DE3116052A1

DE3116052A1 - Rauchartikel

Info

Publication number: DE3116052A1
Application number: DE19813116052
Authority: DE
Inventors: Henry George Totton Hampshire Horsewell
Original assignee: British American Tobacco Co Ltd
Current assignee: British American Tobacco Investments Ltd
Priority date: 1980-05-01
Filing date: 1981-04-22
Publication date: 1982-03-11
Also published as: DK162691C; CH641016A5; JPS56169579A; FR2481581A1; HK29984A; DK191681A; GB2078086B; FI811202L; NO811437L; NL186616C; AU6946781A; GB2078086A; FI69954B; NO154862B; CA1156533A; AU540784B2; BE888461A; SE450327B; NL8102081A; SE8102648L

Description

PATENTANWÄLTE

DR. ING. E. HOFFMANN (1930-197ä) . DIPL.-ING. W. EITLE - DR. RER. N AT. K. H O FFMAN N · D I PL.-ING. W. LEH N

DIPL.-ING.-K. FDCHSLE - DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELLASTRASSE 4 . D-8000 MÖNCHEN 81 - TELEFON (089) 911087 · TELEX 05-29619 (PATHE)

34 839/40 o/wa

BRITISH-AMERICAN TOBACCO COMPANY LIMITED, LONDON ENGLAND

Rauchartikel

Die Erfindung betrifft Rauchartikel, wie beispielsweise Zigaretten.

Zigaretten mit niedrigem Schadstoffgehalt, z.B. mit einer Freigabe von insgesamt 9 mg an feinteiligen Stoffen (TPM) oder sogar von nur 1 mg oder weniger werden zur Zeit vertrieben. Eine Zigarette mit niedrigem Schadstoffgehalt kann einen für den Raucher unerwünscht niedrigen Zugwiderstand haben. Wird der Zugwiderstand eines Filters in einer Filterzigarette mit niedriger Schadstoffabgabe so gewählt, dass der Zugwiderstand der Zigarette auf ein annehmbares Niveau erhöht wird, so kann

die Filtrierwirkung für einen wenig Schadstoffe abgebenden Tabakstrang zu gross werden und man würde eine völlig charakterlose Zigarette erhalten.

Es ist üblich, bei Filterzigaretten Lufteinlässe in den Filtern vorzusehen, um dadurch beispielsweise eine Verminderung der Rauchentwicklung zu bewirken. Um ein annehmbares hohes Luft/Rauch-Verhältnis zu erzielen, ist ein hoher Druckabfall oberhalb der Einlass- oder Ventilationszone erforderlich. Wenn man, um dies zu verwirklichen, ein übliches Filter mit einem hohen Druckabfall anwendet, so wird die Filtrierwirkung für TPM verhältnismässig hoch und daher ist dies nicht geeignet für den Fall, dass man eine Zigarette mit einem Tabakstrang verwendet, der verhältnismässig wenig Schadstoffe abgibt und von dem die Abgabe ohnehin schon niedrig ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung für die Verwendung in einem Rauchartikel mit niedriger Schadstoffabgabe, insbesondere in einer Zigarette zu zeigen, welcher zwar einen wünschenswerten Zugwiderstandswert aufweist und eine ausreichende Ventilation bewirkt, aber eine minimale TPM-Entfernungswirkung aufweist.

Die Erfindung betrifft einen Rauchartikel aus einem Rauchmaterialstrang, an dessen einem Ende eine Strömungsdrosselvorrichtung ist aus einem stabähnlichen Element aus Schaum oder Fasermaterial, das gegenüber einem Durchfluss von Rauch undurchdringlich ist oder gemacht worden ist und einer oder mehreren offenendigen Rauchstrompassagen, die sich von einem Ende zum anderen Ende

des Elementes erstrecken, wobei der Druckabfall der Passage oder der Gesamtdruckabfall der Passage, bestimmt bei einer Fliessgeschwindigkeit durch die Vorrichtung von 17,5 cm /sek im Bereich von 40 bis 200 mm Wassersäule liegt und wobei die Vorrichtung in einer Umhüllung eingehüllt ist, die einen einfliessenden Strom der Umgebungsluft in die Vorrichtung ermöglicht und wobei die Vorrichtung luftleitende Mittel hat, mittels welcher die Luft, die nach einwärts durch die Umhüllung strömt, zu und entgegen dem Mundende der Vorrichtung geleitet wird und wobei die Vorrichtung wirksam ist, nicht mehr als 25 % der gesamt-feinteiligen Stoffe des Rauches, die durch die Vorrichtung strömen, beim Rauchen des Rauchartikels zu entfernen.

Die rauchdurchströmten Pasjagen können in dem Material als Bohrlöcher vorliegen, aber vorzugsweise werden sie durch die Länge der Kapillarröhrchen bestimmt. Wird eine einzelne Passage verwendet, so kann deren Innendurchmesser zwischen 0,5 und 1,5 mm und vorzugsweise 0,8 und 1,0 mm betragen. Wenn nur eine einzige Passage verwendet wird, so muss diese innerhalb des stabförmigen Elementes nicht koaxial angeordnet sein. Sie kann z.B. in der Nähe der Peripherie des Elementes angebracht sein. Die oder jede Passage ist im einfachsten Falle gerade, aber sie kann auch eine andere Konfiguration haben, z.B. die einer Spirale.

Der Druckabfall in der oder den Passage(n) liegt vorzugsweise im Bereich von 50 bis 100 mm Wassersäule bei einer Fliessgeschwindigkeit von 17,5 cm /sek.

Es ist vorteilhaft, wenn die den Fluss drosselnde Vorrichtung eine TPM-Entfernungswirkung von nicht mehr als 20 % aufweist, wobei diese Wirkung erheblich niedriger sein kann.

Die Länge der Vorrichtung liegt im Bereich von 6 bis 30 mm und vorzugsweise im Bereich von 11 bis 25 mm. Ein Kapillarrohr aus rauchundurchlässigem Plastikmaterial von 15 mm Länge mit einem Innendurchmesser von 0,8 mm hatte einen Druckabfall bei einer Fliessgeschwindigkeit von 17,5 cm³/sek von 100 mm Wassersäule und eine TPM-Entfernungswirksamkeit von weniger als 5 %.

Das Material aus dem stabellenförmigen Element der Flussdrosselvorrichtung kann ein Plastikmaterial, wie Polypropylen, Polyethylen oder Zelluloseacetat, mit einer geschlossenzelligen Schaumstruktur sein, wobei in diesem Fall das Material von Haus aus undurchlässig gegenüber einem Rauchfluss ist. Wird ein offenzelliges Schaummaterial verwendet, wie beispielsweise Zelluloseacetat, oder ein Material gemäss GB-PS 1 271 274, so kann das Element gegenüber dem Durchfluss von Rauch undurchlässig gemacht worden sein, indem man eine ringförmige Kerbe, die sich über den Querschnitt des Elementes erstreckt, anders als der Querschnitt der von einer einzelnen axial angebrachten Rauchflusspassage besetzt wird, durch ein Heissverformungsverfahren bildet, .. wie es in der deutschen Patentanmeldung 27 11 784.6 beschrieben wird. Die Oberflächen der ringförmigen Kerbe kann aufgrund der Wärmeverformungsverarbeitung glatt sein, jedoch kann die Undurchdringbarkeit der Wandung der Kerbe gegenüber dem Rauchstrom durch die Ablagerung eines Versiegelungsmaterials

in der Kerbe erzielt oder vergrössert v/erden. Unter "offenzelligem" Material wird hier verstanden, dass ein grosser Anteil der Zellen miteinander in Verbindung steht und dass man dadurch ein Material mit einer inhärenten Rauchdurchlässxgkeit erhält. Das Wärmeverformungsverfahren kann in gleicher Weise angewendet werden, um einen Querschnitt in einem aus einem faserförmigen thermoplastischen Material, wie Zelluloseacetat oder Polypropylen, gebildeten Element rauchundurchlässig zu machen. Alternativ kann man ein Element oder ein Material, das von Haus aus nicht undurchlässig ist, durch Wärmeglättung oder durch Beschichten der Endoberfläche undurchlässig machen.

Es ist wünschenswert, dass der Rauchartxkel eine glatte Mundstückoberfläche aufweist und ein Aussehen hat wie bei einer üblichen Filterzigarette, wobei ein Stopfen aus Filtermaterial, beispielsweise aus Zelluloseacetat, am Mundstück vorgesehen sein kann. Wie bereits erwähnt, soll aber eine wesentliche Filtrierwirkung vermieden werden und aus diesem Grund sollte das Mundstück oder die bzw. alle rauchdurchlässigen Passagen keinen derartigen Mundstückverschluss aufweisen. Eine praktische Anordnung besteht darin, dass man einen leeren Hohlraum oder eine Höhle zwischen dem Element und dem Stopfen vorsieht, wobei in diesem Fall die Umhüllung vorzugsweise in der Zone, die über der Aushöhlung oder der Höhle liegt, luftdurchlässig ist.

Wenn das stabförmige Element aus einem offenzelligen oder geschlossenzelligen Schaum gebildet wird, dann kann die Herstellungsmethode darin bestehen, dass man einen

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Schaum in Stäbchenform extrudiert und das Stäbchen dann anschliessend auf geeignete Länge geschnitten wird. Wenn die rauchdurchlässigen Passage(n) durch die Wandungen eines Rohres bestimmt sind, so kann man das Schaummaterial um das oder die Rohr(e) mittels eines Querspritzkopf-Formstückes extrudieren.

Wird das Element aus einem faserförmigen Material, wie einem Zelluloseacetat- oder Polypropylenstrang gebildet, so kann das Material zusammengebracht werden auf kontinuierliche Länge oder Längen von Röhrchen in einer Beschlagvorrichtung, die dazu dient, das Material in Röhrchenform zu bringen. Das Röhrchen besteht vorzugsweise aus einem Plastikmaterial wie Polyethylen oder Polypropylen.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird Bezug auf die Zeichnung genommen. Hierin zeigen

Fig. 1 bis 3 diagrammartig Längsschnitte durch Zigaretten, die verschiedene Ausführungsformen von Fliessdrosselvorrichtungen zeigen.

Fig. 1a zeigt einen transversalen Querschnitt

des Elementes der Vorrichtung der Zigarette von Fig. 1.

Die Zigarette gemäss Fig. 1 besteht aus einem wenig Schadstoffe abgebenden Strang 1 aus Tabak, der mit Zigarettenpapier 2 und einer Fliessdrosselungsvorrichtung 3 aus einem stäbchenförmigen Element 4 aus geschlossenzelligem Zelluloseacetat, angebracht an dem umhüllten Stab

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durch ein Verbindungsstück 6 mit ringförmigen Ventilationsperforationen 6¹ besteht. Eingebettet innerhalb des geschäumten Zelluloseacetats des Elementes 3 und axial zu dem Element vorgesehen ist ein offenendiges Kapillarrohr 7 aus Plastikmaterial, das sich über die gesamte Länge des Elementes 3 erstreckt. Vier Kerben 5, gleichmässig ringförmig verteilt (siehe Fig. 1a), sind an der äusseren Oberfläche des Elementes 3 ausgebildet. Die Kerben erstrecken sich von einem Ort kurz auf dem Tabakstrom und öffnen sich am Mundstück des Elementes

Die in Fig. 2 gezeigte Zigarette enthält eine fliessstromdrosselnde Vorrichtung, ähnlich wie in Fig. 1, aber dabei besteht das stabellenförmige Element 8 aus einem Zelluloseacetatstrang, der gegenüber dem Tabakrauchfluss undurchlässig gemacht worden ist an einem ringförmigen Querschnitt des Elementes durch Wärmeformgebung einer Kerbe 9 in dem Element an einer Stelle, die vom Mundstück entfernt ist, in welchem ein abschliessendes Versiegelungsmaterial 10 angeordnet ist. Zum Zweck der Ventilation ist der Pfropfen 11 porös und das Verbindungsstück 6 ist porös oder perforiert und zwar zumindest an der stromabwärts liegenden Seite der Kerbe 9.

In Fig.'3 besteht die Zigarette aus einer Fliessdrosselvorrichtung 12 aus einem verhältnismässig kurzen stäbchenförmigen Element 13 aus geschlossenzelligem Polypropylen, in welcher eine sich axial erstreckende offenendige Bohrung 14, welche eine Rauchflusspassage bildet, ausgebildet ist. Die Vorrichtung 12 enthält weiterhin einen kurzen Pfropfen 15 mit einem niedrigen Druckabfall, der stromabwärts vom Element 13 auf Abstand vorgesehen ist

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und dadurch eine zwischengeschobene leere Höhlung 16 ergibt. Die Pfropfenumhüllung 11 ist porös und das Verbindungsstück 6 enthält einen Ring von Perforierungslöchern 6", die sich über der Höhle 16 befinden.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Zigarette gemäss Fig. 3 lässt man den Pfropfen 15 weg, so dass man auf diese Weise ein Mundstück erhält, das an der stromabwärts liegenden Seite des Elementes 13 vertieft ist.

Um in einem Beispiel zu zeigen, auf welche Weise der Druckabfall und die TPM-Entfernungswirkung mit dem Querschnitt der Fliesspassage der Fliessdrosselvorrichtung variiert, wurde eine Anzahl von Vorrichtungen A bis F, ähnlich der gemäss Fig. 2, hergestellt mit Röhrchen aus Plastikmaterial unterschiedlichen Innendurchmessers, wobei jede Vorrichtung 20 mm lang war. Die Vorrichtungen wurden zur Feststellung des Druckabfalles mit einer Fliessgeschwindigkeit von 17,5 cm /sek geprüft und die TPM-Entfernungswirkung festgestellt. Es wurden folgende Ergebnisse erzielt.

Röhrendurch messer (mm)	0,4	Druckabfall (mm Wasser säule)	TPM entfernt (%)
A	0,6	190	45
B	0,8	140	32
C	1/0	100	24
D	1/2	70	19
E	1,4	40	15
F	20	12

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Aus diesen Ergebnissen wird ersichtlich, dass die Vorrichtungen C/ D und E besonders wirkungsvolle Kombinationen hinsichtlich der gewünschten Ergebnisse, nämlich einen ausreichenden Druckabfall und eine ausreichend niedrige TPM-Entfernungswirkung, ergeben. Die Vorrichtungen A und B sind nicht akzeptabel und zwar hauptsächlich wegen der zu starken TPM-Entfernung. Selbstverständlich kann man auch andere Parameter variieren, z.B. die Länge die Vorrichtung, um eine annehmbare Kombination von Ergebnisse zu erzielen. In dem speziellen Fall einer Vorrichtung gemäss Fig. 2 ist ein Teil der Gesamt-TPM-Entfernung der TPM-Entfernung zuzuschreiben, die sich aufgrund des Raucheintrittes in dem Teil des Zelluloseacetatstranges 8 ergibt, der unterhalb der stromaufwärts liegenden Seite der Barriere aus Versiegelungsmaterial befindlich ist. Im. Falle der Vorrichtung gemäss Fig. 2 könnte man deshalb die TPM-Entfernungswirkung der Vorrichtung dadurch verringern, dass man deren Länge verringert, oder dass man den stromaufwärts liegenden Teil des Zelluloseacetats eliminiert. Eine praktische Möglichkeit, die Vorrichtung der Fig. 2 so zu modifizieren, würde darin bestehen, dass man zunächst ein Element doppelter Länge herstellt und die Kerbe 9 am Mittelteil dieses doppelt langen Elementes wärmeverformt und nach dem Einbringen eines Versiegelungsmaterials in die Kerbe das Element an der Zentralebene der Kerbe trennt und dadurch zwei endversiegelte Elemente erhält, die kein Zelluloseacetat an der stromaufwärts liegenden Seite des Versiegelungsmaterials aufweisen.

Claims

HOFFMANN · EITLE & PARTNER ο 1 160 PATENTANWÄLTE DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1976) - D !PL.-IN G. W. EITLE · D R. RER. N AT. K. HO FFM AN N ■ D I PL.-I N G. W. LEH N DIPL.-ING. K.FOCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELLASTRASSE 4 · D-8000 MO NCHEN 81 · TELEFON (089) 911087 · TE LEX 05-29619 (PATH E) 34 839/40 c/wa BRITISH-AMERICAN TOBACCO COMPANY LIMITED, LONDON ENGLAND Rauchartikel PATENTANSPRÜCHE

1. Rauchartikel aus einem Rauchmaterialstrang und an einem Ende davon einem stabähniichen Element (4) aus Schaum oder oder faserförmigem Material innerhalb einer Umhüllung, dadurch gekennzeichnet , dass zur Ausbildung einer Fliessdrosselungsvorrichtung das Material des Elementes undurchlässig gegenüber dem Durchfluss von Rauch ist oder gemacht worden ist und einer oder mehreren offenendigen Rauchflusspassayen, die sich von einem Ende zum anderende Ende des Elementes (4) erstrecken, wobei der Druckabfall der Passage oder der Gesamtdruckabfall der .Passagen, bestimmt bei einer Fliessgeschwindigkeit

durch die Vorrichtung von 17,5 cm /sek im Bereich von 40 bis 200 mm und vorzugsweise 50 bis 100 mm Wassersäule beträgt und die Umhüllung ein Einwärtseindringen der Umgebungsluft in die Vorrichtung ermöglicht, welche luftleitende Mittel hat, durch welche die einwärts durch die Umhüllung fliessende Luft in Richtung und auswärts vom Mundende der Vorrichtung geleitet werden kann und wobei die Vorrichtung wirksam ist, nicht mehr als 25 % und vorzugsweise nicht mehr als 20 % an gesamt-feinteiligen Stoffen des Rauches, die durch die Vorrichtung beim Rauchen des Rauchartikels strömen, zu entfernen.

2. Rauchartikel gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rauchflusspassage oder -passagen eine Bohrung oder Bohrungen in dem Material oder ein oder mehrere darin vorgesehene Kapillarrohre (7) sind.

3. Rauchartikel gemäss Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , dass eine einzelne Passage einen Innendurchmesser im Bereich von 0,5 bis 1,5 mm und vorzugsweise von 0,8 bis 1,0 mm hat.

4. Rauchartikel gemäss Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , dass die Passage koaxial in dem stäbchenförmigen Element vorgesehen ist.

5. Rauchartikel gemä-s Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , dass eine oder mehrere Passage(n) zwischen der Achse des stäbchenförmigen

Elementes und dessen Peripherie vorgesehen sind.

6. Rauchartikel gemäss Ansprüchen 1 bis 5/ dadurch gekennzeichnet , dass eine rauchundurchlässige Barriere in einem rauchdurchlässigen s tabellenförmigen Element an einer Stelle entfernt von dessen Mundende oder an dem von diesem Ende entfernten Ende vorgesehen ist.

7. Rauchartikel gemäss Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , dass die luftleitenden Mittel aus einer oder mehreren Luftfliesspassage(η), die sich von einem Ort in der Nähe des Tabakendes des Elementes zu dessen Mundstück erstrecken, bestehen.

8. Rauchartikel gemäss Anspruch 7/ dadurch gekennzeichnet, dass eine der Rauchfliesspassagen eine koaxiale Passage und die Luftflusspassage oder -passagen an der Peripherie des stäbchenförmigen Elementes vorgesehen sind.

9. Rauchartikel gemäss Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , dass die Vorrichtung weiterhin ein Filter mit niedrigem Druckabfall, entfernt von dem stromabwärts gelegenen Ende des Elementes enthält.

10. Rauchartikel gemäss Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Vertiefung am Mundstück des stäbchenförmigen Elementes aufweist.