DE2558004A1

DE2558004A1 - Zigarettenfilter, verfahren und vorrichtung zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2558004A1
Application number: DE19752558004
Authority: DE
Inventors: Floyd Van Hall
Original assignee: Liggett and Myers Inc
Current assignee: Liggett Group LLC
Priority date: 1975-10-30
Filing date: 1975-12-22
Publication date: 1977-05-12
Also published as: BE840258A; JPS5540036B2; US4034765A; DE2558004B2; CA1059401A; PH12120A; DE7919909U1; GB1520583A; ZA761362B; NZ180458A; AT362281B; CH623208A5; JPS5279098A; US4088065A; EG12146A; AR211139A1; ATA318976A; DE7540983U; AU1541676A; DE2558004C3

Description

"Zigarettenfilter, Verfahren und Vorrichtung zu seiner Herstellung"

Priorität: 30. Oktober 1975, V.St.A., Nr. 627 168

Es sind verschiedene Arten von Zigarettenfiltern bekannt, die verschiedene, im Rauch enthaltene und während des Rauchens gebildete Stoffe zurückhalten sollen. Beispielsweise sind Filter aus Material wie Celluloseacetatfäden in der Lage, Feststoffteilchen zurückzuhalten. Solche Filter erfordern jedoch seitens des Rauchers eine stärkere Zug- oder Inhalationskraft, um den Rauch durch das Filter zu saugen. Daher ist in der Praxis die Menge an Feststoffteilchen, die dur.ch das Filter zurückgehalten werden können, begrenzt, weil der Druckabfall über die Länge des Filters für den Raucher annehmbar bleiben muß.

Es ist ferner bekannt, den Rauchstrom mit Luft zu verdünnen, um die Feststoffiaenge, die vom Raucher bei jedem Zug eingesogen

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wird, zu verringern und gleichzeitig den Rauchgeschmack zu erhalten; vgl. US-PS 3 242 925. Bei einigen Ausführungsformen wird eine größere oder kleinere Menge des Rauchs auch um das Filter herumgeführt und dann vom Raucher eingesogen. In einigen Fällen sind die Filter mit Durchlässen versehen, durch die der ungefilterte Rauch direkt eingesogen wird. Die Durchlässe sind im allgemeinen im Filter selbst vorgesehen und das Filtermaterial läßt sich mit der Hand zusammendrücken, um die Größe der Durchlässe und damit die Menge des eingesogenen ungefilterten Rauchs zu verringern; vgl. US-PS 3 27Ο 750.

Einer der Gründe für die Verwendung von Filtern mit Durchlässen bestand darin, daß ein Teil des Rauchs in konzentrierter und ungefilterter Form eingesogen werden sollte. Man war nämlich der Auffassung, daß die Einwirkung des konzentrierten Rauchs auf die Zunge und die Geschmacksknospen den Rauchgeschmack erhöhen, wodurch die zur Erzielung eines bestimmten Geschmacksstandards erforderliche eingesogene Rauchmenge verringert wird. Da die eingesogene Rauchmenge geringer ist, verringert sich auch gleichzeitig die Menge der dabei eingesogenen Feststoffteilchen. Dieses Prinzip wird bei dem Filter gemäß der US-PS 3 860 011 genutzt. Bei diesem Filter wird ein nichtverformbares, starres Röhrchen in der Mitte einer zylindrischen Schicht des Filtermaterials, z.B. aus Celluloseacetatfäden", angeordnet, so daß der Raucher einen unverdünnten und ungefilterten Rauchstrom mit hoher Geschwindigkeit einsaugt. Obwohl die eingesaugte Rauchmenge verringert ist, bewirkt die Intensität des Rauchs, daß für den Raucher der Geschmack der Zigarette erhöht wird. Der Rauch wird

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• fr·

mit gleichzeitig eingesogener Luft aus der Umgebung verdünnt. Es wurde jedoch festgestellt, daß der aus dem Röhrchen strömende Rauch zu konzentriert ist und auf eine zu kleine Fläche der Zunge auftrifft. Dies führt dazu, daß der Rauch bei den letzten Zügen, zu heiß wird, wenn sich der Glimmkegel der Zigarette der ' Ansaugseite des Röhrchens nähert. Außerdem läßt sich das Röhrchen nur schwer in dem Filter zentrieren, wodurch das Aussehen des Filters beeinträchtigt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zigarettenfilter zur Verfügung zu stellen, das leicht herstellbar ist, sich durch eine sehr gute FiIterwirkung auszeichnet, einen innerhalb des Filtermaterials zentrierten Rauchdurchlaß mit geringer Filterwirkung aufweist, so daß der Raucher einen konzentrierten' Rauchstrom
/einatmet und sich die Menge des Rauchs genau regulieren läßt, wodurch gleichzeitig der Geschmack der Zigarette ein Höchstmaß erreicht.

Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von endlosen Filterstäben zur Verfügung zu stellen, die zu den erfindungsgemäßen Zigarettenfiltern weiterverarbeitet werden können.

Diese Aufgaben werden durch die Erfindung gelöst.

Die Erfindung betrifft somit den in den Ansprüchen gekennzeichneten Gegenstand.

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Das erfindungsgemäße Filter wird mit der Zigarettentabaksäule mittels einer zylindrischen äußeren Umhüllung aus Papier (Mundstückpapier) verbunden. Das Filter besteht aus zwei konzentrischen zylindrischen Schichten aus kompaktem Filtermaterial, die mit perforiertem oder von Natur aus porösem Belagpapier umhüllt sind. Der innere Zylinder stellt einen Rauchdurchlaß dar, dessen Durchmesser über die ganze Filterlänge konstant ist. Der Zugwiderstand bzw. die Struktur des inneren Filtermaterials er-

vrenig möglichen es, daß der Rauchstrom nur / ungefiltert eingesogen wird, wobei jedoch die Rauchstromverteilung ausreichend turbulent ist, daß Temperatur und Konzentration des Rauchstroms verringert werden. Das innere, zylindrische Filtermaterial ist von einer äußeren, konzentrischen Filtermaterialschicht umgeben. Das Belagpapier ist entweder von Natur aus porös oder mit zahlreichen Perforationen versehen, von denen einige deckungsgleich mit Perforationen im Mundstückpapier sind. Die Anzahl und die Größe der Perforationen im Mundstückpapier bestimmen den Strömungsweg der Luft durch das Mundstückpapier und die Filtermaterialschichten. Der Zugwiderstand dieses Strömungsweges wird auf den des Rauchdurchlasses abgestimmt, so daß bei einem gegebenen Zugvolumen die gewünschte Menge an Rauch und Luft eingesogen wird.

Dementsprechend ermöglicht es das Zigarettenfilter der Erfindung durch den geringen Zugwiderstand des Filterkerns, daß ein konzentrierter Rauchstrom eingesogen wird, der durch Luftzufuhr von außen verdünnt wird, so daß er nur eine geringe Menge an Feststoffteilchen enthält und einen hohen Geschmackswert aufweist.

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Die für das Filter der Erfindung eingesetzten Filtermaterialien können beliebig gewählt werden, vorzugsweise werden jedoch Filtermaterialien auf Cellulosebasis, insbesondere Celluloseacetatfäden , für beide Filterschichten verwendet. Beispiele für verfahrensgemäß eingesetztes Material ist in den Firmenschriften WSP 2.1, WSP 3, WSP 3.1 und WSP 6.1 der Celanese Corp. beschrieben.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Fig.. 1 ist eine schema tische Ansicht einer Vorrichtung zur Herstellung der erfindungsgemäßen Filterstäbe.

Fig. 2 bis 6 sind vergrößerte Querschnittansichten der Vorrichtung bei verschiedenen Fertigungsstufen der Filterherstellung.

Fig. 7 ist eine Ansicht, teilweise im Längsschnitt, einer Zigarette mit einem erfindungsgemäßen Filter.

Fig. 8 ist eine Querschnitt.ansicht des Filters von Fig. 7.

Fig·. 9 ist eine vergrößerte Längsansicht eines Teils des Formungsabschnitts der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Wie in Fig. 1 dargestellt, umfaßt die Vorrichtung 10 zur Herstellung des erfindungsgemäßen Filterstabs 11 übliche Zuführungseinrichtungen (nicht gezeigt) zum Zuführen von zwei Fadensträngen 12 und 13, beispielsweise aus Celluloseacetatfäden. Die Vorrichtung 10 ist außerdem mit Einrichtungen 14 und 15 (beispielsweise Friktionswalzen) zur Einstellung der auf die Stränge 12, 13 einwirkenden Spannung versehen. Das Führungs-

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slement 16, das vorzugsweise trichterförmig ist, dient dazu, die Lage des Stranges 12 so zu regulieren, daß dieser parallel zur Längsachse des Führungselements 17, das der Formung des Stabes dient, und unterhalb davon verläuft. Der Strang 13 wird ebenfalls zum Führungselement I7 geführt und in dem Stabformungsteil 18 üblicher Bauart wird der Strang 12 um den Strang I3 gelegt, so daß die beiden konzentrischen Zylinder einen FiIterstab 11 bilden.

Aus Fig. 1 und 9 ist ersichtlich, daß das der Formung des Filterstabes dienende Führungselement I7, das den Strang I3 des Filtermaterials aufnimmt, hinter dem Führungselement 16 angeordnet ist, das den Strang 12 des Filtermaterials in die richtige Lage zum Element I7 bringt. Das Element I7 umfaßt einen konischen Hohldorn 19» der in ein Lageregulierungselement 20 und das Stabformungs-

(nicht gezeigte)
teil 18 hineinragt. Die/Einlaßöffnung des Elements I7 (vgl. Fig.9)

bzw. ausgebreitete ist so bemessen, daß sie das auseinandergezogene/und entkräuselte

Material des Strangs 13 aufnehmen kann. Der Durchmesser der Auslaßöffnung 21 des Hohldorns 19 hängt von der Menge des zugeführten Materials und der gewünschten Schüttdichte des Materials im fertigen Filterstab 11 ab, ist jedoch im allgemeinen kl-einer als der der Einlaßöffnung des Hohldorns 19.

Aus Fig. 1, 4· und 9 ist ersichtlich, daß das Element I7 so angeordnet ist, daß seine Bodenfläche parallel zu dem abgeflacht U-förmigen Strang 12 des Materials, der von dem Führungselement 16 zugeführt wird, verläuft und an diesen angrenzt. Das "Element I7 ist außerdem hinsichtlich des Formungselements (nicht gezeigt) des Stabformungsteils 18 verstellbar. Es kann z.B. frei-

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tragend (nicht gezeigt) auf einem Fuß gehaltert sein, wodurch ein Justieren des Hohldorns 19 in vertikaler oder horizontaler Richtung ermöglicht wird; vgl. US-PS 3 860 011.

Das Stabformungsteil 18 ist von herkömmlicher Bauart und umfaßt einen Formblock 22 und ein oberhalb des Blocks 22 angeordnetes Element 23. Der Block 22 und das Element 23 bilden einen Durchlaß (nicht gezeigt), in den der Hohldorn 19 hineinragt. Die Ausmaße dieses Durchlasses sind derart, daß er die beiden Stränge 12 und 13 aufnehmen kann; er verläuft in Produktionsrichtung sich verjüngend konisch. Weiterhin umfaßt das Stabformungsteil 18 eine Fördereinrichtung 24 mit einem Förderband 25, z.B. einem endlosen Leinenband, das mittels eines Treibrades 26 angetrieben und über die Führungswalzen 27 durch den vom Formblock 22 und das Element 23 gebildeten Durchlaß geführt wird. Das Förderband 25 dient dazu, eine Bahn- 28 eines Belagpapiers, von einer Liefertrommel 29 über Führungsrollen 30 zu dem Durchlaß zu transportieren und gleichzeitig die beiden Stränge 12 und 13 des Filtermaterials zuzuführen. Die Bahn 28 ist entweder über ihre ganze Länge gleichmäßig mit Perforationen 43 (vgl. Fig. 7) versehen oder, wie nachstehend beschrieben, von Natur aus porös.

Wie in Fig. 1 gezeigt, besteht das Stabformungsteil 18 aus zwei Faltabschnitten 32 üblicher Bauart, einer Klebstoffauftragseinrichtung 33 und einer Aktiviereinrichtung 34 für den Klebstoff. In den Faltabschnitten 32 wird die Bahn 28 derart gefaltet, daß die Kanten einander überlappen und die beiden konzentrischen Zylinder 35 und 36 des Filtermaterials (vgl. Fig. 8) umhüllen.

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Mittels der Klebstoffauftragseinrichtung 33 wird ein Streifen Klebstoff auf die·Oberseite der einen Kante derart aufgetragen, daß man die Unterseite der gegenüberliegenden Kante anschließend mittels des FaItabSchnitts 32 und der Aktiviereinrichtung 3^ für den Klebstoff daraufkleben kann und einen Filterstab 11 erhält. Die Bahn 28 kann auch vorher mit einem durch Hitze aktivierbaren Klebstoff beschichtet werden. In diesem Pail ist die Auftragseinrichtung 33 nicht erforderlich.

Hinter der Aktiviereinrichtung 34 ist ein Messer 37 angeordnet, um den Filterstab 11 in Abschnitte von bestimmter Länge zu zerschneiden, die ein Mehrfaches der endgültigen Zigarettenfilterlänge umfassen.

Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß die zwei Fadenstränge bzw. Fadenkabel 12 und 13 getrennt zugeführt, in herkömmlicher Weise ausgebreitet und entkräuselt, in der Kammer 39 mit einem Weichmacher behandelt und zu den Führungselementen 16 bzw. 17 transportiert werden. Die beiden Stränge 12 und 13 des Filtermaterials werden mittels des Förderbandes 25 mit einer bestimmten Geschwindigkeit gezogen. Während der Strang 12 das Führungselement 16 durchläuft, wird das Filtermaterial auseinandergezogen und erhält eine im Querschnitt abgeflachte U-Form (vgl. Fig. 2). Mittels des Lageregulierungselements 20 verläuft der Strang 12 parallel zum Element I7 und daran angrenzend. Während der Strang 12 zwischen dem Formblock 22 und dem Element 23 in das Stabformungsteil 18 läuft, wird der Umfang des Materials durch eine in Produktionsrichtung ausgebildete Verjüngung des Elements 23 allmählich verringert, so daß der Strang

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den Hohldorn 19 umhüllt, in den der zweite Strang 13 des filtermaterials geführt-wurde, das infolge der konischen Form des Hohldorns 19 dicht zusammengedrückt ist. Wenn der Strang 12 des Filtermaterials, der nun die Form eines Hohlzylinders aufweist, über den Auslaß 21 des Hohldorns 19 läuft, umhüllt er den aus dem Hohldorn 19 innerhalb des Stabformungsteils 18 austretenden Strang 13 und nimmt ihn durch Reibung mit. Gleichzeitig wird die Papierbahn 28 in das Stabformungsteil 18 unterhalb des Stranges 12 geführt und U-förmig gefaltet. Beim Weitertransport umfaßt der Strang 12 den Strang I3 weiter mit einer Reibungskraft, die ausreicht, den Rest des Stranges I3 von der Liefereinrichtung abzuziehen.

Der Transport der Stränge 12 und I3 wird, wie bereits beschrieben, durch das Förderband 25 und die Papierbahn 28 erleichtert. Die Papierbahn 28 wird außerdem anschließend um die beiden konzentrischen, zylindrischen Schichten der Stränge 12 und I3 gelegt, wobei die Kanten des Papiers miteinander verklebt werden, so daß ein endloser Filterstab 11 entsteht. Mittels des Messers 37 wird der Filterstab 11 hierauf in Abschnitte mit einer bestimmten Länge geschnitten.

Die Stränge 12 und I3 können von den jeweiligen Liefereinrichtungen mit der gleichen Geschwindigkeit zugeführt werden, wie sie aus der erfindungsgemäßen Vorrichtung abgezogen werden, wobei das Ausziehen und Entkräuseln des Filtermaterials nach herkömmlichen Methoden zu berücksichtigen ist. Die Abzugsgeschwindigkeit hängt von der Drehgeschwindigkeit des Treibrades 26 ab, das auf herkömmliche Weise angetrieben ist.

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Pig. 3 bis 6 zeigen die jeweilige Lage der beiden Stränge 12 und 13, der Papierbahn 28 und des Förderbandes 25, und zwar kurz vor Eintritt in das Stabformungsteil 18 und in verschiedenen Stadien innerhalb des Stabformungsteils. Fig. 5 zeigt die Lage der Stränge 12 und I3, kurz bevor der Strang I3 aus dem Hohldorn 19 austritt. In diesem Stadium hat der Strang 12 den Hohldorn 19 völlig umgeben und nimmt aufgrund der sich verengenden Innenwand des Stabformungsteils 18 den aus dem Hohldorn 19 austretenden Strang des Filtermaterials I3 durch Reibung mit.

Vorzugsweise wird der Fadenstrang I3

während der Formung des Stabes einer stärkeren linearen Spannung unterworfen als der Strang 12. Dies wird dadurch erzielt, daß das Antriebswalzenpaar 15 mit einer geringeren Umfangsgeschwindigkeit läuft als das Treibrad 26. Dadurch weist der innere Zylinder oder Kern 35 des Filters (vgl. Fig. 8) einen geringeren Druckabfall auf, wodurch die Geschmacksstoffe des Tabakrauchs

ist

ihn in stärkerem Maße durchdringen. Gleichzeitig/aufgrund entsprechender Einstellung der Geschwindigkeit des Antriebswalzenpaares 14- die Oberflächengeschwindigkeit, mit der der Strang 12 zum Stabformungsteil 18 transportiert wird, höher als die Umfangsgeschwindigkeit des Treibrades 26. Dadurch ist das Filtermaterial in der äußeren konzentrischen Schicht 36 (vgl. Fig. 8) dichter gepackt und weist daher einen höheren Druckabfall und eine größere Filterwirkung auf als der innere Filterzylinder 35· Dadurch, daß man den inneren Strang I3 einer stärkeren Spannung unterwirft als den äußeren, läßt sich eine größere Schüttdichte des Filtermaterials des inneren Zylinders 35 erzielen, wodurch

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dieser eine größere Strukturfestigkeit erhält und während des Rauchens praktisch nicht verformt wird. Wie nachstehend dargelegt, hat es sich bei der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung als besonders wirksam erwiesen, wenn man für das innere Filtermaterial Celluloseacetatfäden verwendet, die nicht vollständig entkräuselt bzw. ausgestreckt sind.

Fig. 7 und 8 zeigen ein Zigarettenfilter 39» das aus einem Filterstab 11 hergestellt wurde und aus einem inneren zylindrischen Kern 35 aus grobem Fadenmaterial besteht, der von einer ringförmigen Schicht 36 eines kompakten Filtermaterials, einer Umhüllung

40 aus perforiertem Belagpapier und einer äußeren Umhüllung 4-1 aus Mundstückpapier umgeben ist. Das Filter 39 wird auf übliche Weise mittels des Mundstückpapiers 4-1 mit dem Tabakstrang 42 zu einer Zigarette verbunden. Die äußere Umhüllung 41 ist etwa im Mittelabschnitt des Filters 39 mit einem Ring von Perforationen 43 versehen. Die Anzahl der Perforationen 43 und die Anzahl der Reihen hängt von der gewünschten Menge an Luft ab, die mit jedem Zug eingesogen werden soll.

Wie aus Fig. 8 ersichtlich, ist der innere zylindrische Kern 35 konzentrisch zur Achse des Filters 39 angeordnet und bildet einen Durchlaß, der praktisch den gesamten Rauch hindurchläßt.

Aus Fig. 7 ist ersichtlich, daß bei normalem Zugvolumen der Rauchstrom in und durch die beiden konzentrischen Schichten 35 und 36 und der Luftstrom durch die Perforationen 43 im Mundstückpapier

41 proportional zum Zugwiderstand der beiden Filterschichten ist.

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Da der Zugwiderstand der äußeren ringförmigen Schicht 36 relativ hoch ist, läßt diese praktisch keinen Rauch durch.

Wegen des geringen Druckabfalls des Kerns 35 wird der im Glimmkegel bei jedem Zug entstehende Rauch hauptsächlich durch diese innere Schicht eingesogen. Dieser Rauch ist nahezu ungefiltert und daher verhältnismäßig stark konzentriert und gelangt mit relativ hoher Geschwindigkeit in den Mund. Zwar ist die Menge des eingesogenen Rauchs im Vergleich zu normalen Filterzigaretten verringert, jedoch empfindet der Raucher aufgrund der vorgenannten Tatsachen den Geschmack der Zigarette als besser.

Der Anteil des eingesogenen Rauchs, der in die äußere, ringförmige Schicht 36 des Filters strömt, wird nicht direkt eingesogen, sondern strömt in Richtung zur inneren Filterschicht 35· Dies ist einerseits auf den geringeren Druckabfall der inneren Schicht 35 cles Filters und andererseits auf den laminaren Strom der durch die Perforationen 43 eingesogenen Luft zurückzuführen. Dieser laminare Luftstrom verdichtet den Rauchstrom in der inneren Schicht 35 und bildet einen Ring um diesen. Überraschenderweise mischt sich die Luft mit dem Rauch nur wenig, bevor dieser in den Mund des Rauchers gelangt. Dadurch hat der Raucher den Eindruck eines besseren Geschmacks des Rauchs, wohingegen bei herkömmlichen Filterzigaretten mit perforiertem Mundstück, bei denen der Rauch innerhalb des Filters mit Luft verdünnt wird, der Rauch schon stark vorverdünnt ist, ehe er in den Mund des Rauchers gelangt. Offenbar bildet die durch die Perforationen 4-3 eingesogene Luft eine ringförmige Zone laminarer Strömung inner-

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halb der äußeren Schicht 36 und im äußeren Bereich der inneren Schicht 35 und begrenzt im wesentlichen, den Strömungsweg des Rauchs auf die innere Schicht 35. Versuche und Berechnungen haben diese Wirkung bestätigt. Zunächst schlägt sich der Rauch am gesamten Querschnitt der dem Tabak zugewandten Seite des Filters nieder, von den Perforationen an in Strömungsrichtung erfolgt jedoch die Abscheidung der Rauchpartikel im wesentlichen nur an der inneren Schicht 36 aus grobem Filtermaterial.

Die Menge der eingesogenen Luft hangt von der Anzahl der Perforationen im Mundstückpapier und der Porosität des Belagpapiers ab. Die Menge der von außen eingesogenen Luft beträgt etwa 15 bis etwa 60%, vorzugsweise etwa 25 bis etwa 55% und insbesondere etwa 35 bis etwa 45%, bezogen auf das Gesamtzxigvolumen.

Die Menge und die Geschwindigkeit des Rauchstroms und des Luftstroms hängen von den jeweiligen Zugwiderständen der beiden FiI-terschichten bzw. der Anzahl der Perforationen ab. Durch Auswahl geeigneter Kombinationen dieser Variablen kann die Rauchausbeute der Zigarette über einen weiten Bereich variiert werden.

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Zigarettenfilter läßt sich jedes herkömmliche Filtermaterial verwenden, vorausgesetzt, daß die innere Filterschicht einen geringeren Druckabfall aufweist als die äußere Schicht. Vorzugsweise bestehen beide Schichten aus Gelluloseacetatfadenstrangen. Der zur Herstellung der inneren Schicht verwendete Celluloseacetatstrang soll aus gröberen Fäden bestehen, so daß diese Schicht nur einen geringen Zugwider-

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stand aufweist, eine verhältnismäßig geringe Filterwirkung "besitz t und den aus dem Filter austretenden Rauchstrom nur in geringem Maße verteil t. Dadurch trifft der Rauchstrom auf eine größere Fläche der Zunge auf, so daß der Nachteil des Filters gemäß der US-PS 3 860 011, nämlich der zu starken Konzentration des Rauchstroms, vermieden wird, andererseits diese Fläche jedoch nicht in einem Maße vergrößert wird,.daß das Hauptkennzeichen des Filters der Erfindung verloren geht, nämlich, daß z.B. die Zigaretten trotzdem einen viel stärker konzentrierten Rauchstrom aufweisen als normale Filterzigaretten. Beispiele für erfindungsgemäß für die innere Filterschicht geeignete Celluloseacetat.fäden sind Fäden mit einem Einzeltiter von mindestens 6 den und einem Gesamttiter des Fadenbündels von etwa 10 000 bis etwa 50 000 den. Bevorzugt werden Gelluloseacetatfäden mit einem Einzeltiter von etwa 7 bis etwa 9 den und einem Gesamttiter des Fadenbündels von höchstens 25 000 den , wobei die Untergrenze des Gesamttiters durch die Herstellungsmöglichkeiten bestimmt wird.

Das Oelluloseacetatfatienbündel für die äußere Filterschicht weist einen höheren Zugwiderstand als das für die innere Schicht auf. Beispiele für erfindungsgemäß für die äußere Filterschicht geeignete Celluloseacetatfadsnbündel sind solche mit einem Einzeltiter von etwa 1 bis etwa 5 den und einem Gesamttiter des Fadenbündels von 10 OCO bis 50 000 den Vorzugsweise werden CeI-luloseacetatfadenbündel mit einem Einzeltiter von etwa 2 bis etwa 4- den und einem Gesamttiter des Fadenbündels von etwa 35 ' bis etwa 45 000 den verwendet. Der Einzeltiter der Fäden der

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inneren Schicht soll etwa das 1,5- t>is 5fache, vorzugsweise das etwa 2- bis 4-fache des Einzeltiters der Fäden der äußeren Schicht betragen. Diese Verhältnisse gelten für die meisten der verwendeten Fäden, vorausgesetzt, der Gesamttiter liegt im Bereich von etwa 10 000 bis 50 000 den.

Erfindungsgemäß für die innere Filterschicht besonders geeignet sind praktisch vollständig entkräuselte Oelluloseacetatfäden. . Für die erfindungsgemäßen Zigarettenfilter können für die innere Schicht Oelluloseacetatfäden, die zu 95 bis 70?ό,- vorzugsweise zu 90 bis 75tö, entkräuselt sind, und für die äußere Schicht gekräuselte ■ Celluloseacetatfäden verwendet werden. Der Entkrauselungsgrad hängt davon ab, inwieweit die Stränge ausgestreckt und entkräuselt wurden und wie stark die Stränge während der Herstellung der Filter stäbe gespannt v/erden.

Die innere Schicht 55 des Filtermaterials kann jede beliebige geometrische Form aufweisen, ist jedoch vorzugsweise zylindrisch und weist über ihre gesamte Länge den gleichen Durchmesser auf (vgl. Fig. 7 und 8). Vorzugsweise beträgt der Durchmesser der inneren Schicht 55 höchstens die Hälfte des Filterdurchmessers, d.h. die Querschnittsfläche der inneren Schicht beträgt vorzugsweise weniger als etwa 25% der Gesamtquerschnittsflache des Filters. In der Praxis hat sich ein Durchmesser der inneren Schicht 35 von etwa 1 bis 5 mm, vorzugsweise etwa 3 bis 4 mm, als geeignet erwiesen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfah-

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ren wurden zur Herstellung von 126 mm langen Filterstäben mit einem Umfang von 24,6 mm in einer Produktionsanlage mit einer Leistung von etwa 500 bis βΟΟ Zigaretten/min angewendet, wobei Celluloseacetatf äden. mit einem Einzeltiter von 2,8 den und

einem Gesamttiter des Fadenbündels von 38 000 den für die äußere J¹U-/terschicht und Celluloseacetatf äden mit einem Einzeltiter von 8,0 den und einem Gesamttiter des Faderbündels von 20 000 den für die innere Filterschicht verwendet wurden.

Die gleiche Leistung wie oben wurde bei Verwendung der nachstehend aif geführten Celluloseacetatf äden für die äußere Filterschicht erzielt, wobei jeweils Celluloseacetatf äden mit einem Einzeltiter von 8,0 den und einem Gesamttiter des Fadenbündels von 20 000 den für die innere Filterschicht verwendet wurden.

Probe Innere Schicht Äußere Schicht

	Einzeltiter/Gesamttiter, den	EinzeItiter/Ge samttiter,den
A	8,0 j	1,8 /
B	8,0 i	3,3 /
C	8,0 ,	5,0 ,
f 20 000	^f 38 000
f 20 000	l 40 000
t 20 000	f 30 000

Unter Verwendung der vorstehend genannten Filterstäbe wurden vier 85 mm lange Probezigaretten, mit einer Länge des Filterabschnitts von 21 mm, hergestellt; der Rauch wurde nach üblichen Methoden analysiert. In Tabelle I sind typische Ergebnisse zusammengefaßt, die sich mit den erfindungsgemäßen Filtern erzielen lassen. Die Ergebnisse für die Durchgangsverringerung wurden im Vergleich mit Zigaretten ohne Filter errechnet.

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Tabelle I

Probe	1	2	3	4
Äußere Schicht, Einzeltiter/Ge samt- titer, den	1,8/38 000	2,8/38 000	3,3/40 000	5,0/30 ooo
Innere Schicht Einzeltiter/Gesamt- titer, den	8,0/20 000	8,0/20 000	8,0/20 000	8,0/20 000
Druckabfall des Titers, cm .HpO	9,9	7,8	7,7	4,4
Luft, %	43,2	44	36	nicht be stimmt
Durchgang, mg
nicotinfreie, trockene Feststoffe	10,1	10,9 (11,0)*	11,3	12,7
Nicotin	0,80	0,83 ^	0,77	0,92
Durchgangsverrin gerung, % ■
nicotinfreie, trockene Feststoffe	65,7	63,1 (62,7)*	61,7	57,0
Nicotin	51,5	49,7 (55,D*	53,3	44,2

Wiederholung

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Bei einem Vergleich der Menge des im Rauchstrom entstehenden Nicotins bei einer filterfreien Zigarette, einer Filterzigarette ohne Perforationen im Filter und einer Filterzigarette mit Perforationen im Filter gemäß der Erfindung wurde festgestellt, daß die Perforationen im Filter die Durchgangsmenge des Nicotins um 9j1% reduzieren. Die bei diesem Versuch verwendeten Zigaretten waren die gleichen wie bei Probe 2 in Tabelle I.

Versuche haben gezeigt, daß die Verwendung der erfindungsgemäßen Filter bei Zigaretten es ermöglicht, für den inneren Rauchdurchlaß Celluloseacetatfäden zu verwenden, deren Filterleistung den gegenwärtig handelsüblichen Zigaretten mit kräftigem Geschmack und hohem Durchgang von Feststoffen im Rauch (Nicotin und nicotinfreie trockene Feststoffe, etwa 40%) nahezu gleichkommt, wobei aber dennoch bei kräftigem Geschmack der Zigarette nur geringe Mengen an Feststoffen inhaliert werden. Ein Filter mit einem inneren Rauchdurchlaß von geringer Filterwirkung und mit geringem Zugwiderstand, der jedoch die Nachteile des Filters gemäß US-PS 3 860 011 nicht aufweist, ist daher wünschenswert.

Die Zigaretten wurden unter Verwendung von üblichen, mit Alkalicitraten als Glimnr-Mittel behandeltem Zigarettenpapier (Flachspapier) mit einer Greiner-Porosität von 20 sek hergestellt. Die innere Filterschicht war zu etwa 80 % entkräuselt und die Fäden

■wiesen einen Einzel titer von 8,0 den und einen Gesamttiter von 20 000 den auf. Bei der Herstellung der Zigarettenfilter betrug die Oberflächengeschwindigkeit des Strangs 13 etwa 80 % der Oberflächengeschwindigkeit des

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Förderbandes 25. Die Oberflächengeschwindigkeit des Förderbandes 25 betrug wiederum 80% der Oberflachengeschwindigkeit des äußeren Strangs 12. Dadurch ist der äußere Strang 12 dichter als üblich gepackt und der innere Strang wird einer Längsspannung unterworfen, die höher als üblich ist und höher ist als die des äußeren Strangs 12. Verwendet man Stränge, die nicht vollständig entkräuselt sind, so kann man eine geeignete Spannung dadurch herstellen, daß man die Oberflächengeschwindigkeit des Strangs,im vorliegenden Fall die Umfangsgeschwindigkeit der Rollen 15_? auf etwa 75 bis etwa 95% der Geschwindigkeit des Stabformungsteils, d.h. im vorliegenden Fall der Oberflächengeschwindigkeit des Förderbandes 25, einstellt. Um eine geeignet dichte Packung des Filtermaterials in der äußeren Filterschicht 12 des Filterstabs 11 zu erzielen, kann der äußere Strang mit einer Vorschubgeschwindigkeit von 5 Ms 25 % der Oberflächengeschwindigkeit des Stabformungsteils, d.h. des Förderbandes 25» zugeführt werden.

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Bezuaszeichenliste

255800;

•	10	^L 521	39	Filter
11	Vorrichtung	4O	Belagpapier
12,	Filterstab	41	- Mundstückpapier
14,	13 Stränge	42	Tabakstrang
16	15 Antriebsrollen, Friktions walzen	43	Perforationen
17	Führungselemente		■
18	(der Stabformung dienendes) Element
19	Stabformungsteil
20	Hohldorn
21	Lageregulierungseleraent
22	Auslaßende des Hohldorns
23	Formblock
24	Element
25	Fördereinrichtung
26	Förderband
27	Treibrad
28	Führungswalzen
29	Belagpapier
30	Liefertrommel
31	Führungsrollen
32
33
34	Faltabschnitt	•
35	Klebstoffauftragsvorrichtung
36	Aktiviervorrichtung für den Klebstoff
37	innere Filterschicht
38	äußere Filterschicht	Filterstababschnitte von bestimm-
Messer

ter Länge

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Claims

Patentansprüche

ι Λ.J Zigarettenfilter, gekennzeichnet durch eine innere zylindrische Filterschicht (35) aus grobem Filtermaterial mit geringem Zugwiderstand, einer äußeren, konzentrischen Filterschicht (36) aus dicht gepacktem Filtermaterial, deren Zugwiderstand größer ist als der der inneren Filterschicht (35)» so daß durch diese im Verhältnis eine größere Rauchmenge strömt, ein zylindrisches, luftdurchlässiges Belagpapier (40) als Umhüllung der "beiden Filterschichten, eine weitere Umhüllung aus Mundstückpapier (41), die mit einer Anzahl von Perforationen (43) versehen ist, so daß Luft von außen über das Belagpapier in die äußere Filterschicht (36) dringen kann und die Perforationen (43) und die äußere Filterschicht (36) einen Strömungsweg definieren, dessen Zugwiderstand auf den der inneren Filterschicht (35) abgestimmt ist, wodurch bei einem gegebenen Sugvolumen gleichzeitig eine bestimmte Menge Luft und schwach gefilterter Rauch eingesogen v/erden.

2. Zigarettenfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche der inneren Filterschicht (35) höchstens 25% der Gesamtquerschnittsfläche des Filters beträgt .

3. Zigarettenfilter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die innere und/oder die äußere Filterschicht (35,36) aus Celluloseacetatfäden besteht.

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ORIGINAL INSPECTED

4-. Zigarettenfilter nach Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet,

daß das Volumen der über die Perforationen (4-3) im Mundstück-• papier (4-1) einströmenden Luft etwa 15 bis etwa 60% des Gesamtvolumens beträgt.

5. Zigarettenfilter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Fadenmaterial der. äußeren Filterschicht (36) einen Gesamttiter von etwa 10 000 bis etwa 50 000 den und einen Einzeltiter von etwa 1 bis etwa 5 der aufweist.

6. Zigarettenfilter nach Anspruch 5j dadurch gekennzeichnet, daß das Fadenmaterial der äußeren Filterschicht (36) einen Gesamttiter von etwa 35 000 bis 45 000 den 'und einen Einzeltiter von etwa 2 bis etwa 4- den aufweist.

7. Zigarettenfilter nach Anspruch 3j dadurch gekennzeichnet, daß das . Fadenmaterial der inneren Filterschicht (35) einen
Gesamttiter von etwa 10 000 bis etwa 50 000 den. und einen
Einzeltiter von etwa 7 bis etwa 9 den aufweist.

8. Zigarettenfilter nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß das Fadenmaterial der inneren Filterschicht (35) einen
Gesamttiter von etwa 15 000 bis etwa 25 000 den aufweist.

9. Zigarettenfilter nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden der inneren Filter schicht (35) im Vergleich zu den Fäden der äußeren Filterschicht (36) im wesentlichen vollständig entkräuselt sind.

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10. Zigarettenfilter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden der inneren Filterschicht (35) etwa 5 bis 25 % ihres ursprünglichen Kräuselungsgrades aufweisen.·

11. Verfahren zur Herstellung des Zigarettenfilters nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man zwei'Fadenstränge (12, 13) getrennt zuführt, wobei man den einen

Strang (13) während des Transports einer stärkeren Längsspannung unterwirft als den anderen Strang (12), die beiden Stränge (12, 13) hierauf während des weiteren Transports derart übereinanderlegt, daß der Strang (12) den Strang (13) umhüllt, daß man eine Bahn (28) aus Belagpapier zuführt, die wiederum die beiden Stränge (12,13) umhüllt, so daß ein Filterstab (11) gebildet wird, und daß man den Filterstab (11) weiterbewegt, wobei der den Strang (13) umhüllende Strang (12) diesen durch Reibung mitnimmt.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß man die gegenüberliegenden Kanten des die Stränge (12, 13) umhüllenden Belagpapiers (28) miteinander verklebt.

13. Vorrichtung zur Herstellung des Zigarettenfilters nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Liefereinrichtung für einen Strang (13) aus grobem Fadenmaterial, eine Einrichtung zum Spannen des Strangs (13) in Längsrichtung während des weiteren Transports, eine Liefereinrichtung für einen zweiten Strang (12) aus feinem Fadenmaterial der mit dem Strang (13) in gleibher Richtung läuft, einen Hohldorn (19)» der den

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Strang (I3) aufnimmt und zusammendrückt, wobei der Strang (12) den Hohldorn (19) umgibt und diesen zumindest teilweise umhüllt, eine Liefereinrichtung (29) für eine Bahn (28) aus Belagpapier, ein hinter dem Hohldorn (19) angeordnetes Stabformungsteil (18), das die Stränge (12, I3) und das Belagpapier (28) aufnimmt, wobei der Hohldorn (19) in das Stabformungsteil (18) hineinragt und wobei das Stabformungsteil (18) derart ausgebildet ist, daß der aus dem Hohldorn (19) austretende Strang (13) vom Strang (12) umhüllt und durch Reibung mitgenommen wird und beide Stränge (12, I3) vom Belagpapier (28) umhüllt werden, sowie eine Einrichtung (37) zum Zerschneiden des erhaltenen Filterstabs in Abschnitte (38) von bestimmter Länge.

Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das

(18)
Stabformungsteil/einen Formblock (22) zum Falten der Kanten des Belagpapiers (28) um die beiden Stränge (12, I3) und gleichzeitigen Zusammenpressen des Strangs (12) um den Strang (13) und ein an dem lOrmblock (22) befestigtes Element (23) zur Führung der beiden Stränge (12, I3) zwischen dem Formblock (22) und dem Element (23) umfaßt und,daß der Hohldorn (19) in den Formblock (22) unterhalb des Elements (23) hineinragt.

15· Vorrichtung nach Anspruch I3 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Spannen des Strangs (I3) in Längsrichtung aus einem Friktionswalzenpaar (15) besteht, das zwischen der Liefereinrichtung für den Strang (I3) und dem Hohldorn (19) angeordnet ist.

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'Sr·

16. Vorrichtung nach Anspruch 13 Ms 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohldorn (19) bezüglich des Formblocks (22) verstellbar ist.

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