt und die innerhalb der äußeren Umhüllung 114 liegt, die beispielsweise in der Fig. 25 dargestellt ist und die zwei Stirnwände 120, 122 aufweist. Der poröse Filterkörper begrenzt ferner zwei langgestreckte Kammern 124, 126, die

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innerhalb des Filterkörpers geformt worden sind und die daher entlang ihrer Länge von dem porösen Filterkörper umschlossen sind. Die länglichen Kammern sind gegenüber der Längsachse des Filterkörpers und in der Weise in einem Winkel abgeschrägt, daß sich jede längliche (langgestreckte) Kammer von der Oberfläche der Außenwand lli#.n den Filterkörper hinein und durch die Oberflachetiner Stirnwand (120 oder 122) erstreckt, die von der Stirnwand (122 oder 120) verschieden ist, durch welche die andere: längliche Kammer sich erstreckt. Die Öffnung durch eine Stirnwandoberfläche ist vorzugsweise etwa konzentrisch zur Längsachse des Filterelementes oder Filterkörpers,wie es bei 128 in den Fig. 25 und 26 oder bei 130 in der Fig. 25 dargestellt ist. Die Zentrierung dieser öffnung wird für ästhetisch angenehm für einen Zigarettenraucher angesehen, wenn sie von dem sichtbaren Ende des Filterelementes, das sich an die Tabaksäule anschließt, betrachtet wird.

Die beiden langgestreckten Kammern 124, 126 in dem Filterkörper 112 liegenVorzugsweise parallel zueinander und jede langgestreckte Kammer erstreckt sich von der Oberfläche der Außenwand in Form einer Öffnung (132 oder 134) an einer Stelle in den Filterkörper hinein, die gegenüber der Stelle versetzt ist, an der sich die andere langgestreckte Kammer von der Außenwandoberfläche in Form einer Öffnung (134 oder 132) in den Filterkörper hinein erstreckt. Jede Öffnung (132 oder 134) befindet sich auch an einer Stelle, die auf der entgegengesetzten Seite des Filterkörpers der Stelle sich befindet, an der die äußere öffnung (134 oder 132) angeordnet ist.

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Die meisten handelsüblichen Tabakrauchfilterelemente sind in der Regel etwa 15 bis etwa 25 mm lang und haben einen Durchmesser von etwa 7,9 mm. Der bevorzugte parallele Abstand zwischen den beiden langgestreckten Kammern beträgt etwa 3 bis 5 mm. Der bevorzugte Durchmesser der langgestreckten Kammern beträgt etwa 1,6 bis etwa 2,0 mm. Der Rauch kann durch die Öffnung 130 direkt in die erste längliche Kammer 126 eintreten und kann auch durch den Endquerschnitt des Materials des porösen Filterkörpers eintreten

" und in die erste längliche Kammer 130 gelangen oder er kann je nach dem Widerstand gegen den Rauchstrom axial durch den Filterkörper weiterströmen. Der Widerstand gegen den Rauchstrom wird durch einen Druckabfall bei einer gegebenen Strömungsgeschwindigkeit angegeben. Wenn der Druckabfall entlang des Teils "e" niedriger gehalten wird als jeder Druckabfall entlang des Teils "a" oder des Teils "d", so fließt der Rauch in vorteilhafter Weise transversal von der ersten länglichen Kammer 126 in die zweite längliche Kammer 124. Wenn der Druckabfall entlang des Abschnitts "a" oder

^ des Abschnitts "d" geringer ist als der Druckabfall entlang des Abschnitts "e'^dann strömt der Rauch ähnlich wie bei konventionellen Filtern axial zu der länglichen Kammer 124 durch den Abschnitt "d'Oder von der länglichen Kammer 126 durch den Abschnitt "a" in axialer Richtung. Die länglichen Kammern 124 und 126 sind in ihrem Durchmesser groß genug, um einen beträchtlichen Druckabfall aufzuweisen.

Es wird angenommen, daß dann, wenn der Rauch durch den Abschnitt "e" strömt, die Filtrationswirksamkeit des Filterelementes aus zwei Gründen erhöht wird: (1) Die länglichen Kammern erhöhen die Oberfläche für den Rauchstrom, was zu

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einer geringeren Rauchgeschwindigkeit durch den Abschnitt "e" führt und (2) die Rauchpartikel wandern in der Regel transversal zur Richtung des Filtermaterials oder des Filtermediums, wodurch die Rauchpartikel eine höhere Chance des Zusammenstoßes mit der Oberfläche des Filtermaterials oder Filtermediums haben.

Die Fig. 27 und 28 der beiliegenden Zeichnung erläutern einen Teil einer Vorrichtung, einer Tabakrauchfilterstab-Durchbohrungsmas chine (Stanzmaschine) und zeigen, wie die länglichen Kammern in einem konventionellen Tabakrauchfilterstab hergestellt werden können. Auf bekannte Art und Weise passiert das Filtermaterial oder Filtermediura eine Pfropfherstellungsmaschine (nicht dargestellt), das zu den Tabakrauchfilterstäben verarbeitet werden soll. Einige Filterstäbe können eine solche Länge haben, daß mehrere Filterelemente in einer Zigarettenherstellungsmaschine (nicht dargestellt), in der das Filterelement auf bekannte Art und Weise mit einer Tabaksäule vereinigt wird zur Herstellung einer Zigarette, von einem Filterstab abgeschnitten oder abgetrennt werden können. Der in den Fig. 27 und 28 darges teilte Abschnitt der Vorrichtung könnte entweder an das Ende einer solchen PfropfherStellungsmaschine oder an den Anfang einer solchen Zigarettenherstellungsmaschine angeschlossen werden oder einen Teil einer getrennten Vorrichtung als Zwischenstufe für beide Maschinen bilden.

Es ist ein rohrförmiger Teil 136 teilweise dargestellt, in dem ein Filterstab 138 angeordnet ist. Der Filterstab kann, je nach Bedarf, eine äußere Umhüllung 140 aufweisen oder

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Xo

nicht. Der rohrförmige Teil ist mit einer Reihe von hohlen Führungsöffnungen 142 versehen, welche die Aufgabe haben, die Ausstanzteile 144 zu führen, die hin- und hergehend angetrieben werden können, so daß sie in den rohrförmigen Teil hinein und durch diesen hindurchgehen unter Bildung der länglichen Kammern 143 innerhalb des Filterkörpers. Die hohlen (unterteilten) Führungsöffnungen 142 sind in vorher festgelegten räumlichen Abständen entlang des rohrförmigen Teiles angeordnet. Wenn nun der Tabakrauchfilterstab 138 anschliessend in eine Mehrzahl von Tabakrauchfilterelementen 110 zerschnitten oder aufgetrennt wird, erfolgt der Ort dieser Abtrennung, wie durch die gestrichelte Linie bei 146 angegeben, in der Weise, daß jedes der Filterelemente ein Paar einander gegenüberliegende Stirnwände und ein Paar langgestreckte Kammern aufweist, wobei sich ein Ende jeder länglichen Kammer des Paars an der Oberfläche einer Stirnwand des Filterelementes öffnet, die von der Oberfläche der Stirnwand verschieden ist, durch welche die andere längliche Kammer des Paares sich öffnet. Die Durchtrennung erfolgt auch in der Weise, daß ein Ende jeder länglichen Kammer in- ^ nerhalb des Filterelementes sich vorzugsweise im wesentlichen im-Zentrum der Oberfläche einer Stirnwand des Filterelementes öffnet.

Die Ausstanzteile 144 können in Form von erhitzten, massiven Bolzen jeder gewünschten Querschnittskonfiguration oder in Form von hohlen Bolzen (nicht dargestellt) mit durch das Zentrum strömende heißer Luft oder in Form von hohlen, porösen oder in Form von Einsätzen mit einer offenen Hohlform (nicht dargestellt) vorliegen, durch welche ein Lösungsmittel

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zum Auflösen des Filtermaterials oder Filtermediums eingespritzt wird. Man kann auch einen Einsatz verwenden, der verschwindet, nachdem der Weichmacher (z.B. ein faseriges Textilfiltermaterial) den Filter verfestigt hat (z.B. Eis, das zu Wasser wird). Die bevorzugte und einfachste Ausführungsform ist jedoch ein erhitzter Bolzen einer beliebigen Querschnittskonfiguration, der ausreichend lange mit einer vorher festgelegten Länge in dem Filterstab gehalten wird unter Bildung der Wandoberflächen der länglichen Kammern jeder beliebigen Konfiguration. Der erhitzte Ausstanzteil 144 oder Bolzen kann nach jedem üblichen Verfahren, z.B. mit einen Patronenheizelement (nicht dargestellt), an dem der Bolzen befestigt ist, durch Zurückziehen des Bolzens in einem beheizten Hohlraum (nicht dargestellt), wenn er nicht verwendet wird, erhitzt werden. Die Bolzentemperaturen sollten im Hinblick auf ein TextilStrangmaterial hoch genug sein, so daß die länglichen Kammern schnell hergestellt oder "geformt" werden können, sie sollte jedoch nicht so hoch sein, daß die damit in Berührung kommenden Fasern des Textilstrangfiltermediums zu einer für Tabakrauch undurchlässigen Membran verschmolzen werden· Eine annehmbare obere Grenze der Temperatur ist irgendeine Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes des jeweils verwendeten Filtermaterials·

Wenn eine äußere umhüllung auf den Tabakrauchfilterstab verwendet wird, wie es in den Fig. 27 und 28 bei 140 dargestellt ist, so wird auch die äußere Umhüllung ausgestanzt, dann bedeckt jedoch die letzte äußere Umhüllung (nicht dargestellt), die in der Zigarettenherstellungsmaschine verwendet wird, wenn ein Filterelement mit der Tabaksäule ver-

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einigt wird, die Öffnungen an der Außenwandoberfläche, die in die länglichen Kammern führen.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen näher erläutert.

Beispiel 1

Von konventionellen Zigarettenfilterstäben, die aus einem 8 % Triacetin enthaltenden Celluloseacetatstrang mit 1,6 Denier pro Faden und einem Gesamtdenier von 48000 hergestellt worden waren, wurde die Papierhülle entfernt. Auf jeder Seite der Stäbe wurden Aussparungen (Einbuchtungen) einer Tiefe von 2 mm und einer Länge von 10 mm hergestellt. Die Stäbe wurden mit Papier umhüllt und in 25 mm lange Filter zerschnitten. Die Schnitte wurden in einem Winkel von 45 zu der Längsachse des Filters (Fig. 5) vorgenommen. Die Filter wurden an 60 mm-Zigarettensäulen befestigt und nach dem in "Tobacco Science", 4, Seiten 51 bis 61 (1960), beschriebenen Verfahren auf die Filterwirksamkeit Hn untersucht. Sie wiesen einen sehr niedrigen Druckabfall (28 mm Wasser) auf und fingen 31 % der TPM ein. Der Filtrationskoeffizient betrug 0,31. Übliche Celluloseacetatfilter entfernten bei diesem Druckabfall etwa 20 % der TPM.

Beispiel 2

Verleimte (gebundene) Filterspitzen einer Länge von 25 mm, hergestellt aus einem Celluloseacetatstrang mit 1,6 den pro Faden und einem Gesamtdenier von 88000 wurden von der Papier·

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hülle befreit und mit einer Rasierklinge zerschnitten, um itnen die in Fig. 1 dargestellte Form zu geben. Die Abschnitte "b" und ¹¹C¹¹ waren 3 mm lang. Die von dem Filter entfernten Scheiben waren etwa 17 nun lang und 1 mm dick. Der abgeschnittene Filter wurde mit Papier umhüllt und an 60 mm langen Zigaretten befestigt. Die Filter entfernten bei einem Filterdruckabfall von 74 mm 62 % Teer. Dies entspricht einem Filtrationskoeffizienten von 0,34.

Beispiel 3

Das Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei diesmal Filter verwendet wurden, die aus einem Celluloseacetatstrang mit 1,6 den pro Faden und einem Gesamtdenier von 73000 hergestellt wurden. Diese Filter wiesen einen Druckabfall von 58 mm Wasser auf und entfernten 52 % TPM. Der Filtrationskoeffizient betrug 0,32.

Beispiel 4

Ein konventioneller, 25 mm langer Filter aus Celluloseacetat mit 1,6 den pro Faden und einem Gesamtdenier von 57000 wurde von dem umhüllenden Papier befreit. Der Filter wurde bei 90⁰CzU einer Konfiguration verformt, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist. Die Längender Abschnitte "a" und "d" betrugen 8 mm und die Längender Abschnitte "b" und "c" betrugen 0 mm. Der Filter wurde mit Papier umhüllt und an 60 am langen Tabaksäulen befestigt. Die Filter entfernten 52 % Teer bei einem Druckabfall von 66 am. Dies entspricht einem Filtrationskoeffizienten von 0,28.

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Beispiel 5

Ein konventioneller Filter» der eise hochperforierte Papierhülle aufwies und aus eisern Polyäthylenfaser strang mit 10 Kräuselungen pro cm (25 epi) mit 1,2 des pro Faden und eines Gesamtdesier von 75000 hergestellt: worden war, wurde in eine Form gelegt. Die Form wurde 5 Minuten lang auf 120°C erhitzt, vm einen Teil der Fasern an zufälligen Kontaktpunkten miteinander zu verschmelzen (zur Versteifung ' des Filters) und den in Fig. 1 dargestellten Aufbau zu formen. Der dabei erhaltene 25 ram-Filter (Fig. 1) wurde mit Papier uewickelt und an einer 6O nm-Tabaksäule befestigt. Eauchtests ergaben, daß der Filter bei einem Druckabfall von 71 fBK 60 % TPM entfernte. Der Fiitrationskoeffizient betrug 0,33.

Beispiel β

Konventioneile 25 mm-Filter, die mit eisern hochperforierten ^ Papier umhüllt waren und Poly(äthylenterephthalat)-Polyesterfasern mit . 8 Kräuselungen pro cm (20 cpi), I₁O den pro Faden und einem Gesamtdenier von 60000 enthielten, wurden 5 Minuten lang in eine auf 24O°C erhitzte Form gelegt, um die Filter auszuhärten, um ihnen den in Fig. 1 dargestellten Aufbau zu geben. Die Filter wurden an 60 mm-Tabaksäulen befestigt. Sie wiesen eisen Druckabfall von 74 mm auf und entferntes 60 % TPM. Dieser Filter wies eines Filtrationskoeffizienten von 0,31 auf.

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2K9768

as"

Beispiel 7

Eine zu 60 % aus Polypropylen und zu 40 % aus Polyethylenterephthalat)-polyester bestehende Zweikomponentenfaser wurde in einen gekräuselten Strang mit einem Gesamtdenier von 65000 (1,8 den pro Faden) überführt. Der Strang wurde 5 Minuten in eine auf 160 C erhitzte Form gelegt, um den in Fig. 1 dargestellten Filteraufbau zu erzielen. Der 25 mm-Filter wurde dann mit Papier umwickelt und an einer 60 mm-Tabaksäule befestigt. Der Filter entfernte bei einem Filterdruckabfall von 58 mm 56 % TPM. Dies entspricht einem Filtrationskoeffizienten von 0,35.

Beispiel 8

Ein konventioneller, 25 mm langer Filter, der ein Standardumhüllungspapier enthielt, wurde zwei Sekunden lang in eine auf 100 C erhitzte Form gelegt. Die Form war mit Klingen mit einer Sägezähnekante zum Niederdrücken versehen. Die Klingen zum Niederdrücken dienten nicht nur dazu, die Papierhülle zu zerschneiden, sondern brachten auch auf beiden Seiten des Filters Aushöhlungen an, wie es in der Fig. 11 dargestellt ist. Der Filter war aus einem Celluloseacetatstrang mit 1,6 den pro Faden und einem Gesamtdenier von 68000 hergestellt. Die mit Rillen versehenen Filter wurden mit einem schweren Papier umhüllt und beim Test wurde gefunden, daß sie bei einem Filterdruckabfall von 69 mm 59 % TPM entfernten. Dies entspricht einem Filtrationskoeffizienten von 0,33.

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2H9768

Beispiel 9

Konventionelle Celluloseacetatfilterstäbe einer Länge von 100 mm, die mit einem hoch-perforierten Papier uehüllt waren, wurden zwei Sekunden lang bei 125 C in einer Versuchsvorrichtung verformt zur Erzielung der in Fig. 14 dargestellten Konfiguration. Die Stäbe wurden mit einer schweren, handelsüblichen Filterpapierhülle (Ecusta 3744) umhüllt und zu 25 mm langen Filtern zerschnitten. Die Filter wurden an 600 mm-Tabak säulen befestigt und nach dem in "Tobacco Science", 4, Seiten 51 bis 61 (1960), beschriebenen Verfahren auf ihre Filterwirksamkeit hin untersucht. Die Werte für die Entfernung der teilchenförmigen Gesamtmasse

gen (TPM) für die aus verschiedenen Strän/mit 1,6 den pro Faden hergestellten Filter mit diagonalem Durchfluß sind nachfolgend angegeben:

25 mm-Filter

Gesamtdenier Triacetin, Druckabfall TPM-Ent- k-Wert des Stranges % (mm) fernung,

52000	5,9	58	51	0,31
52000	5,9	61	50	0,29
60000	5,7	69	49	0,26
66000	7,9	71	55	0,28
66000	5,9	74	55	0,27
Beispiel 10

Ein mit einem hochperforierten Papier umhüllter, konventio-

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3Π497Β8

Xl

neiler Zigarettenfilterstab, hergestellt aus einem gekräuselten Celluloseacetatstrang mit 1,6 den pro Faden und eines Gesamtdenier von 52000, der B % Triacetin enthielt, wurde zu der in Fig. 17 dargestellten Filterkonfiguration verfonat. Die Gesamtlänge des Filters betrug 25 tm. Die Aussparungen 54 und 55 waren 20 mm lang und 2 am tief· Die Hohlräume 56 und 57 waren 5 ran lang und 2 ram tief« Einige der auf diese Weise hergestellten Filter wurden mit Papier umhüllt und an 60 mm-Tabaksäulen befestigt. Die Zigaretten wurden automatisch abgeraucht und die Wirksamkeit (der Wirkungsgrad) der Filter wurde nach dem in "Tobacco Science", 4, Seiten 51 bis 61 (1960), beschriebenen Verfahren bestimmt. Die Filter wiesen einen durchschnittlichen Druckabfall von 43 sei Wasser (gemessen bei einer Luftströmungsgeschwindigkeit von 17,5 BBt pro Sekunde) auf und sie entfernten 54 % der TPM aus dem Rauch. Konventionelle Acetatstrangfilter mit dieses Druckabfall entfernten nur 30 % Teer.

Beispiel 11

Ein 25 mm langer Papierfilter mit diagonalem Durchfluß (gekräuseltes, weiches, poröses Papiergewebe) wurde zu der in Fig. 1 dargestellten Konfiguration verformt und entfernte beim Test 61 X TPM des Zigarettenrauches bei einem Druckabfall von 51 mm (k - 47). Ein auf normale Art und Weise (axialer Durchfluß) verwendeter 20 msi-Filter entfernte bei einem Druckabfali von 66 mm (k - 36) 60 % TPH. Dies zeigt, daß durch Verformung eines Papierfilter-

EU

stabes/25 mm langen Filtern mit diagonalem Durchfluss der Filterdruckabfall beträchtlich herabgesetzt wird (auf we«

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niger als denjenigen eines 20 tnm-Papierfilters mit axialem Durchfluß) und daß die CPM-Entfernung die gleiche bleibt wie bei einem 20 mm-Papierfilter mit axialem Durchfluß.

Die folgenden Beispiele 12 bis 37 sollen die in den Fig. 25, 26, 27 und 28 dargestellte Ausführungsform der Erfindung erläutern.

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Druckabfall R TPM k

- . ._β- -,ο ,. Q₇ (^ ρ in mm Wasser Anteil des Entfernung Filtrationsko-Beispiele IZ bis 3/ , . _{T £}. ,- _o, j-j·..^

^r bei einer Luft- weggefan- in % effizient

strömungsgeschwin- genen (R χ 100 » digkeit von 17,5 Teeres %) , ml/Sek.)

A. Die Spezifikationen für die nachfolgend angegebenen Filterelementbeispiele waren folgende:

(1) Bei dem Filtermaterial handelte es sich um einen Celluloseacetatstrang mit

1,6 den pro Faden und einem Gesamtdenier von 66000, der 8 % Triacetinweich-¹^ macher enthielt;

^ (2) Länge 25 mm, Durchmesser 7,9 mm, äußere Hülle aus üblichem Papier; oo (3) es wurden zwei co-planare, langgestreckte Kammern mit einem Durchmesser von -* 1,6 mm in einem Winkel von 13° zwischen Durchmesser und der Achse des FiI-

^ terelementes ausgestanzt, die durch das Zentrum einer Stirnwandoberfläche * ^⁰

-4 austraten;

^* (4) der Ausstanzbolzen war mit einer Spitze in einem Winkel von etwa 19° ange- ^₀ spitzt und er wurde auf 125 bis 160⁰C erhitzt;

(5) Die Formzeit(die Retentionszeit des Bolzens in dem Filterelement) betrug etwa 5 bis 10 Sekunden;

(6) der nachfolgend angegebene Ausdruck "handgestanzt" gibt an, daß die Filterelemente manuell mit einem aufgeheizten Bolzen ohne Hilfe eines rohrförmigen Teiles oder von Führungsöffnungen in etwa dem oben unter (3) angegebenen Winkel ausgestanzt wurden; der nachfolgend angegebene Ausdruck "maschinengestanzt" gibt an, daß die Filterelemente in einer Stanzmaschine mit Hilfe eines rohrförmigen Teiles und Führungsöffnungen in dem oben unter (3) angegebenen Winkel ausgestanzt wurden; ^

(7) der parallele Abstand zwischen den langgestreckten Kammern betrug etwa 4 mm. cd

Fortsetzung von Tabelle

to ο co ο»

Beispiele 12 bis 37	handgestanzt	Druckabfall	R	TPM	k
	maschinengestanzt	(Δρ in rom Wasser bei einer Luft strömungsgeschwin digkeit von 17,5 ml/Sek.)	Anteil des weggefan genen Teeres	Entfernung in % (R χ 100 » X)	Filtrations koeffizient
12	maschinengestanzt	64	0,61	61	0,37
13	maschinengestanzt	66	0,57	57	0,32
14	maschinengestanzt	66	0,58	58	0,33
15	mas chinenge s tanz t	69	0,59	59	0,33
16	maschinengestanzt	66	0,58	58	0,33
17	maschinengestanzt	71	0,58	58	0,31
18	64	0,62	62	0,39
19	69	0,62	62	0,36

B. Die Spezifikationen des nachfolgend angegebenen Filterelementbeispieles waren die gleichen wie unter A., jedoch mit der Ausnahme, daß es sich bei dem CeI-luloseacetatstrang um einen solchen mit 1,6 den pro Faden und einem Gesamtdenier von 76000 handelte.

handgestanzt 66 0,60 60 0,36

C. Die Spezifikationen für die nachfolgend angegebenen Filterelementbeispiele waren die gleichen wie unter A., jedoch waren diesmal die Filterelemente 20 mm lang und die langgestreckten Kammern wurden in einem Winkel zwischen dem Durchmesser und der Achse des Filterelementes von etwa 15,5° ausgestanzt.

Fortsetzung von Tabelle Beispiele

21 22 23 24 25 26 27

28 29

handgestanzt

handgestanzt

handgestanzt

handgestanzt

handgestanzt

maschinengestanzt

maschinengestanzt

Druckabfall	R	TPM	k
(<&P in mm Wasser bei einer Luft- stromungsgeschwin- digkeit von 17,5 ml/Sek.	Anteil des weggefan genen Teeres	Entfernung in % (R χ 100 - X)	Filtrations koeffizient
64	0,51	51	0,29
69	0,52	52	0,27
69	0,52	52	0,27
64	0,52	52	0,30
71	0,50	50	0,25
58	0,51	51	0,31
66	0,51	51	0,28

D.

Die Spezifikationen für die nachfolgend angegebenen Filterelementbeispiele waren die gleichen wie unter A, jedoch waren diesmal die Filterelemente 15 mm lang und die langgestreckten Kammern traten außermittig durch die Stirnwandoberfläche aus.

handgestanzt

handgestanzt

E.

⁶¹ 0,46 46 0,26

⁵⁸ 0,47 47 0,28

Die Spefifikationen für die nachfolgend angegebenen Filterelementbeispiele waren die gleichen wie unter A., jedoch betrug der parallele Abstand zwischen den langgestreckten Kammern etwa 3 mm und der Durchmesser der langgestreckten Kammern betrug 2 mm.

maschinengestanzt 38 0,56 56 ο 54

maschinengestanzt 43 0,56 56 ο 49

Fortsetzung von Tabelle

Beispiele Druckabfall R TPM k

X ρ in mm Wasser Anteil des Entfernung FiTtrations-

bei einer Luft- weggefan- in % koeffizient

strömungsgeschwin- genen (R χ 100 =

digkeit von 17,5 Teeres %)

ml/Sek.

32 maschinengestanzt 46 0,56 56 0,46

F. Die Spezifikationen für die nachfolgend angegebenen Filterelementbeispiele waren die gleichen wie unter A., jedoch betrug der parallele Abstand zwischen den langgestreckten Kammern etwa 5 mm und der Durchmesser der langgestreckten Kammern betrug 2 mm.

maschinengestanzt 66 0,63 63 0,38

maschinengestanzt 69 0,62 62 0,36

G. Die Spezifikationen für das nachfolgend angegebene Filterelementbeispiel waren die gleichen wie unter A, diesmal bestand das Filtermaterial jedoch aus einem handelsüblichen Krepp-Papier und das durchschnittliche Gewicht für einen 78 mm-Filterstab, von dem die Filterelemente abgeschnitten wurden, betrug etwa 725,5 mg.

35 maschinengestanzt 58 0,63 63 0,44

H. Die Spezifikationen für die nachfolgend angegebenen Filterelementbeispiele waren

die gleichen wie unter G., diesmal betrug die Formzeit (die Retentionszeit des O Bolzens in dem Filterelement) etwa 12 Sekunden.

2?
Q 36 maschinengestanzt 61 0,65 65 0,44 τ-ο

jfe I. Die SpezifikatioiHjEür das nachfolgend angegebene Filterelementbeispiel waren der- j>-

g art, dass das handelsübliche Krepp-Papier-Filtermaterial überhaupt keine darin ^

cn hergestellten langgestreckten Kammern aufwies. "^

ΓΠ O)

O 37 nicht gestanzt 81 0,66 66 0,34 °°

m (Vergleichsbeispiel)

NJ	33
O	34
CO
OO __k
tn
_Λ OO
CO

Claims (17)

1. Patentansprüche

   ΐΛ Tabakrauchfiltereleraent, das einen porösen Filterkörper mit einer Außenwand und Stirnwänden aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterkörper erste Aussparungen (11) und zweite Aussparungen (13) begrenzt, die sich von der Oberfläche der Außenwand in den Filterkörper hinein erstrecken und so angeordnet sind, daß beim Einziehen von Rauch in das Filterelement hinein zwischen der ersten Aussparung (11) und der zweiten Aussparung (13) eine Druckdifferenz entsteht, auf Grund deren ein Teil des Rauches mit verringerter Geschwindigkeit aus dem Gebiet einer Aussparung zu der anderen Aussparung im allgemeinen diagonal durch das Filterelement strömt.
2. 2. Tabakrauchfilterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der durch den Filterkörper begrenzten Aussparungen (11,13) parallel zur Längsachse des Filterkörpers seitlich versetzt ist und kurz vor den Stirnwänden des Filterkörpers endet.
3. 3. Tabakrauchfilterelement nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß jede der Aussparungen (11,13) durch eine in der Regel halbzylindrische Wand begrenzt ist, die in der Oberfläche des Filterkörpers erzeugt wurde.
4. 4. Tabakrauchfilterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (11,13) durch eine Reihe von Rippen (15,16) begrenzt sind, die axial in Richtung

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   der Längsachse des Filterkörpers ausgerichtet sind_o
5. 5. Tabakrauchfilter element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (31,33) in dem Filterkörper angular im Hinblick auf dessen Längsachse angeordnet sind.
6. 6. Tabakrauchfilterelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Oberflächen der ersten und

   W zweiten Aussparungen (43 und 45) im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind.
7. 7. Tabakrauchfilter element nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Aussparungen (43,45) über mehr
   als die Hälfte des Filterkörpers an jedem Ende davon erstrecken und sich progressiv in einem geringeren Abstand in den Filterkörper hinein erstrecken, bis jede an der
   Oberfläche des Körpers an Punkten in der Nähe des Zentralteils des Filterkörpers endet.
8. 8. Tabakrauchfilter element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß seine Enden eine anguläre Oberfläche begrenzen und in im allgemeinen zueinander parallelen Ebenen liegen, wobei die Aussparungen auf den einander gegenüberliegenden Seiten des Filterkörpers angebracht sind.
9. 9. Tabakrauchfilterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Aussparungen (31,33; 43,45) kurz
   vor einer Stirnwand des Filterelementes endet.

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10. 10. Tabakrauchfilterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Filterkörper (53) sekundäre Aussparungen (56,57) begrenzt sind, deren Länge weniger als die Hälfte der Länge des Filterelementes beträgt und die sich jeweils von der gleichen Stirnwand des Filterelementes aus erstrecken und so angeordnet sind, daß sie jeweils auf der anderen Seite einer der ersten oder zweiten Aussparungen (54,55) um den Umfang des Filterkörpers herum in einem Abstand von dieser Aussparung liegen.
11. 11. Tabakrauchfilterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Aussparungen die Form von langgestreckten Kammern (124, 126) haben, von denen jede entlang ihrer Länge von dem porösen Filterkörper (112) umgeben ist und sich von der Oberfläche der Außenwand (118) in den Filterkörper (112) hinein und durch die Oberfläche einer Stirnwand (120, 122) hindurch erstreckt, die von der verschieden ist, durch welche sich die andere Kammer hindurch erstreckt.
12. 12. Tabakrauchfilterelement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich jede langgestreckte Kammer (124, 126) durch die Oberfläche einer Stirnwand (120, 122) hindurch in Form einer ungefähr konzentrischen Öffnung zu der Längsachse des Filterelementes in den Filterkörper (112) hinein erstreckt.
13. 13. Tabakrauchfilterelement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß jede langgestreckte Kammer (124, 126) sich von der Oberfläche der Außenwand (118) in Form einer Öff-

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    nung an einer Stelle, die gegenüber der Stelle versetzt ist, von der aus sich die andere langgestreckte Kammer von der Oberfläche der Außenwand (118) in Form einer Öffnung in den Filterkörper (112) hinein erstreckt, in den Filterkörper (112) hinein erstreckt.
14. 14. Tabakrauchfilterelement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß eich jede langgestreckte Kammer (124, 126) von der Oberfläche der Außenwand (118) in Form einer Öff-

    ™ nung an einer Stelle, die auf der gegenüberliegenden Seite des Filterkörpers (112) liegt, von der sich die andere langgestreckte Kammer von der Oberfläche der Außenwand (118) in Form einer Öffnung in den Filterkörper (112) hinein etstreckt, in den Filterkörper (112) hinein erstreckt,
15. 15. Tabakrauchfilterelement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden langgestreckten Kammern (124, 126) parallel zueinander angeordnet sind.
16. 16. Tabakrauchfilterelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement etwa 15 bis etwa 25 mm lang ist und einen Durchmesser von etwa 7,9 mm aufweist und daß der parallele Abstand zwischen den beiden langgestreckten Kammern (124, 126) etwa 3 bis 5 ran beträgt, wobei jede Kammer (124, 126) einen Durchmesser von etwa 1,6 bis 2,0 mm aufweist.
17. 17. Tabakrauchfilterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, das es einen Filtrationskoeffizienten von mindestens etwa 0,25 aufweist.

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