DE3250135C2 - Zigarettenfilterstab - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Zigarettenfilterstab gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 2. Filterstäbe dieser Gattung sind aus der GB 20 07 490 A bzw. der DE-AS 16 57 261 bekannt.

Die GB 20 07 490 A offenbart eine Zigarette mit einem Filter­ stab, der zusammengesetzt ist aus einem Stopfen aus Tabakrauch- Filtermaterial und einem rohrförmigen Element, das ebenfalls Tabakrauch-Filtermaterial enthält, an den Stopfen angrenzt und mit ihm fluchtet. Der Stopfen und das rohrförmige Element sind von einer Umhüllung umgeben, welche zur Einführung von Ventila­ tionsluft perforiert ist. Das rohrförmige Element ist durch Einbrennen einer Längsbohrung mittels Laserstrahl in einen zy­ lindrischen Rohling aus Tabakrauch-Filtermaterial hergestellt, um seine Innenwandung durch Schmelzung des Filtermaterials zu härten. Eine begleitende zwangsläufige Folge hierbei ist, daß die Innenwandung gasundurchlässig wird, so daß seitlich durch die Umhüllung von außen eintretende Ventilationsluft nur in Längsrichtung durch das Filtermaterial des rohrförmigen Elemen­ tes strömen kann. Auch der aus der DE-AS 16 57 261 bekannter Filterstab enthält ein in Längsrichtung von angesogener Außen­ luft durchströmtes rohrförmiges Element, welches zu diesem Zweck mit Längskanälen versehen ist.

Aus der DE-AS 10 75 485 ist es andererseits bekannt, bei einer Filterzigarette zwischen dem Tabakstrang und einem Filterstopfen im Mundstück einen Zwischenraum vorzusehen, der über Perfo­ rationslöcher im umgebenden Mundstückpapier mit der Außenluft in Verbindung steht. Aus der US-Patentschrift 28 19 720 ist eine Filterzigarette mit einem Tabakstrang und einem umwickelten Mehrkomponenten-Filterstab bekannt, der zwei Filterstopfen enthält, die durch ein ringförmiges Element getrennt sind, das mit den Stopfen fluchtet und, gewünschtenfalls, eine seitliche Durchtrittsöffnung für Außenluft aufweist.

Bekanntlich kann der Anteil von schädlichem Kohlenmonoxid (CO) im Rauch einer Filterzigarette durch ein ventiliertes oder mit Luftverdünnung arbeitendes Zigarettenfilter herabgesetzt werden. Bei den bekannten Filterstrukturen ist jedoch die Verringerung des CO-Gehaltes im allgemeinen proportional zum Grade der Verdünnung des Rauches mit Luft, die jedoch von einer entsprechenden proportionalen Verringerung der im Rauch enthal­ tenen geschmacksbildenden Komponenten begleitet ist. Die gewün­ schte hohe Verringerung des CO-Gehaltes im Rauch erfordert daher bei bekannten Filtern eine so hochgradige Verdünnung durch Luft, daß der Rauch in unannehmbarer Weise an Geschmack leidet.

Der vorliegenden Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, ein Zigarettenfilter anzugeben, das den CO-Gehalt ohne übermä­ ßige Geschmackseinbuße herabzusetzen gestattet. Diese Aufgabe wird durch einen Zigarettenfilterstab mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. 2 gelöst.

Ein Zigarettenfilterstab gemäß der Erfindung enthält also einen Stopfen aus Tabakrauchfiltermaterial, eine mit diesem in Längsrichtung fluchtende rohrförmige Wand, die sich bis zu dem einen Ende des Filterstabes erstreckt, und eine den Stopfen sowie die rohrförmige Wand umgebende Umhüllung, so daß der Filterstab einen Hohlraum aufweist, der sich von dem Filtermaterialstopfen und die Mitte der rohrförmigen Wand seiner Öffnung am einen Ende des Stabes erstreckt. Die Umhüllung oder die Umhüllung und die rohrförmige Wand ermöglichen, wenn bei der Verwendung des Filterstabes an diesem gezogen wird, den Eintritt von äußerer Luft von der Seite in den Hohlraum hinein.

Bei manchen Ausführungsformen erstreckt sich die rohrför­ mige Wand oder das rohrförmige Bauteil bis zum Filter­ materialstopfen und besteht aus einem porösen, luftdurch­ lässigen Material, z. B. Tabakrauchfiltermaterial, und die umgebende Umhüllung ist perforiert und/oder aus einem von Natur aus luftdurchlässigen Material; das rohrförmige Bauteil kann statt dessen auch aus einem von Natur aus luftundurchlässigen Material (z. B. aus einer Kunststoff- oder Papphülse) bestehen, das durchgehende Löcher hat und die umgebende Umhüllung kann dann aus einem luft­ durchlässigen Material bestehen und/oder Perforationen, die mit den Löchern in dem rohrförmigen Bauteil kommuni­ zieren, aufweisen. Wenn das rohrförmige Bauteil oder die rohrförmige Wand aus einem luftdurchlässigen Material be­ steht, kann sie außerdem noch durchgehende Löcher auf­ weisen, um das seitliche Eintreten äußerer Luft zu er­ leichtern.

Bei anderen Ausführungsformen hat die rohrförmige Wand oder das rohrförmige Bauteil in Längsrichtung einen Ab­ stand von dem Filtermaterialstopfen und die Umhüllung ermöglicht das seitliche Eintreten von äußerer Luft durch die Umhüllung in den Raum zwischen dem Stopfen und dem rohrförmigen Bauteil. In diesem Falle kann das rohrförmi­ ge Bauteil undurchlässig sein, so daß die gesamte Venti­ lation direkt in den genannten Zwischenraum erfolgt, oder die Umhüllung und die rohrförmige Wand können wie bei den oben als erstes beschriebenen Ausführungsformen ausgebildet sein und ein gewisses Eintreten von äußerer Luft durch die Umhüllung und das rohrförmige Bauteil gestatten. Wie in allen Ausführungsformen kann die Umhüllung perforiert sein und/oder aus einem von Natur aus luftdurchlässigen Mate­ rial bestehen, wo ein seitliches oder radiales Hindurch­ treten der Luft erwünscht ist.

Die oben beschriebenen Ausführungsformen des vorliegen­ den Filterstabes werden bei Verwendung in einer Filter­ zigarette gewöhnlich an dem umhüllten Tabak durch eine Spitzenumhüllung befestigt sein; die Spitzenumhüllung wird normalerweise aus einem im wesentlichen luftundurch­ lässigen Material bestehen, das in dem Bereich, in dem sie das rohrförmige Bauteil und/oder einen etwaigen Zwischenraum zwischen dem Stopfen und dem rohrförmigen Bauteil umgibt, eine Perforation aufweist.

Bei den Filterstäben gemäß der Erfindung tritt gewöhn­ lich im wesentlichen keine äußere Luft von der Seite her in den Filtermaterialstopfen ein. Die äußere Luft, die seitlich in den Hohlraum eintritt, kann die einzige Ver­ dünnungsluft oder Ventilation sein, die bei der Verwen­ dung der vorliegenden Filterstäbe durch die Kombination aus dem Stopfen, dem rohrförmigen Bauteil und der Um­ hüllung geliefert wird. Bei Filterzigaretten, die einen Filterstab gemäß der Erfindung enthalten, ist das den Tabakstab umgebende Zigarettenpapier vorzugsweise im wesentlichen luftundurchlässig, so daß die Luftverdünnung oder Ventilation beim Rauchen im wesentlichen nur durch den Filterstab erfolgt; wenn das Zigarettenpapier in nennenswertem Ausmaße luftdurchlässig ist, kann sich näm­ lich der Grad der Luftverdünnung und der CO-Entfernung beim Rauchen der Zigarette zwischen dem ersten und dem letzten Zug in untragbarer Weise ändern und der Rauch der ersten Züge kann dabei einen untragbar niedrigen Geschmacks­ stoffgehalt aufweisen.

Die verschiedenen Abmessungen der vorliegenden Filter­ stäbe (z. B. die Länge des Stopfens und des rohrförmigen Bauteils sowie eines etwaigen Zwischenraumes zwischen diesen, und die Dicke des rohrförmigen Bauteils) sowie die Struktur und Zusammensetzung der Komponenten kann den geforderten Eigenschaften, z. B. Druckabfall, Grad der Luftverdünnung, Filterwirkungsgrad, entsprechend gewählt werden; die Filtereigenschaften werden vorzugsweise ent­ sprechend den Eigenschaften des umhüllten Tabakstabes gewählt, mit dem das Filter verwendet werden soll, so daß sich eine Filterzigarette mit den geforderten Rauch­ eigenschaften ergibt.

Bei den vorliegenden Filterstäben ist die Anordnung vor­ zugsweise so getroffen, daß der überwiegende Teil (am vorteilhaftesten der weitaus überwiegende Teil, d. h. im wesentlichen der ganze) des durch die Kombination aus dem Filterstopfen und dem rohrförmigen Bauteil verursach­ te Druckabfall durch den Filterstopfen verursacht wird und entsprechend wenig (d. h. praktisch kein) Druckabfall durch den Teil mit der rohrförmigen Wand, d. h. das rohr­ förmige Bauteil verursacht wird.

Untersuchungen von Zigaretten, die mit einem Filter ge­ mäß der Erfindung so versehen waren, daß sich das offene Ende des Hohlraumes beim Tabakstab befand, haben einen unerwartet hohen Grad an CO-Verringerung im abgegebenen Rauch relativ zum Grad der Luftverdünnung ergeben, ohne daß die abgegebenen Geschmackskomponenten übermäßig ver­ ringert wurden.

Bei anderen Ausführungsformen der Erfindung ist der Filter­ hohlraum zum Mundende der Filterzigarette hin offen, wobei die Anordnung vorzugsweise so getroffen ist, daß der über­ wiegende Teil oder praktisch der ganze Druckabfall am Filter stromaufwärts (d. h. zum Tabakstab hin) von dem Bereich, wo die Außenluft von der Seite in den Hohlraum eintritt, d. h. wo der Filter- und der Tabakstab durch eine Spitzenumhüllung, die Ventilationsperforationen auf­ weist, verbunden sind, wobei letztere vorzugsweise strom­ abwärts vom Stopfen angeordnet sind, auftritt. Bei sol­ chen Filterzigaretten gemäß der Erfindung, insbesondere solchen, bei denen praktisch der ganze Druckabfall am Filter stromaufwärts von dem Ventilationsbereich statt­ findet, kann die Teerabgabe mehr durch Luftverdünnung als durch mechanische Filtration verringert werden. Die bekannten konventionellen Filter, die für einen niedri­ gen mechanischen Filtrierungswirkungsgrad mit hoher Luft­ verdünnung ausgelegt sind, weisen den schweren Nachteil auf, daß sie einen zu niedrigen Druckabfall erzeugen, was für den Raucher enttäuschend und unannehmbar ist. Bei der vorliegenden Filterzigarette mit dem Stopfenteil beim Tabakstab und der Öffnung des Hohlraumes beim Mund­ ende können dagegen hohe Ventilationsgrade bei annehm­ barem Gesamtdruckabfall und einem gewünschten niedrigen Rückhaltegrad (mechanischer Filterung) erreicht werden. Die mit hoher Verdünnung und niedriger Rückhaltung ar­ beitenden Filterzigaretten gemäß der Erfindung, bei denen der Hohlraum der Filterspitze am Mundende offen ist, können niedrigere CO/Teer-Werte aufweisen, als sie mit den konventionellen Filtern erreicht werden können. Mit den Filtern gemäß der Erfindung, bei denen sich die Öff­ nung des Hohlraumes am Mundende befindet, kann ein an­ sprechendes Aussehen sowohl vor dem Rauchen als auch nach Beendigung des Rauchens erreicht werden; wenn der Rauch durch den Hohlraum aus diesem herausströmt, bleibt das Material des rohrförmigen Bauteils während des Rauchens im wesentlichen unverfärbt und behält daher sein ursprüng­ liches sauberes Aussehen.

Die Filterstäbe gemäß der Erfindung werden normalerweise kontinuierlich in fortlaufenden Stücken hergestellt, die dann auf die für die Handhabung und den Gebrauch erfor­ derlichen endgültigen Längen zugeschnitten werden. Bei der Herstellung von Filterzigaretten wird normalerweise ein Filterstab doppelter Länge zwischen zwei Tabakstäbe ein­ gefügt und mit diesen durch die Spitzenumhüllung verbun­ den; die so erhaltene Anordnung wird dann in der Mitte zertrennt, so daß sich zwei Filterzigaretten ergeben; der anfänglich hergestellte kontinuierliche oder endlose Stab wird normalerweise in Stücke mehrfacher (z. B. sechs­ facher) Länge zertrennt, die dann an den Filterzigaretten­ hersteller geliefert werden, welcher diese mehrere Filter­ einheiten enthaltenden Stücke in die Einheiten doppelter Länge zerschneidet um sie in der oben erwähnten Weise weiterzuverarbeiten. Die vorliegende Erfindung bezieht sich also auch auf die endlos hergestellten Stäbe aus alternierenden Stopfen und rohrförmigen Bauteilen mit der sie umgebenden Umhüllung und die Stäbe mehrfacher, z. B. doppelter Länge, die aus diesen endlosen Stäben dadurch erhalten werden, indem man erstere in den die Stopfen und/oder die rohrförmigen Bauteile enthaltenden Abschnitten quer zerschneidet. Die Stopfen und rohrför­ migen Bauteile oder Abschnitte können aneinander angrenzen oder in Längsrichtung beabstandet sein.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen vereinfachten Längsschnitt eines Teiles einer Filterzigarette, die mit einem Filterstab gemäß der Erfin­ dung versehen ist, wobei der Filterhohlraum zum Tabak hin offen ist;

Fig. 2 eine ähnliche schematische Ansicht einer Filter­ zigarette mit einem anderen Filterstab gemäß der Erfindung, bei dem jedoch der Filterhohlraum ebenfalls zum Tabak hin offen ist; und

Fig. 3 und 4 entsprechende vereinfachte Schnittansichten von Filterzigaretten mit Filtern gemäß Ausführungsformen der Erfindung, bei denen der Filterhohlraum zum Mundende der Zigarette hin offen ist.

In den Figuren sind gleiche Komponenten mit gleichen Be­ zugszeichen bezeichnet, die Figuren sind jedoch nicht maßstäblich.

Die in Fig. 1 dargestellte Filterzigarette enthält einen gewöhnlichen Tabakstab 2, der von konventionellem, im wesentlichen luftundurchlässigen Zigarettenpapier 4 um­ hüllt und mit einem Filter 6 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung durch eine konventionelle Spitzenumhüllung 8 aus im wesentlichen luftundurchlässigen Papier verbunden ist. Das Filter 6 enthält einen Stopfen 10 aus Tabakrauch­ filtermaterial, der an eine rohrförmige Wand oder ein rohrförmiges Bauteil 12 aus Tabakrauchfiltermaterial an­ grenzt und mit diesem durch eine luftdurchlässige Um­ hüllung 14 verbunden ist. Der Stopfen 10 kann irgendein konventionelles Rauchfilterelement sein und z. B. aus gewelltem Papier oder Zelluloseacetatfasern, die an den Berührungspunkten miteinander verbunden sind (Acetatkabel) bestehen, und das getrennte rohrförmige Bauteil 12 kann in ähnlicher Weise aus Rauchfiltermaterial hergestellt sein. Die Spitzenumhüllung 8 weist eine ringförmige Per­ foration auf, welche das rohrförmige Bauteil 12 in Um­ fangsrichtung umgibt und Ventilationslöcher 16 bildet, durch die beim Rauchen, wenn an der Filterzigarette ge­ zogen wird, Außenluft durch die Umhüllung 14 und das rohr­ förmige Bauteil 12 in einen durch das rohrförmige Bauteil gebildeten Hohlraum 18 gezogen wird.

Der Stopfen 10 kann z. B. aus verbundenen Zelluloseacetat­ fasern (Acetatkabel) bestehen und gemäß den Lehren der GB-PS 1 169 932 hergestellt sein; das rohrförmige Bauteil kann aus dem gleichen Material bestehen und beispielsweise so hergestellt sein, wie es in der oben erwähnten GB- Patentschrift beschrieben ist, wobei sich jedoch ein mittiger Dorn durch die Bohrung der Dampfkammer erstreckt, oder so, wie es in der GB-PS 970 817 beschrieben ist. Das rohrförmige Bauteil 12 kann, obwohl es aus einem von Natur aus luftdurchlässigen Material besteht, seitliche oder radiale Perforationen 20 aufweisen, wie es strichpunktiert angedeutet ist, um die Luftverdünnung zu erleichtern; solche Löcher sind für das Ziel der vorliegenden Erfindung wesentlich, wenn das rohrförmige Bauteil 10 aus einem von Natur aus undurchlässigen Material besteht, wie es bei anderen Ausführungsformen der dargestellten Struktur der Fall sein kann.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von der gemäß Fig. 1 darin, daß der Filterstopfen 10 und das rohrförmige Bauteil 12 durch einen Zwischenraum 22 ge­ trennt sind, wobei die Perforationen 16 in der Umhüllung 8 einen Ring um diesen Zwischenraum bilden. Die Länge des Filterstopfens 10 kann beispielsweise etwa 10 mm betragen, die des Zwischenraumes 22 etwa 5 mm und die des rohrförmi­ gen Filterelements oder Bauteils 12 etwa 15 mm, und der Stopfen, das rohrförmige Filterelement und die Spitzen­ umhüllung können aus den in Verbindung mit Fig. 1 erwähnten Materialien bestehen.

Es folgt ein spezielles Beispiel für eine Filterzigarette, die ein Filter gemäß einer beschriebenen und dargestellten Ausführungsform der Erfindung enthält.

Beispiel

Es wurden Filterzigaretten des in Fig. 1 dargestellten Typs hergestellt, indem normale (mit konventionellem Zigarettenpapier 4 niedriger Porosität umwickelte) Tabak­ stäbe 2 mit entsprechenden Filterstäben 6 unter Verwen­ dung von konventionellem Ecusta-Spitzenumhüllungsmaterial 8 verbunden wurden, letzteres ist ein undurchlässiges Papier, das jedoch mit drei ringförmigen Perforationen 16 anstelle des in der Zeichnung dargestellten einzigen Perforations­ ringes versehen war.

Der Stopfen 10 bestand jeweils aus einem 10 mm langen, nichtumwickelten porösen Stopfen aus verbundenen Zellu­ loseacetatfasern (Faserdenier 2,5; Gesamtdenier 56 × 10³) mit einem Druckabfall (PD) von etwa 67 mm; das rohrförmi­ ge Bauteil 12 bestand in entsprechender Weise aus verbun­ denen Zelluloseacetatfasern, es hatte eine Länge von 15 mm und eine Wandstärke von 1 bis 2 mm; seitliche Lö­ cher 20 waren keine vorhanden; der Stopfen 10 und das rohrförmige Bauteil 12 wurden unter Bildung eines Filter­ stabes gemäß der Erfindung durch eine Stopfenumhüllung 14 aus porösem Papier zusammengehalten, das eine Luftdurch­ lässigkeit von 100 D (Definition siehe unten) hatte. Die Filterzigaretten waren für eine Luftverdünnung (Ventilation) von etwa 50 Vol.% ausgelegt.

Zwanzig solcher im wesentlichen identischer Filterziga­ retten wurden auf einer Norm-Rauchmaschine mit offenen Perforationen 16 abgeraucht, weitere zwanzig in entspre­ chender Weise mit geschlossenen Perforationen; die Re­ sultate wurden gemittelt und sind in der folgenden Tabelle aufgeführt. In der Tabelle ist der Druckabfall in Milli­ meter Wassersäule, gemessen bei einer Strömungsgeschwindig­ keit von 17,5 ml/Sekunde angegeben; TPM bedeutet "Gesamt­ menge teilchenförmiger Substanz" und WNF bedeutet "wasser- und nicotinfrei".

Tabelle

Es ist ersichtlich, daß durch die vorliegenden Filterstäbe (Ventilationsöffnungen oder Perforationen 16 offen) eine ausgezeichnete Verringerung der CO-Abgabe erreicht wird, sie ist größer als die, welche mit konventionellen ven­ tilierten Zigaretten bei gleicher prozentualer Luftver­ dünnung erreicht werden kann.

In den Fig. 3 und 4 sind Filterzigaretten gemäß der Er­ findung dargestellt, die im wesentlichen aus den gleichen Komponenten bestehen, wie die Ausführungsformen gemäß Fig. 1 und 2, der Filterteil ist jedoch umgekehrt, so daß der Hohlraum 18 am Mundende der Zigarette offen ist. Bei den Filterzigaretten gemäß Fig. 3 und 4 können also der Filterstopfen 10, das rohrförmige Teil 12, das Zigaretten­ papier 14 (Umhüllung) und die Spitzenumhüllung 8 aus je­ weils den gleichen Materialien bestehen und ebenso be­ messen sein, wie es in Verbindung mit den Fig. 1 und 2 erläutert worden ist. In jedem Falle kann der dem umhüll­ ten Tabakstab 2 benachbarte Stopfen verhältnismäßig wenig teilchenförmige Substanz zurückhalten, jedoch praktisch den ganzen Druckabfall am Filter verursachen, und die Luftverdünnung durch die Perforationen 16 in den Hohlraum 18 findet zur Gänze stromabwärts vom Stopfen 10 statt, so daß ein hohes Maß an Luftverdünnung und eine geringe mechanische Zurückhaltung bei einem annehmbar hohen Gesamtdruckabfall erreicht werden kann.

Eine Luftdurchlässigkeit von nD bedeutet hier eine Luft­ durchlässigkeit von n × 1000 ml/Minute/10 cm²/100 mm WS Druck und wird durch Messung des Druckes p in mm Wasser­ säule bestimmt, der durch eine Strömung von 1050 ml Luft/- Minute durch 10 cm² Papier erzeugt wird, wobei die Luft­ durchlässigkeit gemäß der folgenden Gleichung errechnet wird:

Luftdurchlässigkeit = 1050 × 100/p

Claims (3)

1. Zigarettenfilterstab mit einem Stopfen (10) aus Tabak­ rauch-Filtermaterial, ferner mit einem rohrförmigen Element (12), das aus Tabakrauch-Filtermaterial besteht an den Stopfen (10) angrenzt und mit dem Stopfen fluchtet, und mit einer den Stopfen (10) sowie das rohrförmige Element (12) umgebenden Um­ hüllung (14), welche zur Einführung von Ventilationsluft aus einem luftdurchlässigen Material besteht und/oder perforiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Element (12) für den Durchtritt äußerer Luft von der Seite in den von ihm umgebenen Hohlraum (18) durchlässig ist. (Fig. 1 und 3)

2. Zigarettenfilterstab mit einem Stopfen (10) aus Tabak­ rauch-Filtermaterial, ferner mit einem sich bis zu einem Ende des Filterstabes erstreckenden rohrförmigen Element (12), das mit dem Stopfen fluchtet, und mit einer den Stopfen (10) sowie das rohrförmige Element (12) umgebenden Umhüllung (14), welche zur Einführung von Ventilationsluft aus einem luftdurchlässi­ gen Material besteht und/oder perforiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Element (12) durch einen Zwischenraum (22) vom Stopfen (10) getrennt ist. (Fig. 2 und 4)

3. Mehrfach-Zigarettenfilterstab, der mehrere Abschnitte enthält, die jeweils einen Zigarettenfilterstab gemäß Anspruch 1 oder 2 bilden.