DE2308302A1

DE2308302A1 - Filter mit zwischenkammer fuer zigaretten

Info

Publication number: DE2308302A1
Application number: DE19732308302
Authority: DE
Inventors: Jean Buisson
Original assignee: Societe Nationale dExploitation Industrielle des Tabacs et Allumettes SAS
Current assignee: Societe Nationale dExploitation Industrielle des Tabacs et Allumettes SAS
Priority date: 1972-06-13
Filing date: 1973-02-20
Publication date: 1974-01-03
Also published as: FR2142412A5

Description

Dipl.-In₉. H. MITSCHER'. ICh D —8 MÖNCHEN 22 Dipl.-In₉. K. GUNSCHMANN Stelnedorfilraße 10

Dr. r«r. not. W. KÖRBER ^{φ (οβ11)} '*"** Dipl.-Ing. J. SCHMIDT-EVERS

PATENTANWÄLTE 2θ.2.1973

D/Ne

Service d'Exploitation Industrielle des Tabacs et des Allumettes
53, Quai d'Orsay
Paris VIIe/Frankreich

Patentanmelduns Filter mit Zwischenkammer für Zigaretten

Die Erfindung betrifft Filter für Rauchartikel, vorzugsweise Zigaretten, und im besonderen Filter mit einer Zwischenkammer, das heisst Filter mit einer Kammer, die auf einem Teil der Länge des Filters den ganzen Querschnitt oder einen ringförmigen Querschnitt des Rauchstromes ausfüllt.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung dieser Filter.

Die Zwischenkammer des Filters kann leer sein, oder sie kann mit einem aktiven Stoff (filtrierend und/oder absorbierend und/oder adsorbierend) gefüllt sein. Im letzten Fall hat dieser Stoff, der eine möglichst grosse Oberfläche haben soll, im allgemeinen die Form von Körnchen, die mehr oder minder gegeneinander beweglich sind. Eine wohlbekannte Aus-

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führungsform der Filter, auf die sich die Erfindung bezieht, ist die der dreiteiligen Filter, die zwischen zwei Stopfen aus einem filtrierenden Stoff, wie Cellulose-Acetat oder Krepp-Papier (die beiden Stopfen können gleich oder verschieden sein) eine Zwischenkammer aufweisen, die durch eine über die Peripherie der Stopfen gelegte Umhüllung begrenzt wird. Die Zwischenkammer ist zum grossen Teil von aktiver Kohle in der Form von kleinen, gut dimensionierten Körnchen gefüllt. Bei solchen dreiteiligen Filtern, auf die sich das Nachfolgende bezieht, können das Material der Umhüllung der Stopfen, die Zahl der Kammern, deren Lage relativ zu den verhältnismässig starren Teilen, wie die oben erwähnten Stopfen, deren Konstruktion, die Anwesenheit, das Volumen, die Art und die Imprägnierung des Stoffes in der Zwischenkammer oder in den Zwischenkammern unter zahlreichen möglichen Lösungen gewählt werden, immer handelt es sich dabei um die eigentümlichen Eigenschaften eines Filters, der durch die vorliegende Erfindung verbessert wird.

Es ist bereits bekannt, in den ein Zigarettenfilter durchsetzenden Rauchstrom eine bestimmte Menge Frischluft einzuführen, d. h. Luft aus der das Filter umgebenden Atmosphäre.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Verdünnung dieser Frischluaft bzw. das Verhältnis ihres Volumens zu dem des angesaugten Rauches die bestmöglichen Werte haben, wenn der Zustrom der Frischluft in eine in dem Filter vorgesehene Zwischenkammer erfolgt. Diese Lösung wird noch günstiger, wenn die Zwischenkammer einen absorbierenden oder adsorbierenden Stoff mit grosser Oberfläche enthält, dem die in radialer Richtung auftreffende Frischluft eine wachsende Wirksamkeit erteilt.

Die Zuführung von Zusatzluft, die sich in der Zwischenkammer mit dem Rauchstrom mischt, setzt das Vorhandensein von Löchern in dem Material der Umhüllung voraus. Diese Löcher können aus Perforationen bestehen, oder sie können durch die Poro-

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sitat des Materials verwirklicht werden. In beiden Fällen ergibt sich eine Schwächung der Festigkeit des Filterelements, genau an der Stelle der Zwischenkammer. Zu dieser Feststellung kommen noch eine Anzahl von Erwägungen, die in die gleiche Richtung weisen, nämlich eine doppelte Umhüllung, technologische Beschaffenheit der Ausführung des Filters und seiner Anbringung an der Zigarette, die notwendige Dichtheit der Umhüllung der Zwischenkammer im Hinblick auf die in ihr enthaltenen Körnchen und das Aussehen des Filters an der Stelle der die Körnchen enthaltenden Stelle. Bei der Lösung mit einer doppelten, durchlässigen Umhüllung an der Stelle der Zwischenkammer, wird auf diese, im Kontakt mit den Körnchen eine erste Umhüllung mit feinen und zahlreichen (mehr als notwendig) Perforationen aufgebracht und auf diese eine zweite Umhüllung mit einer oder mehreren Reihen von Perforationen, die entsprechend der Menge der zuzuführenden Zusatzluft bemessen sind.

Zwischen den Perforationen der beiden Umhüllungen soll keine Kioncidenz bestehen, da mittels der Perforationen der zweiten Umhüllung die Menge der in die Zwischenkammer einströmende' Zusatzluft geregelt werden soll. Daher besteht das zu lösende Problem darin, der durch die Perforationen der aussen gelegenen Umhüllung eintretenden Luft den Durchtritt durch die beiden aufeinander liegenden Umhüllungen zu ermöglichen, so dass sie-ohne übermässige Einschnürungen durch die Perforationen der innen liegenden Umhüllung strömen kann, um sich anschliessend mit dem Rauchstrom, ausgehend von der Umfangsflache der Zwischenkammer, zu vereinigen.

Gegenstand der Erfindung ist ein Filter für Rauchartikel, vorzugsweise Zigaretten, mit mindestens einer Zwischenkammer, die von zwei kompakten, aber rauchdurchlässigen Stopfen und einer ersten, die Stopfen verbindenden Umhüllung begrenzt ist, durch die Luft hindurchtreten kann, die sich sodann mit dem die Zwischenkammer vom vorderen Stopfen zum hinteren Stopfen durchströmenden Rauch vermischt. Das erfinderische Neue besteht in der Anordnung einer Verteilungskammer für die Zusatzluft, wel-

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ehe Kammer durch die genannte erste Umhüllung und eine zweite, aussen gelegene,gleichfalls für eintretende Aussenluft durchlässige Umhüllung "begrenzt wird.

Diese Verteilungskammer ist ringförmig und umgibt die erste, innen gelegene Umhüllung.

Die zweite, aussen gelegene Umhüllung bildet das Verbindungsteil zwischen dem in der ersten Umhüllung eingeschlossenen Filterelement und dem einen Ende der Zigarette, wodurch eine Filterzigarette entsteht.

Die erste Umhüllung ist vorzugsweise auf dem grösseren Teil ihrer Oberfläche mit zahlreichen Löchern ausgestattet und die zweite Umhüllung ist vorzugsweise in der Mitte der Verteilerkammer für die Zusatzluft mit Löchern versehen.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen von Filtern, bei denen zwischen einer Einschnürung der inneren Umhüllung und der äusseren Umhüllung eine Verteilungskammer für die Zusatzluft vorgesehen ist.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben. In diesen stellen dar:

Fig. 1 ein doppeltes Filterelement in seiner ersten Umhüllung, zur Hälfte im Schnitt und zur Hälfte in Ansicht von aussen,

Fig. 2 eine Filterzigarette mit dem Filterelement nach Fig. 1 und

Fig. J eine andere Ausführungsform des ganzen Filters nach der Erfindung, verbunden mit einer Zigarette, zum Teil im Schnitt und zum Teil in Ansicht von aussen.

Um die Lesbarkeit dieser Figuren zu verbessern, sind die radialen Abmessungen einiger Elemente (im vorliegenden Fall vertikale Linien) in üblicher Weise verlängert gezeichnet.

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In der Fig. 1 sind mit. 10 und 10' zwei noch nicht getrennte Filterelemente bezeichnet. Die Trennung erfolgt später nach der Verbindung mit zwei, das doppelte Filterelement einschliessenden Zigaretten vor der Ingebrauchnahme entlang der verti kalen Schnittlinie. Jedes der Filterelemente 10 und 10' enthält eine Zwischenkammer 11, die stromaufwärts (auf der Zigerattenseite) durch einen Stopfen 12 und stromabwärts durch einen Stopfen 13 abgegrenzt ist. Diese Stopfen, die für den Rauch in der Längsachse des Filters durchlässig sind, können auch verschieden sein, da es für die mit der Erfindung bevorzugte Auεführungsform nur notwendig ist, dass sie in radialer Richtung die erforderliche Kompaktzeit aufweisen, d. h. eine solche, die man von dem Mundstück einer Filterzigarette erwartet. Es ist jedoch von Bedeutung, dass diese Stopfen eine gewisse Bodenelastizität haben. Der Stopfen 13 könnte z. B. aus einer Schnur aus Fasern aus Acetat-Cellulose bestehen, die in ein Papier eingewickelt sein kann, aber nicht muss. Der Stopfen 12 kann dem Stopfen 13 entsprechen oder aus Krepp-Papier oder gewelltem Papier bestehen. Wie man weiss, trägt das eine oder andere dieser Materialien in spezifischer Weise zum Filtern des Rauches bei. Man kann indessen diese Materialien auch durch andere, aktive oder inerte Materialien ersetzen, wie z. B. durch Kunststoffkörper mit einem oder mehreren, zur Strömungsrichtung des Rauches parallelen Kanälen.

Zwischen jedem Paar von Stopfen 12 und 13 liegt die Zwischenkammer 11, die auf ihrem Umfang durch die Umhüllung 15 der Stopfen begrenzt wird. Sie enthält Körnchen 14 eines aktiven Stoffes. Man kann dafür irgend einen Stoff wählen, dessen Wirkung auf die Bestandteile des Tabakrauches bekannt ist, zumal er vollständig im Mund des Rauchers isoliert ist. Dafür kommt z. B. aktive Kohle mit grosser spezifischer Oberfläche und genauer Körnchengrösse in Frage, wobei der kleinste Durchmesser der Körnchen genau festgelegt ist.

Bei dem vorliegenden Filterelement besteht die die Stopfen verbindende Umhüllung 15 aus einem gleichmässig perforierten

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Papier, dessen gesamte Oberfläche kleine Löcher 16 aufweist, deren Durchmesser kleiner als der kleinste Durchmesser der Körnchen 14- ist. Diese Umhüllung 15 schliesst sich über sich selbst entlang einer verschlossenen Überlappung 17» die parallel zu den Erzeugenden des auf diese Weise geformten Umdrehungskörpers verläuft. Es ist zweckmässig, dass das Papier 15 auch äusserhalb dieses Verbindungsstreifens mindestens zum Teil auf den Stopfen 12 und 13 haftet. Das Auftragen eines flüssigen Klebstoffes auf das perforierte Papier führt zu Schwierigkeiten, besonders wenn die Löcher des Papiers nicht verschlossen werden sollen. Dies hat dazu geführt, dass ein Papier vorgezogen wird, das auf seiner Innenfläche gleichmässig mit einem in der Wärme klebrigen Stoff überzogen ist. Ein solcher Papierstreifen wird nachträglich entlang von Linien perforiert, die parallel zu seiner Länge verlaufen. Die Breite des Papierstreifens entspricht der Länge der Umhüllung der Stopfen und ihrer Überlappung 17· Die Tatsache, dass das Papier der Umhüllung auf seiner ganzen Fläche perforiert ist, hat unter anderem den Vorteil, dass es durch Zug auf die Abmessung der Stopfen 12 und 13" verformbar ist.

Bei der Ingebrauchnahme der dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist es notwendig, dass die Umhüllung 15 in der Mitte der Zwischenkammer 11 eine leichte Einschnürung aufweist. Wegen der gewünschten geringen Menge der einströmenden Luft kann diese Einschsnürung nur eine maxiiiiale Höhe in der G-rösse eines Teils eines mm haben (einige Hundertel) und sie ist in der Praxis mit dem blossen Auge nicht erkennbar. Man erhält diese Einsc-hnürung sehr leicht, wenn die Stopfen mit einem elastischen Umhüllungspapier unter Druck einge-hüllt werden. Wenn die Stopfen zusammendrückbar sind, wie dies fir die beispielsweise zu Beginn der Beschreibung der Fig. 1 genannten Materialien zutrifft, wird für die Stopfen ein radiales Mass gewählt, (Durchmesser für zylindrische Filterelemente),das grosser ist, als das radiale Mass des fertigen Elements. Die Kompression der Stopfen erhöht wegen des Eintrittes von Luft aus der Zwischenkammer deren Filtrierfähigkeit,ohne dem sichtbaren Zug des

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Ganzen zu schaden.

Die Herstellung solcher Filtrierelemente wird durch das Fliess band- verfahren sehr erleichtert. Die über die ganze Länge des Materials für die innere Umhüllung vorgesehenen Perforationen 16 machen besondere Vorsichtsmassregeln überflüssig. Die Verbindung der Umhüllung 15 längs der Überlappung 17 erfolgt durch eine Heizvorrichtung, die an einer entsprechend der Vorbeibewegung ausgerichteten Stange anliegt. Eine nur unvollkommene Füllung der Ziwschenkammer 11 mit Körnchen 14 bietet dabei keine Schwierigkeit.

Das beschriebene Filter wird durch seine Verbindung mit einer üblichen Zigarette (d. h. einer solchen ohne Filter), wie sie in der Fig. 2 dargestellt ist, vervollständigt. Mit 18 ist eine übliche Zigarette, mit 20 ihre Tabakfüllung und mit 19 ihre Papierumhullung bezeichnet. Ein Verbindungsteil, nämlich die äussere Umhüllung 21, vorzugsweise aus einem Spezialpapier für das Mundstück der Zigarette bedeckt das hintere Ende der Zigarette 18 und liegt auf ihrer Papierumhüllung 19, die sie dicht abschliesst. Das Verbindungsstück 21 liegt ferner an den Teilen des Filterelements 10, nämlich den Stopfen 12 und 13 an, mit denen es auf irgendeine bekannte Weise verbunden ist. Des weiteren überbrückt das Verbindungsstück die in der Mitte der Zwischenkammer .11 von der inneren Umhüllung 15 gebil deten Einschnürung und bildet so eine ringförmige Verteilungskammer 23. Genau bemessene Löcher 22, die vorteilhaft über dem tiefsten Teil der Kammer 23 liegen, ermöglichen den Zutritt von Aussenluft in einer Menge, die der die Zwischenkammer 11 durchströmenden Rauchmenge proportional ist, zu den Körnchen

Bei der in der Fig. 3 dargestellte Ausführungsform der Erfindung besteht das Filterelement 30 gleichfalls aus zwei eine Zwischenkammer 11 begrenzenden Stopfen. Diese Stopfen können z. B. auswechselbar in einem dünnwandigen Röhrchen 35 aus einem sich in der Wärme zusammenziehenden Stoff untergebracht sein. Eine schnelle Erwärmung des Umfangs des Filterelements

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würde dann zu einer leichten ringförmigen Einschnürung 43 rings um die Zwischenkammer führen und würde die anliegenden Stopfen stärker zusammendrücken. Das die Umhüllung der Stopfen "bildende Eöhrchen 35 weist mindestens im Gebiet der Zwischenkammer sehr feine Perforationen 36 auf. Eine zweite Umhüllung 31, vorzugsweise aus Papier für das Mundstück der Zigarette, ist auf die zylindrischen Teile des Röhrchens 35 aufgeschoben und begrenzt so eine ringförmige Verteilungskammer 43. Kalibrierte Löcher 32 in der ausseren Umhüllung y\ dienen zum Zuführen von Aussenluft in die Verteilungskammer. Diese Luft tritt dann durch die Löcher 36 des Röhrchens 35 und gelangt dann in die Zwischenkammer, wo sie sich mit dem Rauch mischt.

Die Verbindung des Filters nach der Fig. 3 und einer üblichen Zigarette 38 erfolgt mittels eines Verbindungsstückes 40, das auf der Papierumhüllung 39 der Zigarette und auf dem vorderen Ende des Filterelements aufliegt. Dieses Verbindungsstück kann auf der äueseren Umhüllung y\ des Filterelements, wie dies dargestellt ist, oder unmittelbar auf dem die Stopfen verbindenden Röhrchen 35 aufliegen. Dann muss die äussere Umhüllung 31 einige mm vor dem Ende des vorderen, an die Zigarette 38 grenzenden Stopfens enden. Diese Ausführungsform erspart Bearbeitungszugaben und ist besonders dann geeignet, wenn die äussere Umhüllung 31 nur in der Nähe der Mitte der Zwischenkammer perforiert ist. Man kann auf diese Weise eine sehr wirksame und sehr elegante Filterzigarette herstellen.

Die Verteilung von sehr feinen Perforationen über die ganze, die Zwischenkammer umgebende Umhüllung ersp-art die Notwendigkeit, die Zwischenkäufer bei der Fabrikation vollständig mit aktiven Körnchen zu füllen. Die durch die Perforationen radial einströmende Luft konzentriert den Hauptrauchstrom auf den mittleren Bereich der Zwischenkammer und zwingt ihn, über den aktiven Stoff zu strömen. Wenn für die Umhüllung ein sich in der Wärme zusammenziehendes Material verwendet wird, ist es möglich, die Körnchen zusammen zu drücken, ohne dass ihre Verteilung sehr genau überwacht werden muss.

Patentansprüche: 309881/0753

Claims

Patentansprüche

Filter für Rauchartikel, vorzugsweise Zigaretten, mit mindestens einer Zwischenkammer, die von zwei kompakten, aber rauchdurchlässigen Stopfen und einer ersten, die Stopfen verbindenden Umhüllung begrenzt ist, durch die Luft hindurchtreten kann, die sich sodann mit dem die Zwischenkammer vom vorderen Stopfen zum hinteren Stopfen durchströmenden Rauch vermischt, gekennzeichnet durch eine Verteilungskammer (23, 4-3) für die Zusatzluft, welche Kammer durch die genannte erste Umhüllung (15) und eine zweite, aussen gelegene,gleichfalls für eintretende Aussenluft durchlässige Umhüllung (21, 31) begrenzt wird.

Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilungskammer (23, 43) ringförmig ist und die erste innen gelegene Umhüllung (15) umgibt.

Filter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite, aussen gelegene Umhüllung (21, 31) das Verbindungsteil zwischen dem brennbaren Teil (18, 38) des Rauchartikels und der ersten Umhüllung (15) des Filterelements (10, 30) bildet.

Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Löcher (16, 36) für das Einströmen zusätzlicher Luft in der ersten Umhüllung (15) über deren ganze, der Achse des Filterelements folgenden Länge verteilt sind.

Filter nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Löcher (22, 32) für das Einströmen von Luft in der zweiten Umhüllung (21, 31) suif einer oder mehreren, das Filterelement (10) in der Mitte der Zwischenkammer (11) umgebenden Kreislinien verteilt sind.

Filter nach Anspruch 1 mit einer Körnchen einer aktiven Substanz enthaltenden Zwischenkammer, dadurch gekenn-

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zeichnet, dass die erste Umhüllung (15) eine Anzahl von kleinen Löchern (16) und die zweite, aussen gelegene Umhüllung (21, 3Ό kalibrierte Löcher für das Einströmen der Aussenluft aufweisen.

7· Filter nach einem (fer vorangehenden Ansprüche, dessen erste Umhüllung aus Papier besteht, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Papier die die Zwischenkammer (11) begrenzenden Stopfen (12, 13) stark zusammendrückt und dass die Verteilungskammer (23, 4-3) für die zusätzliche Luft zwischen einer Einschnürung dieses Papiers in der Mitte der Zwischenkammer und der zweiten, aussen gelegenen, zylindrischen Umhüllung (21, 31) liegt.

8. Verfahren zur Herstellung eines Filters mit-Zwischenkammer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Aufeinanderfolge der folgenden Arbeitsgänge:

a) zylindrische Stopfen (12, I3) werden in einem Abstand, der genau der Länge der zu bildenden Zwischenkammer (11) entspricht, angeordnet;

b) diese Stopfen werden von einer ersten, perforierten Umhüllung (15) mit Druck umgeben;

c) in dieser ersten Umhüllung wird in der Mitte der Zwischenkammer (11) eine Einschnürung (23) hervorgerufen;

d) das in der ersten Umhüllung (15) befindliche Filterelement wird von einer zweiten aussengelegenen, perforierten, zylindrischen Umhüllung (21, 31) umgeben.

9· Verfahren zur Herstellung von Filtern nach Anspruch 8, bei dem als erste Umhüllung ein Papier/Verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschnürung des Arbeitsganges c durch eine quergerichtete Zugspannung hervorgerufen wird, die dem Papier der ersten Umhüllung (15) während des Arbeitsganges b erteilt wird.

10. Verfahren zur Herstellung von Filterzigaretten nach Anspruch 3i gekennzeichnet durch die Aufeinanderfolge der

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folgenden Arbeitsgänge:

die mit einer Zwischenkäufer (11) ausgestatteten Filterelemente (1O₁ 30) werden im Fliessbandverfahren dadurch hergestellt, dass die zylindrischen Stopfen (12, I3) in eine Umhüllung (15) hineingedrückt werden, die aus einem über seine ganze Länge perforierten Papier besteht und dass diese Umhüllung in eine quergerichtete Zugspannung versetzt wird, durch die in der Mitte der Zwischenkammern eine Einschnürung entsteht;

diese Filterelemente (10, 30) werden an dem Mundstück der Zigaretten (18) dadurch befestigt, dass das Ganze in eine das Filterelement und ein Ende des Mundstücks der Zigarette bedeckende, äussere Umhüllung (21) eingerollt wird, nachdem diese Umhüllung von einer entsprechend breiten, über ihre ganze Länge perforierten Bahn abgeschnitten worden ist«

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