DE2440821C3

DE2440821C3 - Zigarettenfilter und Verfahren und Vorrichtung zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE2440821C3
Application number: DE19742440821
Authority: DE
Inventors: Vello Norman; Ned A. Sigmon
Original assignee: Liggett and Myers Inc
Current assignee: Liggett Group LLC
Priority date: 1973-08-27
Filing date: 1974-08-26
Publication date: 1979-05-31
Also published as: FR2242041A1; DE2440821B2; AU473161B2; DE2440821A1; AU7269874A; IE39911L; NL7411372A; JPS515079B2; AR202490A1; BR7407119A; JPS5049500A; IE39911B1; GB1435255A; FR2242041B1; CH586519A5

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Zigarettenfilter gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie auf ein Verfahren zu seiner Herstellung und eine Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens.

ii Eine Vielzahl von Typen von Zigarettenfiltern wurde bereits bisher entworfen, um mancherlei Stoffe, die während des Rauchens im Rauch erzeugt werden, durch Filtern vor dem Mund des Rauchers abzuscheiden. Bekannte Zigarettenfilter sind z. B. aus Fasermaterial,

4Ii wie aus Zelluloseacetat, hergestellt. Ein derartiger Zigareaenfilter zwischen dem Mund des Rauchers und der Tabaksäule erfordert stets zusätzliche Kraft beim Ziehen oder Inhalieren bzw. Saugen seitens des Rauchers, um den Rauch durch das Filtermaterial

4i hindurchzuziehen. In der Praxis hat sich dabei eine Grenze für die Menge eines bestimmten Stoffes ergeben, die durch ein bestimmtes Filtermaterial aufgrund des Druckabfalls längs des Filters, der von einem Raucher ohne Unbequemlichkeit hingenommen

in werden kann, ausgefiltert werden kann.

Es ist bekannt, den Strömungswiderstand des Zigarettenfilters durch Anordnung eines Nebenansaugweges zu mindern.

So ist bekannt (CH-PS 3 32 794), Rauch einer

υ Zigarette durch Umgehungsluft zu verdünnen. Der Nebenansaugweg verläuft dabei von einer Zone erhöhter Durchlässigkeit der Hüllschicht des Filtermaterials des Zigarettenfilters durch das Filtermaterial zur Mündungsöffnung des Zigarettenfilters. Die Zone

wi erhöhter Durchlässigkeit ist dabei von Perforationen der Hüllschicht gebildet. Hierbei wird die Menge bestimmter Stoffe des Rauches, die bei jedem Zug in den Mund des Rauchers gelangen, in abgestimmtem Maße verringert.

bj Bei gattungsgemäßen Zigarettenfiltern (DE-GM 17 02 049) hat man die Zigarettenfilter mit direkten Durchlässen des Tabakrauches von der Tabaksäule durch das Filtermaterial in einem dieses zentral

durchsetzenden Röhrchen ausgestattet, durch das ein Teil des ungefilterten Rauches direkt in den Mund des Rauchers gelangen kann. Hierbei wird gegenüber gewöhnlichen Filterzigaretten ohne Nebenansaugweg der Rauchanteil der aus der Mündui ,gsöffnung des Zigarettenfilters in den Mund des Rauchers tretenden Strömung erhöht.

Ein weiterer Grund, warum man Zigarettenfilter od. dgl. mit Umgehungsleitungen verwendet, besteht darin, daß der Strom des ungefilterten Rauches durch den Filter _mit größerer Geschwindigkeit als der Strom des im Filtermaterial gefilterten Rauches angesaugt wird, so daß eine schnellere Strömungskomponente auf die Zunge und auf die Geschmackszentren des Rauchers auftrifft. Dies erbringt, wie man annimmt, beim Rauch mehr Geschmi.ck. Dies trifft bei beiden erwähnten Filterzigaretten mit Nebenansaugweg zu, denen dementsprechend auch beiden jeweils schon das Ziel zugrunde liegt, bei Filterzigaretten ein verbessertes Geschmacksspektrum zu erreichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zigarettenfilter mit Nebenansaugweg zu finden, der ein breites Geschmacksspektrum ergibt. Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Zigarettenfilter gemäß dem Kennzeichen von Anspruch 1 gelöst.

Indem hier nach der Erfindung die Maßnahmen der beiden genannten bekannten Zigarettenfilter mit Nebenansaugweg vereint werden, wird scheinbar die Maßnahme der gattungsgemäßen teilweisen direkten Rauchzuführung zum Mund des Rauchers durch die Maßnahme der Frischluftzumischung im Zigarettenfilter und die dadurch bedingte Rauchverdünnung wieder mehr oder minder kompensiert; man erhält jedoch ein besonders angenehmes Geschmacksspektrum.

Vorzugsweise ist das Filtermaterial hartes bzw. unplastiziertes Zelluloseacetat und/oder besteht das Röhrchen aus Polyäthylen.

Die Zone erhöhter Durchlässigkeit der Hüllschicht kann dabei in der an sich bekannten Weise Perforationen aufweisen, aber gegebenenfalls auch anders relativ luftdurchlässiger gestaltet sein, z. B. als von Natur poröses oder hochporöses Zigaretteneinwickelpapier. Im Falle der Verwendung von Perforationen bestimmt deren Anzahl und Format den Ansaugquerschnitt der direkten Luftzuführung. Der totale Strömungswiderstand setzt sich aus dem Einfluß dieses Ansaugquerschnittes und dem Strömungswiderstand des von der zugemischten Frischluft noch durchquerten Filtermaterials zusammen.

Zweckmäßig hat das Röhrchen einen konstanten Strömungsquerschnitt, dessen Querschnittsform, z. B. an einem starren, unverformbaren Röhrchen, den Strömungswiderstand in engen Grenzen festlegt und den direkten Rauchdurchtritt durch den ZigareHenfilter und damit die Ansauggeschwindigkeit dieses Rauchanteils wenig behindert.

In den Ansprüchen 6 und 7 sind besonders zweckmäßige Bemessungen bezüglich der auf beiden Nebenansaugwegen angesaugten Ströme enthalten.

Im Anspruch 8 ist ein zweckmäßiges einfaches Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Zigarettenfilters enthalten; dieses Verfahren wird vorzugsweise unter den Bedingungen von Anspruch 9 durchgeführt.

Eine zweckmäßige Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist im Anspruch 10 enthalten. Vorzugsweise Ausführungsformen dieser Vorrichtung sind in den Ansprüchen 11 bis 13 aufgezeigt.

Im Betrieb wird einer solchen Vorrichtung z. B. das faserige Filtermateria! in eine Düse in Form eines Bandes oder eines Gewebes eingegeben und rund um einen Hohldorn herumgeformt, bevor es die Düse verläßt und in die Formvorrichtung eintritt. Zugleich wird der Röhrchenstrang von einer Lieferrolle eingeführt, und es passiert den Hohldorn bis zu einer Stelle, wo die Reibung des sich bewegenden faserigen Filtermaterials hinlänglich groß ist, un den Röhrchenstrang mit einer gleichförmigen Geschwindigkeit zu ziehen; die Reibungswirkung des fasengen Filtermaterial auf den Röhrchenstrang ist dadurch bewirkt, daß das Fasermaterial in der Formeinrichtung zusammengedrückt wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an je einem Ausführungsbeispiel einer Filterzigarette mit erfindungsgemäßem Zigarettenfilter und einer Vorrichtung zu dessen Herstellung noch näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Herstellen eines hohlen Filterstranges,

Fig.2 eine vergrößerte, teilweise im Querschnitt dargestellte Ansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1,

F i g. 3 eine perspektivische Darstellung des Hohldornsgemäß Fig. 1,

Fig.4 eine teilweise im Querschnitt dargestellte Ansicht einer Zigarette mit einem erfindungsgemäßen Zigaretteiifilter und

F i g. 5 die Stirnansicht des Zigarettenfilters in F ι g. 4.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zur Herstellung eines hohlen stabförmigen Filterstrangkörpers 11, die eine Einrichtung 12 für die Zufuhr eines fortlaufend zugeführten faserigen Filtermaterials 13, wie zum Beispiel eines Zelluloseacetatstrangs, und eine Einrichtung, wie z. B. eine Zufuhrrolle 14, zum Zuführen eines fortlaufend zugeführten schlauchkörperartigen Röhrchenstrangs 15, z. B. eines hohlen Kunststoffmaterials, z. B. aus Polyäthylen, aufweist. Außerdem weist die Vorrichtung 10 eine Führungseinrichtung 16 in Form einer Düse 16 auf, die den kontinuierlich zugeführten Schlauchkörper 15 auf einen vorbestimmten Weg führt, sowie eine Formeinrichtung 17 zum Umkleiden bzw. Umformen des Röhrchenstrangs 15 durch das fortlaufend zugeführte faserige Filtermaterial 13 und einen Stabformer 18 herkömmlicher Bauart, um aus de"¹ fortlaufend zugeführten Filtermaterial und dem fortlaufend zugeführten Röhrchenstrang durch Wickeln oder Umkleidenden Filterstrangkörper 11 herzustellen.

in F i g. 1 und 2 ist die als Führungseinrichtung 16 dienende Düse für den Röhrchenstrang 15 in Arbeitsrichtung hinter der Zufuhrrolle 14 angeordnet und weist einen länglichen Hohldorn 19 auf, der sich durch die Formeinrichtung 17 hindurch in den Stabformer 18 erstreckt. Der Hohldorn 19 ist an seinem in Arbeitsrichtung vorderen Ende mit einem trichterförmigen Einlaß 20 versehen, um den fortlaufend zugeführten Röhrchenstrang 15 in einen inneren Durchgangskanal 21 zu führen. Außerdem ist der Hohldorn 19 freitragend (nach Art eines Auslegers, Freiträgers) auf einer Abstützung 22 zum Zweck seiner vertikalen und horizontalen Verstellung montiert.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, weist die Abstützung 22 des Hohldornes 19 eine Buchse 2J auf, die über eine Stütze 24 auf einem Bügel 25 befestigt ist, der seinerseits nvttels zweier Führungsstangen 26 und einer über eine Feder vorgespannten Einstellschraube 27 an einem Block 28 befestigt ist. Der Bügel 25 i.ann bezüglich des Blocks 28 durch die Einstellschraube 27 vertikal verstellt

werden, die festgehalten wird, aber sich in dem Bügel 25 frei bewegen kann und in den Block 28 eingeschraubt ist. Der Block 28 ist in ähnlicher Weise durch Führungsstäbe 30 (von denen nur einer in der Darstellung sichtbar ist) und eine über eine Feder vorgespannte Stellschraube 31 an einem feststehenden Stützkörper 29 befestigt und horizontal zu demselben verstellbar. Der innere Durchgangskanal 21 des Hohldorns 19 weist über seine ganze Länge einen im wesentlichen einheitlichen Durchmesser auf, während sich das freie Ende des Hohldorns 19 zu im folgenden noch zu beschreibenden Zwecken verjüngt.

Die in Fig. 2 gezeigte Formeinrichtung 17 zurr Umhüllen des Röhrchenstrangs 15 durch das fortlaufend zugeführte faserige Filtermaterial 13 weist eine um den Hohldorn tS und koaxial zu ihm angeordnete Düse 32 auf. Diese Düse 32 ist dem in der GB-PS 9 33 227 und der US-PS 30 16 945 beschriebenen Düsenkörper ähnlich. Das heißt, die Düse 32 weist eine wie ein Venturirohr geformte Innenbohrung 33 und eine ringförmige Luftkammer 34 auf, die aus einer geeigne ten Luftzufuhrquelle (siehe Fig. 1) Luft empfängt und die venturiförmige Innenbohrung 33 umgibt. Die Luftkammer 34 ist mit der Innenbohrung 33 durch die Luftaustrittsöffnung des Venturirohrs verbunden, die als Luftzuführung 35 dient, um einen Luftstrom in Richtung auf das freie Ende des Hohldorns 19 hin zu leiten. Das Eingangsende der Innenbohrung 33 der Düse 32 hat solche Abmessungen, daß es das zugeführte Filtermaterial 13 in ausgebreiteter und entkräuselter Form von der Einrichtung 12 zum Zuführen des Filtermaterials empfangen kann.

Die Düse 32 zum Umwickeln des Hohldorns 19 mit faserigem Material weist eine solche ringförmige, venturiartige öffnung auf, daß Luft oder Gas mit hoher Geschwindigkeit in das faserige Filtermaterial eingeblasen wird, wobei sich die Luftströmung unter einem Winkel mit der Vorschubrichtung des faserigen Materials schneidet. Die eingeblasene Luft dient dazu, das faserige Material in die Formeinrichtung zu schieben, wobei die Spannung an den Fasern des Materials abnimmt. Dieses Nachlassen, das zusammen mit dem Austreten von Luft in und durch das Fasermaterial am Ausgang der Düse 32 stattfindet, bewirkt ein Aufblasen bzw. ein Aufgehen und ein gleichmäßiges Verteilen des faserigen Materials rund um den Hohldorn. Die Abmessungen der Düse 32 sind grundsätzlich abhängig von den Abmessungen und der Anzahl der Fasern, die eingebracht werden; es hat sich als vorteilhaft erwiesen, eine Düse mit einem Eingangsdurchmesser von etwa 50,8 mm und einem Ausgangsdurchmesser von etwa 15,875 mm zu verwenden. Die Venturiöffnung und der Luftdruck können verändert werden; es haben sich aber eine Öffnung von etwa 3,81 mm sowie ein Überdruck Von ungefähr 1,75 kg/mm² als durchaus zufriedenstellend erwiesen. In diesem Zusammenhang wird es auch klar, daß es sich bei der Venturiöffnung um eine Ausbildung zum Beschleunigen des Luftstroms handelt

Der Stabformer 18 weist einen Formblock 36 und eine an der Oberseite desselben angeordnete Zunge 37 auf. Der Formblock 36 und die Zunge 37 bilden einen (nicht dargestellten) Durchlaßkanal mit kreisförmigem Querschnitt in welchen der Hohldorn 19 hineinragt. Dieser Durchlaßkanal ist so bemessen, daß er den durch den Hohldorn 19 laufenden Röhrchenstrang 15 und das faserige Filtermaterial 13 aufnimmt

Der Hohldorn 19 dient zum Leiten und Führen des Röhrchenstrangs 15 längs seines Weges; dieser fluchtet im wesentlichen mit dem Filterstrangkörper 11, bis das faserige Filtermaterial gleichmäßig um den Hohldorn und das Röhrchen verteilt ist, und solange der Druck des zusammengedrückten Fasermaterials hinlänglich groß ist, um den Röhrchenstrang zu führen. Bezüglich des Hohldorns können senkrechte und waagerechte Stellbewegungen durchgeführt werden, die ihn unabhängig von der Formvorrichtung und der Düse 32 positionieren lassen. Dies wirkt sich so aus, daß hiermit die radiale Lage des Röhrchenstrangs 15 im Filterstrangkörper 11 eingestellt werden kann. Die Bohrung des Hohldorns sollte gegenüber dem Röhrchenslrang eine leichtgängige Gleitpassung aufweisen, und der Außendurchmesser des Hohldorns sollte, soweit dies mit der Bohrung verträglich ist, einen möglichst kleinen Durchmesser aufweisen. Es hat sich beispielsweise bei dem Hohldorn ein Außendurchmesser von 6,35 mm sowie ein Bohrungsdurchmesser von 4,572 mm im Zusammenhang mit einem Außendurchmesser von 3,175 mm am Röhrchenstrang als besonders zweckmäßig erwiesen.

Die Zunge 37 und der Formblock 36 verjüngen sich nach innen ebenfalls und bilden somit eine sich nach innen verjüngende Oberfläche für den Durchlaßkanal, so daß dessen Querschnitt allmählich abnimmt.

Außerdem weist der Stabformer 18 eine Fördereinrichtung 38 mit einem Transportband 39 auf, z. B. einem endlosen Gewebeband, das von einem Antriebsrad 40 über Führungsrollen 41 durch den von dem Formblock 36 und der Zunge 37 gebildeten Durchlaßkanal getrieben wird. Das Band 39 dient sowohl dazu, ein fortlaufend zugeführtes perforiertes oder poröses Band aus Zigarettenpapier 42 zum Umhüllen von Tabakpreßlingen von einer Lieferrolle 43 über Leitrollen 44 in den Durchlaßkanal zu bewegen, als auch dazu, fortlaufend zugeführtes Filtermaterial 13 und den fortlaufend zugeführten Röhrchenstrang 15 zu fördern. Das bandförmige Zigarettenpapier 42 weist ein einheitliches Muster aus Perforationen 45 auf (F i g. 4) oder ist aus im folgenden noch zu erläuternden Gründen porös ausgebildet.

Wie aus F i g. 1 ersichtlich wird, weist der Stabformer 18 zwei herkömmliche Faltabschnitte 46, eine Auftrageeinrichtung 47 für Leim oder Klebstoff und eine Verschließeinrichtung 48 auf. Die Faltabschnitte dienen dazu, die Kanten des zugeführten perforierten oder porösen Bandes aus Zigarettenpapier 42 so gegeneinanderzufalten. daß es das Filtermaterial 13 und den Röhrchenstrang 15 umhüllt, während die Auftrageeinrichtung 47 für Klebstoff dazu dient, eine Klebstofflinie auf die Oberfläche einer der Kanten aufzubringen, so daß die Unterseite der gegenüberliegenden Kante durch den anschließenden Faltabschnitt 46 und die Verschließeinrichtung 48 damit verklebt und so der Filterstrangkörper 11 fertiggestellt wird. Das Band aus Zigarettenpapier 42 kann auch schon mit einem vorab auf seiner Oberfläche aufgebrachten wärmeaktivierbaren Harz oder Harzkleber versehen sein; in diesem Falle kann die Auftrageeinrichtung 47 für Leim oder Klebstoff weggelassen werden; der Faltabschnitt 46 und/oder die Verschließeinrichtung 48 weist in diesem Falle eine Heizeinrichtung zum Erhitzen der Klebestelle auf.

In Arbeitsrichtung hinter der Verschließeinrichtung 48 ist eine Schneidstation 49 mit einem Schneidemechanismus vorgesehen, der insbesondere aus einem Messer oder einer Guillotine besteht um in an sich bekannter Weise den Filterstrangkörper 11 in Abschnitte aus

i-'iiterstücken 50 νυη vorherbestimmter Länge zuzuschneiden. Jedes Filterstück 50 kann seinerseits anschließend in eine Vielzahl von Zigareltenfiltcrn zerschnitten werden.

Gemäß Fig. 1 wird während des Betriebes fortlaufend zugeführtes Filtermaterial 13 von der Einrichtung 12 für die Zufuhr in herkömmlicher, an sich bekannter Weise herangeführt, ausgebreitet und entkräuselt und sodann der Düse 32 zugeführt.

Ferner wird ein Röhrchenstrang 15 bestimmter Länge von der Zufuhrrolle 14 abgenommen und in den Hohldorn 19 eingeführt. Nachdem das fortlaufend zugeführtc Filtermaterial 13 in die Düse 32 eingeführt wurde, bewirkt die der Düse 32 zugeführte Luft, daß das Filtermaterial »aufgeht« bzw. aufgetrieben oder -geblasen wird, wie z. B. in der US-PS 33 67 447 beschrieben ist. Hierdurch kann das Fasermaterial mehr über die Oberfläche des Hohldorns 19 in den Stabformer 18 hineingeschoben als hineingezogen werden. Dann nimmt der Umfang des Fasermaterials allmählich aufgrund der Verjüngung der Zunge 37 hinsichtlich des Formblocks 36 in dem Maße ab, in dem das Filtermaterial 13 in den Stabformer 18 und zwischen den Formblock 36 und die Zunge 37 gelangt. Das Filtermaterial 13 wird dann mit dem aus dem Hohldorn 19 kommenden Röhrchenstrang 15 innerhalb des Stabformers 18 in direkten Kontakt gebracht, wobei es am Röhrchenstrang 15 angelegt wird und diesen an seinem Umfang umhüllt. Gleichzeitig wird das Band aus Zigarettenpapier 42 in den S^f abformer 18 und unter den Röhrchenstrang 15 und das Filtermaterial 13 hingeführt und zu einer insgesamt U-förmigen Form gebogen. Aufgrund des fortlaufenden Vorschubs des Röhrchenstrangs 15 und des Filtermaterials 13 wird das Filtermaterial eingeschnürt bzw. verengt sich am Umfang um den Röhrchenstrang 15, so daß es diesen fest umschließt oder mit ihm in Reibungseingriff kommt, und zwar aufgrund einer Kraft, die ausreicht, um den übrigen aus der Zufuhrrolle 14 zugeführten Röhrchenstrang 15 kontinuierlich durch den Hohldorn 19 zu ziehen.

Die Bewegung des faserigen Filtermaterials 13 durch den Stabformer 18 wird in bekannter Weise durch das Transportband 39 und das Band aus Zigarettenpapier 42 erleichtert. Außerdem wird das Band aus Zigarettenpapier 42 anschließend um das zusammengepreßte Filtermaterial 13 und den damit in Eingriff befindlichen Röhrchenstrang 15 gebogen, wobei die Kanten miteinander verklebt werden, um den endlosen Filterstrangkörper 11 zu bilden. Der Filterstrangkörper 11 wird dann in der Schneidstation 49 in Filterstücke 50 vorbestimmter Länge zerteilt.

Wie in F i g. 1 zu sehen ist, wird die Drehgeschwindigkeit der Zufuhrrolle 14 für den Röhrchenstrang 15 und die Entnahmegeschwindigkeh. mit welcher der Röhrchenstrang 15 abgezogen wird, von einer Rolle 52 mit elastischer Oberfläche gesteuert, die zum Reibungsantrieb gegen die äußere Schicht des Röhrchenstrangi 15 auf der Zufuhrrolle 14 gepreßt wird. Die Rolle 52 mit elastischer Oberfläche wird entweder über einen Hilfsmotor oder über eine geeignete Verbindung mit dem Antriebsrad 40 des Transportbandes 39 so angetrieben, daß die Umfangsgeschwindigkeit der Rolle 52 mit elastischer Oberfläche der linearen Geschwindigkeit des Transportbandes 39 entspricht Der Röhrchenstrang 15 wird von der Zufuhrrolle 14 mit einer Geschwindigkeit zugeführt, die annähernd gleich der Geschwindigkeit ist, mit der er verarbeitet wird. Die

■Γι

Zufuhrrolle 14 dreht sich auf einer Welle, die an einem einseitig angelenkten Hebelarm 53 befestigt ist, der um den Anlenkpunkt drehbar ist und der zweckmäßigerweise entweder durch eine Feder oder durch ein Gewicht vorgespannt wird, so daß zwischen der Rolle 52 mit elastischer Oberfläche und der äußersten Schicht des Röhrchenstrangs 15 auf der Zufuhrrolle 14 immer ein kräftiger Kontakt aufrechterhalten wird. Eine mit Umlenkrollen zusammenwirkende, durch eine Feder oder ein Gewicht vorgespannte Ausgleichsrolle 55 hält einen Vorrat an Röhrchenstrang 15 zurück, mit dem geringfügige Unterschiede zwischen der Abzieh- und der Verarbeitungsgeschwindigkeit ausgeglichen werden können, die beim in der äußersten Schicht des Röhrchenstrangs 15 auf der Zufuhrrolle 14 stattfindenden Übergang auftreten können. Ferner dienen die Ausgleichsrollen 55 dazu, den Röhrchenstrang 15 in Richtung auf den Hohldorn 19 zu führen.

Wie aus F ι g. 4 ersichtlich ist, weist ein aus einem Filterstrangkörper 11 gebildeter Zigarettenfilter 56 ein hohlzylindrisches Röhrchen 57 auf, das von einer ringförmigen Schicht aus festem, dichtem, festgepreßtem Filtermaterial 58, einem Hüllschlauch 59 aus perforiertem Filterumhüllungspapier und einer äußeren Umhüllung aus Zigarettenpapier 60 umgeben ist. Der Zigarettenfilter 56 ist in bekannter Weise mittels der äußeren Umhüllung aus Zigarettenpapier 60 auf einer Tabaksäule T befestigt, so daß eine Filterzigarette gebildet wird. Die äußere Umhüllung aus Zigarettenpapier 60 ist mit einer Anzahl sich um den Umfang erstreckender Reihen von Perforierungen 61 versehen, die sich etwa im Mittelabschnitt des Zigarettenfilters 56 befinden.

F i g. 5 zeigt, daß das hohlzylindrische Röhrchen 57 zur Achse des Zigarettenfilters 56 konzentrisch angeordnet ist und sich über die gesamte Länge des Filters 56 erstreckt, um einen zusätzlichen kanalartigen Durchlaß 62 für ungefilterten Rauch zu bilden.

F i g. 4 verdeutlicht, daß, wenn der Raucher einen Zug üblichen Volumens nimmt, der Rauchstrom durch die Zigarette und das zentrale Röhrchen 57 und ein Luftstrom durch die Perforationen in Zigarettenpapier 60 und Filtermaterial 58 proportional sind zu dem Strömungswiderstand dieser beiden Strömungswege. Da der Strömungswiderstand der gesamten Länge des Filtermaterials 58 relativ hoch ist, besteht durch das Filtermaterial 58 hindurch nur eine geringe Verbindung zwischen der Tabaksäule und der Mündungsöffnung des Zigarettenfilters 56 am Mund des Rauchers.

Der während des Zuges im Glutkegel der Zigarette erzeugte Rauch bewegt sich nach Erreichen des Zigarettenfilters 56 vorwiegend durch den freien Durchlaß 62 im Röhrchen 57 und erreicht den Mund des Rauchers in ungefiltertem und unverdünntem Zustand mit relativ hoher Geschwindigkeit. Obwohl die Menge dieses Rauches, verglichen mit normalen Filterzigaretten, geringer ist, wird durch seinen ungefilterten und ungeschwächten, unverdünnten Zustand und die hohe Geschwindigkeit seines Auftreffens die Wirkung erzielt, daß sich der Geschmack der Zigarette für den Raucher verstärkt.

Eine relativ geringe Menge des im Glutkegel der Zigarette erzeugten Rauches gelangt in das feste Filtermaterial 58 und wird nahezu vollständig gefiltert.

Der andere Teil des einem Zug des Rauchers entsprechenden Volumens besteht aus Luft, die aus der Umgebung durch die Perforationen 61 im Zigarettenpapier, durch den Hüllschlauch 59 aus Filterumhüllungspa-

pier und durch das Filtermaterial 58 in den Mund des Rauchers gelangt. Die Luft vermischt sich erst dann mit Rauch, wenn sie in den Mund des Rauchers gelangt ist. Dies erhöht die Möglichkeit, daß der Raucher von dem zugeführten Rauch einen verstärkten Geschmackseindruck erhält. Bei herkömmlichen Filterzigaretten mit perforiertem Filter mischen sich Verdünnungsluft und Rauch innerhalb des Filters, wobei der zugeführte Rauchstrom schon vorher verdünnt bzw. vermischt wird, ehe er in den Mund des Rauchers gelangt.

Die Menge und die Geschwindigkeit des Raucher-Stromes und des Luftslromes können regulierend beeinflußt werden, indem man die entsprechenden Strömungswiderstände der beiden Strömungswege verändert, und die Rauchabgabe der Zigarette kann in einem weiten Bereich durch die Wah! geeigneter Kombinationen dieser beiden Widerstände verändert werden.

Da es sich herausgestellt hat, daß der Durchmesser des Durchlasses 62 der entscheidende, kritische Wert ist, kann er nur durch starre Elemente aufrechterhalten werden. Daher besteht das Röhrchen 57 aus einem solchen Material und/oder ist so ausgebildet, daß es während des Gebrauchs unverformt bleibt. Das Röhrchen 57 kann daher als selbsttragend, nichtverformbar und somit starr und ausreichend fest bezeichnet werden, so daß der Durchlaß 62 unversehrt bzw. unverändert erhalten bleibt

Die beschriebene Vorrichtung und das zugeordnete Herstellungsverfahren werden bei der Herstellung von Filterstäben mit 150 mm Länge für 24,62-mm-Filter auf Produktionsmaschinen mit einer Produktionsgeschwindigkeit von 500 Stäben pro Minute mit Erfolg verwendet, und zwar unter Verwendung eines Zelluloseacetatstranges von 3,0 denier pro Faden (dpf) und einer Gesamtfeinheit von 48 000 denier sowie eines Polyäthylenschlauchkörpers geringer Dichte als Röhrchenstrang. Die maximal festgestellte Abweichung des Schlauchkörpers von seiner vorbestimmten Lage betrug hierbei nicht mehr als 0,5 mm. Es besteht daher ein weiter Bemessungsspielraum. Allerdings können übertriebene Steigerungen im Durchmesser und in der Dicke des Röhrchens 57 möglicherweise zu einem Grenzwert führen, wo entweder der Ringraum für den Faserstrang zu klein wird, oder wo es zu schwierig wird, den Filterstrangkörper 11 zuzuschneiden. Die Wahl des Materials für das Röhrchen 57 ist nicht notwendigerweise eingeschränkt; allerdings werden Materialien niedriger Dichte hinsichtlich der Kosten, des Gewichts des Filters und des Zuschneidens bevorzugt

Unter Benutzung der gewonnenen Filterstrangkörper wurden vier Musterzigaretten in der Länge von 100 mm hergestellt und herkömmlichen, genormten Rauchanalysen bzw. Rauchversuchen unterzogen. Die Werte, die in der untenstehenden Tafel aufgeführt sind, sind typisch für die Ergebnisse, die mit erfindungsgemäßen Zigarettenfiltern erzielt werden. Die Abnahme des Gehaltes an bestimmten Stoffen ist unter Zugrundelegung einer gleichen Tabaksäule ohne Zigarettenfilter rechnerisch ermittelt worden.

Tafel

Analytische Daten und Werte für Musterzigaretten:

Nummer des Muslers

89 W 59 U 87 W 60 LJ

Druckabfall durch die 16,3 17,2 9,0 7,8
Perforationen (cm WS)

,„ Druckabfall im 8,1 9,1 7,6 9,7

Röhrchen (cm WS)

Innendurchmesser des 0,982 0,955 1,002 0,945
Röhrchens (mm)

Anteilige Verdünnungs- 38,6 41,2 55,8 60,6
-' luft (%)

Abnahme des Gehahos der folgenden Stoffe pro Zigarette in %:

NFDS (nikotinfreie trockene 46,6 57,4 58,0 69,8 Feststoffe)

Nikotin 41,3 46,2 51,1 58,6

HCN (Blausäure) 57,5 67,8 76,3 83,0

Der erfindungsgemäße Zigarettenfilter stellt zugleich ein bestimmtes Element einer mit ihm versehenen Zigarette dar.
Bei einer solchen Zigarette sollten vorzugsweise die Perforationen im Mundstückpapier eine derart bemessene Gesamtfläche aufweisen, daß sie einen Luftstrom von 20 bis 70% des gesamten Stromes, der durch die gesamte Zigarette bei jedem Zug in den Mund des Rauchers gelangt durchzulassen.

4^r> Der Zylinder aus porösem Papier, der die Lage des Filtermaterials umgibt und sie mit dem Tabak zusammen verbindet ist derart beschaffen, daß er von einzelnen Tabakschnipseln möglichst nicht durchstoßen wird. Vorzugsweise wird hierzu ein Papier verwendet

w wie man es üblicherweise zum Einwickeln von Tabakpreßlingen verwendet und das in seiner Qualität Zigarettenpapier ähneln kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Zigarettenfilter mit einem zwischen seiner Mündungsöffnung und der Tabaksäule der Zigarette angeordneten Filtermaterial, das von einer Hüllschicht umgeben ist, innerhalb derer eine Filterstrekke für den Tabakrauch von der Tabaksäule zur Mündungsöffnung verläuft wobei die Mündungsöffnung zusätzlich an einen Nebenansaugweg angeschlossen ist, der einen direkten Durchlaß des Tabakrauches von der Tabaksäule durch das Filtermaterial in einem dieses zentral durchsetzenden Röhrchen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenansaugweg außerdem einen die Tabaksäule (T) umgehenden Luftansaugweg von einer Zone (61) erhöhter Durchlässigkeit der Hüllschicht (59,60) durch das Filtermaterial (58) aufweist.

2. Zigarettenfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermaterial (58) hartes bzw. unplastiziertes Zelluloseacetat ist und/oder das Röhrchen (57) aus Polyäthylen besteht.

3. Zigarettenfilter nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Zone erhöhter Durchlässigkeit der Hüllschicht (59, 60) Perforationen (61) aufweist.

4. Zigarettenfilter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Perforationen (61) in Zigarettenpapier (60) vorgesehen sind, das einen das Filtermaterial (58) komprimiert haltenden Hüllschlauch (59) umgibt.

5. Zigarettenfilter nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß das Röhrchen (57) konstanten Strömungsquerschnitt (62) hat.

6. Zigarettenfilter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsquerschnitt (62) des Röhrchens (57) einen Durchmesser von 0,9 bis 1,2 mm aufweist.

7. Zigarettenfilter nach einem der Ansprüche 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungswiderstände der Zone (61) erhöhter Durchlässigkeit der Hüllschicht (59, 60) und des Filtermaterials (56) so bemessen sind, daß die in den Mund des Rauchers gelangende Luftmenge 20 bis 70% des Zugvolumens beträgt.

8. Verfahren zur Herstellung eines Zigarettenfilters nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß um einen kontinuierlich bewegten Röhrchenstrang kontinuierlich Filtermaterial gegen den Röhrchenstrang gepreßt und auf dieses Zonen erhöhter Durchlässigkeit aufweisendes Zigarettenpapier aufgebracht wird, und daß der so gebildete Filterstrang in Filterstücke zerschnitten wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch seine Durchführung bei Raumtemperatur, vorzugsweise unter Verwendung von Zelluloseacetat als das Filtermaterial.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 8 oder 9 mit einer Einrichtung zum Einwickeln eines gebildeten Filtermaterialstrangs mit Zigarettenpapier, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (16, 17) zum konzentrischen Einbetten des Röhrchenstranges (15) in dem Filtermaterial (13) und durch eine Einrichtung (59) zum reibschlüssigen Aufpressen des Filtermaterials auf den Röhrchenstrang.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet daß die Einrichtung (16, 17) zum Einbetten des Röhrchenstrangs (15) einen Hohldorn (19) mit einem Durchgangskanal (21) zum Durchlaß des Röhrchenstrangs sowie eine konzentrisch zum Hohldorn angeordnete Düse (32) zum Formen des faserigen Filtermaterials aufweist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Düse (32) an ihrem einen trichterförmigen Ende faseriges Filtermaterial (13) zuführbar ist, das unter Luftzuführung (35) am anderen Ende aus der Düse (32) den Hohldorn (19) umgebend austritt, und daß auf das Austrittsende der Düse (32) folgend ein Formblock (36) angeordnet ist, in den der Hohldorn (19) ragt und in dem ein Transportband (39) zum Zuführen und zum Herumlegen des Zonen erhöhter Durchlässigkeit aufweisenden Zigarettenpapiers (42) um den aus Filtermaterial (13) ur.d Röhrchenstrang (15) gebildeten Körper (11) und zum Transport dieses Körpers (11) zu einer Schneidstation (49) angeordnet ist und der eine Zunge (37) zum Einhalten des Filtermaterials (13) in den Formblock (36) aufweist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage des Hohldorns (19) bezüglich der Zunge (37) einstellbar ist.