DE2243349A1

DE2243349A1 - Verbesserungen an tabakrauchfiltern

Info

Publication number: DE2243349A1
Application number: DE2243349A
Authority: DE
Inventors: Keith Douglas Kilburn; Robert Bleasdale Richardson
Original assignee: British American Tobacco Co Ltd
Current assignee: British American Tobacco Investments Ltd
Priority date: 1971-09-06
Filing date: 1972-09-02
Publication date: 1973-03-22
Also published as: CA971066A; ZA725729B; AU4594172A; GB1371794A; BR7206003D0; CH561516A5; NL7212021A; BE788366A

Description

DIPL..INQ. H. STEHMANN

DIPL.-PHYS. DR. K. SCHWEINZER _; tel.: kanzlei 0911/205727 privat: 774304

00/ Q Q /. Q TELEGRAMM-ADRESSE: STEHPATENT

PATENTANWÄLTE {. £ H O \> H Zt TELEX 06-23135

'LilPL.-ING. DR. M. RAI J · ■ _BANKKonten:

DEUTSCHE BANK AG. NORNBERG NR.341144 POSTSCHECKKONTO: NÜRNBERG 67081

Nürnberg, den 1.9.72 18/55 ■

British-American Tobacco Company Ltd., Westminster House, 7j Millbank; London S.W.l/Englafid

Verbesserungen an Tabakrauchfiltern

Die Erfindung betrifft Verbesserungen an Zigaretten- und anderen Tabakrauchfiltern.

Die Filtereigenschaften herkömmlicher Zigarettenfilter aus faser- oder fadenförmigem Filtermaterial sind beim Rauchen einer Zigarette von einem Zug zum anderen kaum Schwankun gen unterworfen. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Tabakrauchfilter zu schaffen, in dem das Druckgefälle ansteigt, je mehr Rauch durch den Filter gezogen wird, wodurch die Filtrierleistung, insbesondere bei den letzten

erheblich Zügen, im Vergleich zu herkömmlichen Filternygesteigert wird.

Erfindungsgemäß besteht ein Tabakrauchfilter oder Filter abschnitt aus einer Scheibe aus einer Schicht dichtgepackter feiner Teilchen eines Rauchfiltermaterials. Diese feinen Teilchen können aus kleinen Kügelchen bestehen. Mit dem Ausdruck "Scheibe" ist in der vorliegenden Beschrei bung ein Teil von nicht über 2 mm Dicke, und mit "feine" Teilchen mit einem Durchmesser nicht über 500 Mikrometer bezeichnet.

Bei Verwendung von Fasern hat die aus der dichtgepackten Schicht feiner Teilchen bestehende Scheibe eine Dicke von 1 - 200 Mikrometer, vorzugsweise von 7-30 Mikrometer. Der Durchmesser der Fasern ist 0,01- - 10 Mikrometer. Kur--

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FUr das Auftragsverhältnls gilt die Gebührenordnung der Deutschen Patentanwaltskammer. - Gerichtsstand für Leistung und Zahlung: Nürnberg. Gespräche air^x"—~°^Jk"-^l"*^>"¹*'^rAlrl'^4r—"^h*""'^hl"'^l|i^che Wirkung.

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ze Fasern mit einer Länge von 0,5 - 1000 Mikrometer sind für diesen Zweck gut geeignet; es können aber auch längere Pasern mit einer L nge zwischen 1 und 20 mm verwendet werden. Die Pasern bestehen vorzugsweise aus Glas oder einem natürlichen oder synthetischen textlien Werkstoff oder

aus Papier; Pasern aus Kohlenstoff oder Metall oder eine Mischung der vorgenannten Fasern können jedoch ebenfalls verwendet werden. Bei Verwendung einer Scheibe aus Papier beträgt der Faserdurchmesser 1 - 100 Mikrometer, vorzugsweise 3-30 Mikrometer. Bei einer Packungsdichte (VoIu men der Papierfasern geteilt durch Gesamtvolumen des Pa piers) zwischen 0,1 und 0,5, vorzugsweise zwischen 0,15 und 0,30, ist eine ausreichende Porosität gewährleistet.

Bei Verwendung von Teilchen, beispielsweise Kügelchen, beträgt der Teilchendurchmesser 20 - 500 Mikrometer, vorzugsweise 100 - 500 Mikrometer, während die Dicke der Scheibe bis zu 2 mm beträgt. Dabei können kleine Kugel chen aus Glas, Metall oder Kunststoff Verwendung finden.

Die freie Oberfläche einer solchen Filterschicht kann 0,05

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bis 5 cm betragen, je nach Art des Rauchartikels, für den sie bestimmt ist. Bei Zigaretten wird sie normaler -

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weise 0,3 - 0,7 cm betragen. Die Filterschicht kann ein- oder beidseitig von einer Scheibe aus rauchdurchlässigem Material, beispielsweise einem rauahdurchlässigen Papier, einem gewebten oder nicht gewebten Stoff, Keramik oder dergl. abgestützt sein.

Je nach Art des verwendeten Filtermaterials kann dieses durch einfaches Zusammenpressen oder Verdichten herge stellt werden, oder die Fasern oder Teilchen werden in haftende Verbindung miteinander gebracht und erforderlichenfalls mit einer Stützscheibe oder -scheiben mittels Kleben oder Verschmelzen verbunden.

Ein oder mehrere dieser Filter können in einem Zigaret -

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tenfilter entweder allein oder zusammen mit einem oder mehreren bekannten Filterabschnitten verwendet werden. Der Filterabschnitt wird zwischen einem Tabakstab und einem mit einem oder mehreren der Luftzufuhr dienenden Löchern versehenen Mundstück eingesetzt. Anstelle der Löcher kann auch eine luftdurchlässige Papierumhüllung verwendet werden. Das Mundstück kann aus einer hohlen, rohrförmigen Hülle bestehen oder einen zusätzlichen herkömmlichen Filterabschnitt aus faserigem oder fadenförmigem Material enthal ten.

Filter, bestehend aus einer Scheibe der oben beschriebenen Art mit einem Druckgefälle von 0,3 - 12 cm Wassersäule kann vorgesehen werden. Erforderlichenfalls kann ein Druckgefälle von 1 - 3 cm erreicht werden.

Beim Rauchen einer Zigarette durch einen solchen Filter hat sich herausgestellt, daß eine Verringerung der Gesamtabgabe an Feststoffteilchen, insbesondere bei den letzten Zügen einer Zigarette, im Vergleich zu der Gesamtfest stoffabgabe bei einer Zigarette mit einem herkömmlichen Filter, erzielt wird. Bei einem herkömmlichen Filter bleiben die Filtereigenschaften normalerweise im wesentlichen konstant, jedoch erhöht sich die Gesamtabgabe an Fest stoffteilen, je weiter die Zigarette geraucht wird, und zwar aufgrund der Mengenzunahme der dem Filter während der letzten Züge zugeführten Feststoffteilchen. Demgegenüber steigt bei dem erfindungsgemäßen Filter das Druckgefälle in der Scheibe während der letzten Züge durch die zunehmende Verstopfung der Poren der dichtgepackten Schicht durch die aufgenommenen Feststoffteilchen in zunehmendem Maße an. Dadurch wird eine erhöhte Filterleistung erreicht-, da die Wahrscheinlichkeit, da.ß in einer teilweise blockierten Filterscheibe Feststoffteilchen .aufgefangen werden, größer ist als bei einer nicht blockierten Scheibe.

Wenn darüberhinaus, wie oben beschrieben, Luftlöcher im Filter vorgesehen sind, wird dadurch außerdem erreicht,

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daß eine größere Menge Luft zugeführt wird. In diesem Fall ergeben sich im Unterschied zu dem in der Scheibe herrschen^ den Druckgefälle nur geringe Schwankungen des Gesamtdruckgefälles. Eine wirksame Verringerung des Gesamtanteils an Peststoffteilchen während der letzten Züge kann jedoch, auch erzielt werden, wenn keine Möglichkeiten zur Luftzuführung vorgesehen sind. Es ist auch möglich,, den Filter so auszubilden, daß er nach einer gewissen Zeit vollständig blök ·> klert, so daß die Zigarette lediglich schwelt. Der Zeit ~ punkt, bei dem eine solche vollständige Blockierung ein tritt, hängt von der Packungsdichte der dichtgepackten Schicht, dem Durchmesser der verwendeten Fasern oder Teilchen sowie der Dicke der gepackten Schicht ab. Auf diese Weise kann der dem Raucher zugeführte Gesamtanteil an Feststoffteilchen eingeschränkt werden.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele von Zigarettenfiltern anhand der Zeichnungen. Es zeigen :

Fig. 1 und 2 Längsschnitte durch einen mit einem Tabakstab verbundenen erfindungsgemäßen Filter in schematischer Darstellung.

In beiden Zeichnungsfiguren ist je ein Tabakstab 1 mit einer Papierumhüllung 2 dargestellt, der auf bekannte Weise mit einem Mundstück J> verbunden ist. Das Mundstück j5 kann entweder nur ein einfaches Mundstück sein oder aber einen, bei spielareise aus Zelluloseacetat bestehenden Filterabschnitt enthalten. In der Filterhülle 5 sind nahe dem an den Tabak-

des Filters . stab 1 angrenzenden EndeVLuftlöcher 4 vorgesehen.

Fig. 1 zeigt eine Scheibe, bestehend aus einer mit einer Stützschicht 7 aus rauchdurchlässigem Material verbundenen Filterschicht 6, beispielsweise in der Zusammensetzung,wie nachfolgend in Beispiel 1 beschrieben, die mittels Kleben an der Filterhülle 5 an unmittelbar an den Tabakstab 1 angrenzender Stelle befestigt ist, um einmal die Filter -

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um
schicht daran festzulegen undvzum anderen das Durchziehen des Tabakrauchs durch diese Filterschicht 6 sicherzustellen. Die von der Stützschicht 7 gestützte Filterschicht kann alternativ auch unmittelbar am Ende der Umhüllung 2 befestigt werden.

Fig. 2 zeigt eine Filterschicht 8 aus dichtgepackten und miteinander verbundenen kleinen Kügelchen, wie beispielsweise in Beispiel 5 beschrieben, die auf ähnliche Weise, wie oben beschrieben, angeordnet und an der Hülle 5 be festigt ist.

In den folgenden Beispielen werden Herstellüngsweise und Eigenschaften der erfindungsgemäßen Zigarettenfilter beschrieben ί

Beispiel 1

In einem Mörser mit Azeton zerstampfte Glasfasern mit einem Durchmesser von 0,5-2 Mikrometer wurden in einer 0,1 mm dicken Schicht auf Glasschieber aufgebracht. Ein Blatt eines unter dem geschützten Warenzeichen "Paratex" bekannten ungewebten, aus einem Gemisch von Cellulose und Baumwollfasern bestehenden Stoffes wurde in.eine Lösung aus verdünntem Polyvinylacetatkleber eingetaucht und über die Glasfaserlage gelegt. Aus dieser aus Glasfaser- und Stoffschicht bestehenden Matte wurden Scheiben von ca. £}mm Durchmesser geschnitten. Eine dieser Scheiben wurde zwi sehen Tabakstab und Celluloseacetatfilter einer Zigarette angeordnet. Die Hülle des Filterabschnitts wurde an ihrem Umfang ca. 3 mm von der Scheibe entfernt mit 12 im Ab stand voneinander angeordneten Luftlöchern mit einem Durchmesser von ca. 0,5 ram versehen.

Dabei ergab sich, daß die Gesamtabgabe an Feststoffteil chen einer mit diesem Filter versehenen und unter Stan dardbedingungen mit einem Zug pro Minute bei einem Zug volumen von J55 ml und 2 Sekunden Zugdauer gerauchten Zigarette 0,8 mg am Anfang und nur 1,4 mg in den späteren Zügen betrug, wobei der Druckabfall in der Zigarette von

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3,4 cm - 6,8 cm Wassersäule anstieg, wogegen sich bei einem herkömmlichen Celluloseacetatfilter eine Abgabe an Peststoffteilchen von 2,1 mg am Anfang und 4,5 mg in den späteren Zügen ergab und der Druckabfall bei etwa 5 cm Wassersäule konstant blieb.

Beispiel 2

Eine Scheibe von 0,05 mm Dicke und 8 mm Durchmesser aus faserigem Papiermaterial mit einer Packungsdichte von 0,21 - 0,27 wurde zwischen Tabakstab und Mundstück einer Zigarette eingesetzt. Beim Rauchen derZigarette durch diesen Filter unter Standardbedingungen trat nach 8 Zügen eine Blockierung des Filters sowie ein starker Anstieg des Druckabfalls auf. Es wurde eine auf 13 mg beschränkte Abgabe an Feststoffteilchen pro Zigarette erhalten. Bei einer gewöhnlichen Zigarette werden normalerweise Züge benötigt, um sie auf eine Restlänge von 8 mm zu bringen.

Beispiel 3

Fasern aus Naturwolle von ca. 8 Mikrometer Durchmesser und 1 mm Länge wurden zu einer Scheibe von 0,2 mm Dicke und 8 mm Durchmesser ausgeformt. Diese Scheibe wurde zwischen Tabakstab und Filterabschnitt aus Celluloseacetat mit einer Länge von 14 mm, dessen Hülle mit 12 Luftlö ehern von ca. 0,3 mm Durchmesser versehen wurde, eingesetzt, was der Anordnung gemäß Beispiel 1 entspricht. Die Scheibe wurde an ihrem Randbereich an der Umhüllung mittels unter der Bezeichnung "Evo-stik" bekannten, synthetischen Gummi-Kunstharz-Kontaktkleber befestigt.Beim Rauchen einer Zigarette durch diesen Filter unter den oben beschriebenen Standardbedingungen ergab sich eine Gesamtabgabe von Feststoffteilchen in Höhe von 0,6 mg beim ersten Zug und 0,9 mg beim zehnten Zug, wobei der Tabakstab bis auf 15 mm Restlänge geraucht wurde. Während des Rauchens der Zigarette stieg der Druckabfall im FiI ter von 3,0 bis auf 5,5 cm Wassersäule an.

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Beispiel 4

Pasern aus Naturwolle von ca, 10 Mikrometer Durchmesser und 5 mm Länge wurden zu einer Seheibe von 0,2 mm Dicke und 8 mm Durehmesser ausgeformt. Diese Scheibe wurde zwischen Tabakstab und Filterabschnitt aus Zelluloseacetat mit einer Länge von 14 mm eingesetzt, dessen Hülle mit 12 Luftlöchern wie in Beispiel 1 beschrieben,versehen wurde. Der Außenrand der Scheibe wurde auf die in Beispiel 3 beschriebene Weise an der Papierumhüllung befestigt. Beim Rauchen einer Zigarette durch einen solchen Filter unter den genannten Standardbedingungen ergab sich eine Gesamtabgabe an Feststoffteilchen in Höhe von 0,4 mg beim ersten Zug und 0,6 mg beim zehnten Zug, wobei der Tabakstab bis auf 15 mm Restlänge geraucht wurde. Während des Rauchens stieg das Druekgefälle im Filter von 4,0 auf 7,1 cm Wassersäule an.

Beispiel 5

Kleine Glaskügelchen mit einem Durchmesser von 0,2 bis 0,3 mm wurden zur Bildung einer Seheibe von 8 mm Durchmesser und 2 mm Dicke unter Verwendung einer kleinen Menge eines unter der geschützten Marke "Araldite" bekannten Epoxyharzes, bei dem es sieh um kaltabbindendes 2-Komponenten-Epoxyharz handelt, miteinander verklebt. Die Scheibe wurde an unmittel bar an den Tabakstab angrenzender Stelle im Mundstück be festigt, und es wurden ferner 10 Luftlöcher von 0,j5 mm Durchmesser im Mundstück vorgesehen, wie in den vorherge henden Beispielen beschrieben. Beim Rauchen der Zigarette durch diesen Filter unter Standardbedingungen wurde sowohl beim ersten als auch beim zehnten Zug eine Abgabe von Feststoffteilchen von 1,4 mg festgestellt. Während des Rauchens stieg das Druckgefälle im Filter von 5,3 auf 8,5 cm Wassersäule an.

Beispiel 6

Ein Filter wurde gemäß dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren hergestellt, wobei jedoch anstelle der Glasfasern kleine Kügelchen aus einem Kunststoffpolymer bzw. einem Styrol-Divinyl-Benzol-Polymer, wie es unter dem geschütz -

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ten Warenzeichen "Poropak" vertrieben wird, mit einem
Durchmesser von 0,18 bis 0,25 mm verwendet wurden. Beim Rauchen einer Zigarette durch diesen Filter unter Standardbedingungen ergab sich ein Anstieg des Druckabfalls von 4,1 auf 6,9 cm Wassersäule und eine konstante Aus beute an Feststoffteilchen von 1,6 mg pro Zug.

Ansprüche -

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Claims

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Ansprüche

l)) Tabakrauchfilter oder Filterabschnitt, dadurch gekennvgiichnet, dass er aus einer Scheibe einer dichtgepackten Schicht kleiner Teilchen eines Rauchfiltermaterials besteht_T
2.) Filter oder Filterabschnitt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kleinen Teilchen aus feinen Fasern mit einem Durchmesser von 0,01 bis 10 Mikrometer bestehen und die Dicke der Scheibe zwischen 1 und 1200 Mi krometer beträgt.
3.) Filter oder Filterabschnitt nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern eine Länge von 0,5 bis 1000 Mikrometer haben.
4.) Filter oder Filterabschnitt nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Fasern 1 bis 20 mm beträgt.
5.) Filter oder Filterabschnitt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Scheibe aus Papier verwendet wird, bei der die Fasern einen Durchmesser von 1 bis 100 Mikrometer und eine Packungsdichte zwischen 0,1 und 0,5 haben.
6.) Filter oder Filterabschnitt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kleinen Teilchen Kügelchen mit einem Durchmesser von 20 bis 500 Mikrometer sind.
7·) Filter oder Filterabschnitt nach den Ansprüchen 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus Filtermaterial (6) zumindest auf einer Seite von einer Scheibe (7) aus rauchdurchlässigem Material gehalten wird.
8.) Zwischen Tabakstab und Mundstück oder Filtermundstück eingesetzter Filter oder Filterabschnitt nach einem der Ansprüche 1-7* dadurch gekennzeichnet, daß an der Mundstück- oder Filterumhüllung (5) wenigstens ein, vorzugs-

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weise aber mehrere ringförmig und nahe der Filterscheibe (6, 7, 8)|angeordnete Luftlöcher (4) vorgesehen sind, oder daß die Umhüllung (5) aus luftdurchlässigem Material besteht.

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