DE3441976A1

DE3441976A1 - Mundstueckelement eines rauchartikels

Info

Publication number: DE3441976A1
Application number: DE19843441976
Authority: DE
Inventors: Martin Graham Lordswood Southampton Duke; Henry George Totton Hampshire Horsewell
Original assignee: British American Tobacco Co Ltd
Current assignee: British American Tobacco Investments Ltd
Priority date: 1983-11-18
Filing date: 1984-11-16
Publication date: 1985-05-30
Also published as: NL8403464A; GB8427624D0; MY102527A; GB8330894D0; GB2150409A; BE901044A; GB2150409B; DK545984A; US4700724A; DK545984D0; AU587167B2; ZA848679B; CA1224689A; AU3531384A; CH662250A5

Description

HOFFMANN:: EITLE. & F^RTN^E

PATENX- UND RECHTSANWÄLTE O 4 4 I Ό Ι D

PATENTANWÄLTE DIPL.-INQ. W. EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN · DIPL.-ΙΝΘ. W. LEHN DIPL.-ING. K. FDCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN . DR. RER. NAT. H.-A. BRAUNS . DIPL.-ΙΝΘ. K. DIPL.-ΙΝΘ. K. KOHLMANN · RECHTSANWALT A. NETTE

41 098

BRITISH-AMERICAN TOBACCO
COMPANY LIMITED,
London / Großbritannien

Mundstückelement eines Rauchartikels

Die Erfindung bezieht sich auf Mundstückelemente für Rauchartikel, insbesondere, aber nicht ausschließlich, für Zigaretten. Sogenannte ventilierte Zigarettenfilter sind bekannt. Sie umfassen einen Körper aus Filtrationsmaterial, welches in eine undurchlässige Umwicklung eingewickelt ist, wobei in dem Filtrationsmaterial Nuten ausgebildet sind, die zum Mundende des Filters verlaufen. Eine Anspitzumwicklung ist mit Ventilationsperf oratio.nen versehen, von denen einige über den Nuten liegen. Wenn eine Zigarette mit einem solchen Filter geraucht wird, so wird der Tabakrauch durch das Filtrationsmaterial und die Ventilationsluft durch die Perforationen und in die Nuten gezogen. Solange die Luft nicht vom Mundende der Nuten abgegeben wird, gelangt sie nicht in Berührung mit dem Tabakrauch. Solche Filter werden als sogenannte "segregated peripheral ventilation (SPV)-Filter" bezeichnet. Die Luft wird von jeder Nut eines SPV-Filters als Strahl abgegeben. Diese Strahlen können Veränderungen des Musters des vom Körper des Filtrationsmaterials abgegebenen Rauches verursachen und es wurde festgestellt,

ARABELLASTRASSE 4 · D-8OOO MÜNCHEN BI · TELEFON CO 89} 911Ο 87 · TELEX 5-29619 CPATHEJ . XELEKOPIERER 9183

* daß Änderungen dieses Musters die sensorische Rauchempfindung des Rauchers beeinträchtigen.

SPV-Filter sind in der GB-OS 2 046 573A beschrieben. 5

Zwei Faktoren sind bedeutsam hinsichtlich des Verursachens von Änderungen im Rauchmuster. Durch Auswahl oder Anwendung dieser beiden Faktoren in Kombination können Muster erzielt werden, die den Mustern überlegen sein können und/oder von den Mustern unterschiedlich sein können, die durch SPV-Filter erzielbar sind. Der erste Faktor bezieht sich auf das Verhältnis der Luftgeschwindigkeit zur Rauchgeschwindigkeit. Es wurde herausgefunden, daß dieses Verhältnis mehr als 10 betragen soll und vorzugsweise mehr als 20, wenn das Rauchen unter Standardmaschinenrauchbedingungen erfolgt. Der zweite Faktor bezieht sich auf das Ausmaß der Berührung zwischen der Luft und dem Rauch. Je größer dieses Berührungsausmaß ist, um so größer ist die Auswirkung der Luft auf das Rauchmuster.

In der GB-OS 2 100 573A wird ein Zigarettenmundstück beschrieben, bei dessen Gebrauch abgesonderte Ventilationsluft von der Mitte des mundseitigen Endes des Mundstückes und Rauch vom restlichen Teil des mundseitigen Endes abgegeben wird. Da der Luftstrom vom Rauch umgeben ist, ist der Berührungsgrad zwischen Luft und Rauch besser als bei einem SPV-Filter. Somit konnte erwartet werden, daß das Rauchmuster in einem größeren Ausmaß beeinträchtigt wurde. Das Mundstück ist jedoch von komplexem Aufbau und schwierig und teuer herzustellen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Mundstück vorzusehen, welches einfacher und preiswerter herzustellen ist, während die volle Wirksamkeit hinsichtlich der Kontrolle der Steuerung der Rauchmuster aufrechterhalten werden kann.

Entsprechend der Verwendung hierin bezieht sich der Ausdruck "Mundstückelement" auf ein Element, welch.es in einem Rauchartikel am mundseitigen Ende eingearbeitet ist. Solch ein Element oder ein Teil desselben kann die Form eines Filters annehmen.

Die Erfindung schafft ein Mundstückelement für einen Rauchartikel mit einer Rauchpassage und einer Ventilationsleitung ,dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Abschnitt

in ■ ■ Ί

des Elementes die Rauchpassage und die ventilationsleitung von einem Ende zum anderen Ende des Teiles verlaufen, daß ein stromab liegendes Ende in der Leitung vom Umfang des ersten Abschnittes beabstandet ist und die Wände der Leitung gasundurchlässig sind, daß ein zweites Teil an dem

*5 Ende des ersten Teils angeordnet ist, welches vom stromab liegenden Ende der Leitung entfernt liegt, daß das Innere des zweiten Teils in Rauchstromverbindung mit der Rauchpassage des ersten Teils liegt, daß gasundurchlässige Wandmittel am Ende des zweiten Teils, welches dichter am ersten Teil liegt, von einer ersten Stelle am Umfang des Elementes zu einer zweiten Stelle an der Seite des stromauf liegenden Endes der Leitung weiter weg von der ersten Stelle verlaufen, wobei diese Wandmittel einen Hohlraum begrenzen, welcher mit der Leitung in Verbindung steht und vom Inneren des zweiten Teils abgesondert ist.

Mundstückelemente gemäß der vorliegenden Erfindung können mehr als eine derartiger Ventilationsleitungen umfassen, in welchem Falle die stromauf liegenden Enden derselben mit einem einzelnen Hohlraum in Verbindung stehen. Jede dieser Ventilationsleitungen kann jedoch mit einem jeweiligen Hohlraum einer Vielzahl von Hohlräumen in Verbindung stehen.

Der oder die Ventilationsleitungen können verschiedene Verläufe zwischen dem stromauf liegenden und dem stromab

liegenden Ende desselben nehmen. Wenn nur eine Ventilationsleitung vorgesehen ist, so kann diese vorteilhafterweise koaxial zum Mundstückelement verlaufen.

Ein erstes und zweites Teil können zur Bildung des Mundstückelementes als integrierte Einheit ausgebildet sein. Alternativ können diese Teile als diskrete Komponenten ausgebildet sein, die endseitig aneinanderliegen. Im letzteren Fall werden durch das zweite Teil Wandmittel für den genannten Hohlraum gebildet.

Rauchfiltrationsmaterial, beispielsweise in faseriger Form, kann in die Rauchpassage des ersten Teils und/oder in das Innere des zweiten Teiles angeordnet sein.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele. Es zeigt:

Fig. 1 einen schematischen Axialschnitt eines Teils einer

Zigarette, der ein Mundstückelement umfaßt,

Fig. 2 eine Endansicht des Mundstückelementes der Fig.1,

Fig. 3 eine Endansicht, entlang einer Linie A-A der

Fig. 1, eines Teils des Mundstückelementes der Fig. I₁-

gQ Fig. 4 einen Teilaxialschnitt eines Mundstückelementes einer von dem Element in Fig. 1 unterschiedlichen Form,

Fig. 5 eine Endansicht, entlang einer Linie B-B der gg Fig. 4, eines Teils des in Fig. 4 dargestellten

Elementes,

Fig. 6 einen schematischen Axialschnitt eines Teils einer Zigarette mit einer weiteren Ausführungsform eines Mundstückelementes und

° Fig. 7 eine Endansicht des Mundstückelementes der Fig. 6.

Die Zigarette, von der Teile in Fig. 1 dargestellt sind, umfaßt eine Tabakstange 1 und ein Mundstückelement 2, ¹^ wobei Stange und Element durch eine Anspitzwicklung 3 miteinander verbunden sind. Das Mundstückelement 2 besteht aus zwei aneinanderstoßenden, selbstunterhaltenden, zylindrischen Stäben 4 und 5 aus Celluloseacetatfasern.

Koaxial mit dem stromab liegenden Stab 4 geht endseitig des Stabes eine Bohrung 6 aus, welche eine Ventilationsleitung vorsieht. Die Bohrung 6 kann thermisch, vorzugsweise auf solche Weise ausgebildet sein, daß ein Schmelzen der Celluloseacetatf asern bewirkt wird, um eine undurchlässige Bohrungswand zu erzeugen. Wenn das thermische Formationsverfahren selbst nicht zu einer undurchlässigen Wand führt, kann die Wand durch Aufbringung eines Abdichtungsmaterials undurchlässig gemacht werden. Alternativ kann die Bohrung 6 durch einen Längenabschnitt eines Rohres aus gasundurchlässigem Kunststoff oder anderem Material vorgesehen werden. Der Körper aus Celluloseacetatfasern, welcher die Bohrung 6 umgibt, schafft eine filtrierende Rauchpassage durch den Stab 4.

Der Stab 5 umfaßt an dem Ende, welches in der Ende des Stabes 4 liegt, eine Ausnehmung 7, wie dies der Fig. 3 zu entnehmen ist. Diese Ausnehmung 7 verläuft vollständig quer zum Stab 5. Die Ausnehmung 7 kann von einer .obersten Stelle 8 am Umfang des Stabes 5 zu einer Sehnenlinie an der Seite der Bohrung 6 verlaufen, die weiter weg von der Umfangsstel-Ie 8 liegt. Die die Ausnehmung 7 bildende Wand ist gasun-

*■ durchlässig. Die Undurchlässigkeit kann aufgrund eines thermischen Formationsverfahrens der Ausnehmung 7 hergestellt werden. Alternativ kann die Wand der Ausnehmung 7 durch Aufbringung einer Heißschmelzung oder eines anderen Dichtungsmaterials gasundurchlässig gemacht werden. Ein

Polyethylen-Heißschmelzklebstoff kann hierzu beispielsweise verwendet werden. Gleicherweise sollte die Umfangswand des Stabes 5 undurchlässig sein oder undurchlässig gemacht werden.
10

Die Ausnehmung 7 und die stromauf gerichtete Endwand des Stabes 4 bilden einen Hohlraum 10, welcher mit der durch den Stab 4 verlaufenden Ventilationsbohrung 6 in Verbindung steht. Der Bereich 11 des stromab liegenden Endes des Stabes 5, welcher nicht von der Ausnehmung 7 eingenommen wird, steht in Rauchstromverbindung mit der Rauchpassage," welche vom Körper der Celluloseacetatfasern des Stabes 4 gebildet wird.

Die Anspitzwicklung 3, welche darüber hinaus luftundurchlässig ist, ist mit einer Linie oder Zone von Ventilationsperforationen 12 versehen, die das Mundstückelement 2 an der Stelle der Ausnehmung 7 umgeben. So liegt ein wesentlicher Anteil der Perforationen 12 auf dieser Linie oberhalb der Ausnehmung 7. Wenn eine andere Wicklung, die unter der Anspitzwicklung 3 liegt, verwendet wird, um die Stäbe 4 und 5 miteinander zu verbinden, so sollte diese in Ausrichtung mit den Perforationen 12 der Wicklung 3 ebenfalls mit Perforationen versehen sein oder sollte aus höchstporösem Material bestehen.

Wenn die Zigarette der Fig. 1 geraucht wird, wird durch die Perforationen 12 Luft in den Hohlraum 10 gesaugt und von dort durch die Bohrung 6. Gleichzeitig wird Tabakrauch durch den Körper der Celluloseacetatfasern des Stabes 5 und dann

durch die des Stabes 4 gezogen. Der vom stromab liegenden Ende des Stabes 4 abgegebene Rauch bildet einen Ringstrom, welcher den Axialstrahl der von der Bohrung 6 abgebenden Luft umgibt. Der Querschnittsbereich der Bohrung 6 ist so ausgewählt, daß sichergestellt ist, daß die Geschwindigkeit der Luft größer ist als die Geschwindigkeit des Rauches, und zwar um einen Faktor von zumindest mehr als 10. Da der von der Bohrung 6 abgegebene Luftstrom vollständig vom Rauch umgeben ist und das Luft-Rauch-Geschwindigkeitsverhältnis hoch ist, wird ein markierter Effekt auf das Rauchmuster erzielt.

Wenn beispielsweise der Querschnittsbereich der Bohrung 6 2 mm² betragt, so beträgt der Ringquerschnittsbereich der Rauchpassage im Stab 4 48 mm² und der relative Druckabfall der Ventilationsluft und der Tabakrauchwege durch das Mundstückelement 2 sind so, daß das Ventilationsniveau 50 % beträgt. Dann beträgt das Luft-Rauch-Geschwindigkeitsverhältnis ungefähr 24, gemessen unter Standardmaschinenrauchbedingungen.

Die Ausnehmung 7 des Stabes 5 kann eine Grenze innerhalb des Stabes einer Form haben, die nicht einer geraden Sehnenlinie entspricht. So kann beispielsweise die Grenze· eine.im wesentlichen V-Form haben, wie dies in Fig. 3 durch die gestrichelte Linie 13 angedeutet ist, wodurch der Querschnittsbereich für den Rauchstrom vom Stab 5 zum Stab 4 vergrößert wird. Es ist aus Fig. 1 ersichtlich, daß der Teil der Wand der Ausnehmung 7, welcher von der Stelle 8 ausgeht, senkrecht zur Achse des Mundstücks verläuft. Er könnte aber auch so geneigt verlaufen, daß die Ausnehmung 7 in Richtung auf die Stelle 8 tiefenmäßig vergrößert ist.

gg Wie beim Mundstückelement 2 umfaßt das Mundstückelement 14 gemäß Fig. 4 und 5 zwei aneinanderstoßende Komponen-

ten, welche ein selbstunterhaltender, zylindrischer Stab

15 aus Celluloseacetatfasern und eine rohrförmige Einheit

16 aus Kunststoffmaterial sind. In Fig. 4 ist der Stab im Axialschnitt dargestellt. Die Einheit 16 ist teilweise im Äxialschnitt dargestellt und teilweise nicht geschnitten dargestellt. Der Stab 15 und die Einheit 16 können durch eine nicht dargestellte poröse Stabumwicklung miteinander verbunden sein. Durch den Stab 15 verläuft axial eine Längeneinheit eines Rohres 17, welche eine Ventilationsleitung vorsieht. Das Rohr 17 besteht aus gasundurchlässigem Kunststoffmaterial. Die Einheit 16 hat die Form eines dünnwandigen, gasundurchlässigen Kunststoffrohres, durch das quer und diametral an entgegengesetzten Enden integrierte Kanalabschnitte 18,19 verlaufen.

Jeder dieser Kanalabschnitte begrenzt einen Hohlraum, welcher im Falle des .Hohlraumes 20 stromab der Einheit 16 liegt und durch Berührung mit den Außenrändern des Kanalabschnittes 19 mit dem stromauf liegenden Ende des Stabes 15 dicht verschlossen ist. Wie "der Fig. 4 zu entnehmen ist, steht der vom Kanalabschnitt 19 begrenzte Hohlraum mit der Bohrung des Rohres 17 in Verbindung.

Wenn das Mundstückelement 14 in einer Zigarette eingearbeitet ist, wird es mittels einer Anspitzumwicklung (nicht dargestellt) an der Zigarettenstange angebracht, wobei die Umwicklung Ventilationsperforationen umfaßt, von denen zumindest eine mit jedem der offenen Ende des Kanalabschnittes 19 in Verbindung steht. In anderen Worten bedeutet dies, daß, wenn die Zigarette geraucht wird, Luft durch die Perforationen in den Hohlraum 20 gezogen werden kann. Vom Hohlraum 20 strömt die Luft entlang dem Rohr 17, von dem diese in Form eines Hochgeschwindigkeitsstrahles abgegeben wird. Der Tabakrauch kann von der inneren Einheit 16 zu jeder Seite des Kanalabschnittes 19 gelangen und dann in die Ringrauchpassage des Stabes 15, von wo dieser abgegeben wird, und zwar als ein Strom, welcher den vom Rohr 17 abgegebenen Luftstrahl umgibt.

Obwohl der Teil der stromauf liegenden Fläche des Stabes 15, welcher den Hohlraum 20 begrenzt, nicht gasundurchlässig ist, strömt nur wenig in den Hohlraum 20 gelangende Luft in den Körper der Celluloseacetatfasern des Stabes 15, da durch das rohr 17 ein niedriger Strömungsimpedanzweg verfügbar ist.

Anstatt vollständig quer zur Einheit 16 zu verlaufen, können die Kanalabschnitte 18,19 vom Umfang der Einheit für einen kurzen Abstand des diametral entgegengesetzten Abschnittes der Peripherie verlaufen. So zeigen die unterbrochenen Linien in Fig. 5 eine Endabschlußwand 21 des Kanalabschnittes 19 an. Solch ein verkürzter Kanalabschnitt muß sich über einen ausreichenden Abstand für den begrenzten Hohlraum erstrecken, um dadurch mit der Bohrung des Rohres 17 in Verbindung zu stehen.

Die Kanalabschnitte 18,19 könnten mit einer vergrößerten Breite in.Radialrichtung nach außen ausgebildet sein, um eine vergrößerte Anzahl von Perforationen in der Anspitzumwicklung zu erlauben, die am stromabseits liegenden Ende der Einheit 16 mit dem Hohlraum 20 in Verbindung stehen.

Die Zigarette, deren Teile in Fig. 6 dargestellt sind, umfassen eine Zigarettenstange 22, ein Mundstückelement 23 und einen Stab 24 aus selbstunterhaltenden Celluloseacetatf asern, welche zwischen und in Anlage mit der Zigarettenstange 22 und dem Mundstückelement 23 angeordnet sind. Das Mundstückelement 23 und der Stab 24 sind durch eine nicht dargestellte poröse Umwicklung miteinander verbunden. Diese wiederum sind über eine Anspitzumwicklung 25 mit der Zigarettenstange 22 verbunden.

gg Das Mundstückelement 23 hat im wesentlichen die Form eines dünnwandigen Rohres aus gasundurchlässigem Kunststoffmaterial, welches am stromauf liegenden Ende einen

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* Kreuzkörper 26 umfaßt. Innerhalb jedes Armes dieses Kreuzkörpers 26 verläuft ein leitungsförmiger Hohlraum 27. Jeder der Hohlräume 2 7 ist am Umfang des Mundstückelementes 23 offen und steht am inneren Ende mit der Bohrung eines kleinen Bohrungsrohres 28 in Verbindung, welches koaxial zum Mundstückelement 23 vom Kreuzkörper 26 zum stromab liegenden Ende des Mundstückelementes verläuft. Entsprechend der Darstellung in Fig. 6 ist das stromauf liegende Ende des Rohres 28 integriert mit dem Kreuzkörper 26 ausgebildet.

Die Anspitzumwicklung 25, welche luftundurchlässig ist, ist mit einer Linie von Perforationen 29 versehen, von denen zumindest eine mit jedem der Hohlräume 2 7 in Verbindung steht.

Beim Rauchen der Zigarette der Fig. 6 gelangt Rauch durch den Stab 24 in das Mundstückelement 23, und zwar durch die Quadrantabschnittöffnungen, die von den Armen des Kreuzkörpers 26 gebildet werden und die ümfangswand des Mundstückelementes 23. Ventilationsluft wird durch die Perforationen 29 in die Hohlräume 27 gezogen und dann durch das Rohr 28, aus dem sie als Luftstrahl abgegeben wird, welcher vom Tabakrauchstrom umgeben ist.

Sofern dies gewünscht ist, kann Rauchfiltrationsmaterial in der Rauchpassage des Mundstückelementes 23 angeordnet sein.

Claims

HOFFMANN" EITLE-^ F& RT-M1ER ΉΔ 1 9 7fi PATENT-UND RECHTSANWÄLTE O *+ 4 I v3 / PATENTANWÄLTE DIPL.-INQ. W. EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN · DIPL.-ΙΝΘ. W. LEHN DIPL1-INa. K. FDCHSLE . DR. RER. NAT. B. HANSEN · DR. RER. NAT. H.-A. BRAUNS · DIPU-INa. K. DlPL1-INa. K. KOHLMANN · RECHTSANWALT A. NETTE 41 098 BRITISH-AMERICAN TOBACCO COMPANY LIMITED, London / Großbritannien Mundstückelement eines Rauchartikels Patentansprüche

1. Mundstückelements eines Rauchartikels mit einer Rauchpassage (4) und einer Ventilationsleitung dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Abschnitt des Elementes die Rauchpassage

(4) und die Ventilationsleitung (6) von einem Ende zum anderen Ende· des Teiles verlaufen, daß ein stromab liegendes Ende in der Leitung (6) vom Umfang des ersten Abschnittes beabstandet ist und die Wände der Leitung (6) gasundurchlässig sind, daß ein zweites Teil (5) an dem. Ende des ersten Teils angeordnet ist, welches vom stromab liegenden Ende der Leitung (6) entfernt liegt, daß das Innere des zweiten Teils in Rauchstromverbindung mit der Rauchpassage des ersten Teils liegt, daß gasun-durchlässige Wandmittel am Ende des zweiten Teils, welches dichter am ersten Teil liegt, von einer ersten Stelle (8) am Umfang des Elementes zu einer zweiten Stelle (9) an der Seite des stromauf liegen-

ARABELLASTRASSE 4 . D-8OOO MÖNCHEN 81 · TELEFON CO89} 911O87 ■ TELEX S-29619 CPATHEJ ■ TELEKOPIERER 918336

den Endes der Leitung (6) weiter weg von der ersten Stelle (8) verlaufen, wobei diese Wandmittel einen Hohlraum (10) begrenzen, welcher mit der Leitung (6) in Verbindung steht und vom Inneren des zweiten Teils (5) abgesondert ist.

2. Mundstückelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und zweite Teil (4,5) jeweilige Teile einer integrierten Einheit bilden.

3. Mundstückelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und zweite Teil diskrete Teile sind, die endseitig aneinanderliegend angeordnet sind.

4. Mundstückelement nach Anspruch 3," dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Wandmittel Teil des zweiten Teils (5;16) sind.

5. Mundstückelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rauchfiltrationsmaterial in der Rauchpassage und/oder im Inneren des zweiten Teils angeordnet ist.

6. Mundstückelement nach einem der vorhergehenden An-

sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilationsleitung im wesentlichen parallel zur Längsachse des ersten Teils verläuft.

7. Mundstückelement nach einem der vorhergehenden An-

sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilationsleitung eine von einer Vielzahl von gleichen Ventilationsleitungen ist.

8. Rauchartikel mit einer Rauchmaterialstange und einem, Mundstückelement sowie einer Umwicklung zum Verbinden des Mundstückelementes mit der Rauchmaterialstange,

dadurch gekennzeichnet, daß das Mundstückelement ein solches ist, welches in einem der Ansprüche 1 bis beansprucht ist, daß die Umwicklung einen Eintritt der Luft in den genannten Hohlraum vorsieht, daß das Verhältnis der Geschwindigkeit der abgegebenen Luft zumindest dem Zehnfachen der Geschwindigkeit des abgegebenen Rauches entspricht, wenn der Rauchartikel unter Standardmaschinenrauchbedingungen geraucht wird.

9. Rauchartikel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis 20 oder mehr beträgt.