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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Filter für eine Zigarette
und eine Filterzigarette mit einem solchen Filter.
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Stand der Technik
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Es
ist ein Zigarettenfilter bekannt, der einen mittig verlaufenden
axialen Kanal oder mehrere axial verlaufende Kanäle aufweist, die sich am oder
im Randbereich des Filters erstrecken.
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Beim
Gebrauch liefert ein derartiger Filter einen Teil des Rauchs der
Zigarette durch den Kanal/die Kanäle direkt zu dem Raucher. Dieser
nicht gefilterte Rauch verteilt sich örtlich im Mund des Rauchers,
weshalb sich der Raucher nicht nur an einem weichen Rauchgefühl, sondern
auch am ursprünglichen
Aroma oder Wohlgeschmack der Zigarette erfreuen kann, vorausgesetzt,
dass ein ausreichend großer
Anteil der nicht gefilterten Rauchmenge, die durch den Kanal/die
Kanäle
zu dem Raucher gelangt, im Verhältnis
zu dem durch das Filtermaterial zu dem Raucher gelangenden Rauch,
vorhanden ist.
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Dieser
Anteil der Rauchmenge wird in hohem Maß durch die Größe des mittigen
Kanals (oder die Anzahl und die Anordnung der im Randbereich angeordneten
Kanäle)
und den axialen Widerstand der Luftströmung im Filtermaterial beeinflusst.
Es ist deshalb wünschenswert,
die Steuerung dieses Anteils zu erleichtern. Insbesondere ist die
Menge des nicht gefilterten und direkt zum Raucher gelieferten Rauchs
wichtig, um dem Raucher den ursprünglichen Geschmack und das
Aroma der Zigarette zu erhalten.
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Der
nicht gefilterte Rauch in dem Kanal/den Kanälen kann durch Ventilationsluft
abgeschwächt werden,
die von außen
eingeführt
wird, um einen milderen Rauch zu erreichen. Es ist indessen schwierig, eine
derartige Ventilationsluft in einen mittigen Kanal einzuführen. In
einem Filter, bei dem die Kanäle
am oder nahe der Außenoberfläche des
Filters angeordnet sind, kann die Ventilationsluft direkt von außen in die
Kanäle
eingeführt
werden. Bei einem solchen Filter führt das direkte Einführen von
Ventilationsluft indessen zu einer extremen Änderung des axialen Widerstands
der Luftströmung
des Filters und damit zu einem unbefriedigenden Rauchergebnis; es
ist schwierig den Betrag an Ventilationsluft genau zu steuern (und
damit den Verdünnungsgrad
des nicht gefilterten Rauchs), während
man den axialen Luftströmungswiderstand
des Filters in einem erwünschten
Bereich hält.
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Das
erste Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Filter
für eine
Zigarette und eine Filterzigarette zu schaffen, die dazu in der
Lage sind den Mengenanteil an nicht gefiltertem Rauch im Verhältnis zum
gefilterten Rauch zu steuern und somit einen entsprechenden Geschmack
und ein entsprechendes Aroma der Zigarette zu liefern. Das zweite Ziel
der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Filter für eine Zigarette
und eine Filterzigarette zur Verfügung zu stellen, die den ursprünglichen
Geschmack und das Aroma der Zigarette erhält und einen milderen Rauch
liefert.
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Offenbarung der Erfindung
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Das
erste Ziel wird durch einen Filter für eine Zigarette erreicht,
der folgende Anordnung enthält: Einen
zylindrischen Filterkern; eine rohrförmige filternde Hülle, die
den Kern umgibt; und, zwischen dem Kern und der Hülle, Kanälen, die
in Umfangsrichtung um den Kern herum beabstandet sind und sich kontinuierlich
zwischen den offenen Enden an den beiden Enden der Anordnung erstrecken.
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Wenn
eine diesen Filter verwendende Filterzigarette geraucht wird, dann
geht ein Teil des Rauchs durch den Filterkern und die Hülle und
gelangt anschließend
zum Raucher. Der verbleibende Anteil des Rauchs wird direkt durch
die axialen Kanäle
zu dem Raucher geliefert. Da die Kanäle zwischen dem Filterkern
und der Hülle
vorgesehen sind, kann der nicht gefilterte Rauch leicht den Gaumen
des Rauchers erreichen. Im Ergebnis ermöglicht es sogar ein kleiner
Anteil an nicht gefiltertem Rauch dem Raucher, sich an dem ursprünglichen
Geschmack und Aroma der Zigarette zu erfreuen. Mit anderen Worten
sind der Geschmack und das Aroma der Zigarette weder zu stark noch
zu mild, so dass sich der Raucher an dem Aroma und Geschmack der
Zigarette zu seiner Zufriedenheit erfreuen kann.
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Vorzugsweise
hat die Hülle
eine Dicke von 1 bis 3 mm, wobei das Verhältnis des Durchmessers des
Filterkern zur Dicke der Hülle
zwischen 0,7 bis 6 beträgt
und 3 bis 25 Kanäle
vorhanden sind.
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Der
axiale Luftströmungswiderstand
der Hülle
kann von dem des Kerns verschieden sein, wobei derjenige der Hülle vorzugsweise
höher als
der des Kerns ist. In diesem Fall ist die Menge des durch den Kern
strömenden
Rauchs größer als
die Menge des in der Hülle
strömenden
Rauchs.
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Das
zweite Ziel der Erfindung wird dadurch erreicht, dass man eine Einrichtung
zum Einführen von
Luft zu dem oben erwähnten
Filter hinzufügt.
Dabei wird durch die Hülle
Ventilationsluft in die Kanäle eingeführt, die
den in den Kanälen
fließenden
Rauch derart verdünnt,
dass der Filter den Raucher mit einem milderen Rauch versorgt.
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Die
Kanäle
können
in Form von Längsnuten auf
der Außenumfangsfläche des
Kerns und/oder auf der inneren Umfangsfläche der Hülle vorgesehen sein.
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Wenn
der Kern die Längsnuten
aufweist, können
diese durch Warmverformung der Außenumfangsfläche des
Kerns gebildet sein oder durch die Verwendung einer gewellten Wicklung
oder eines rohrförmigen
Elements an der Außenumfangsfläche des
Kerns; die innere Umfangsfläche
der Hülle
kann durch Warmverformung der inneren Umfangsfläche der Hülle oder durch die Verwendung
einer äußeren, den
Kern umgebenden Wicklung geformt sein. In diesem Fall sind die Kanäle zwischen
den Längsnuten des
Kerns und der inneren Umfangsfläche
der Hülle vorhanden.
Luftdurchlässigkeit
kann sowohl der inneren als auch der äußeren Umfangsfläche dadurch verliehen
werden, dass Ventilationsluft radial in die Hülle und dann in die Kanäle fließt.
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Wenn
die Hülle
die Längsnuten
aufweist, kann dies durch Warmverformung der inneren Umfangsfläche der
Hülle erreicht
werden, oder durch Verwendung einer gewellten Wicklung oder eines rohrförmigen Elements
an der inneren Umfangsfläche
der Hülle;
die Außenumfangsfläche des
Kerns kann durch Warmverformung der Außenumfangsfläche des
Kerns ausgebildet werden oder durch die Verwendung einer den Kern
umgebenden Wicklung. In diesem Fall sind die Kanäle zwischen der Außenumfangsfläche des
Kerns und den Längsnuten
der Hülle
vorhanden. Luftdurchlässigkeit
kann sowohl der inneren als auch der äußeren Umfangsfläche der Hülle verliehen
werden, oder Luftdurchlässigkeit
kam die äußere Umfangsfläche der
Hülle aufweisen
und es können Öffnungen
in der Hülle
in Verbindung mit den Längsnuten
gebildet sein; in jedem dieser Fälle geht
die Ventilationsluft radial von der Außenseite in die Hülle und
dann in die Kanäle.
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Die
Verwendung einer zylindrischen gewellten Wicklung zwischen der Hülle und
dem Kern kann die Kanäle
zwischen der gewellten Wicklung und der Hülle und zwischen der gewellten
Wicklung und dem Kern formen. In diesem Fall kann die gewellte Wicklung
luftdurchlässig
sein oder auch nicht.
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Die
Kanäle
können
in einem rohrförmiges Element
ausgebildet sein, das zwischen dem Kern und der Hülle angeordnet
ist. Sowohl die innere als auch die äußere Umfangsfläche der Hülle kann
luftdurchlässig
sein, wobei Öffnungen
in dem rohrförmigen
Element vorgesehen sind, die die Hülle mit den Kanälen verbinden.
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Die
Kanäle
können
eine gesamte Querschnittsfläche
von 1 bis 3 mm2 haben. In diesem Fall strömt ein wünschenswerter
Betrag von nicht gefiltertem Rauch in den Kanälen.
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Der
Filter kann ein zylindrisches Spitzenelement einschließen, das
ein Filtermaterial enthalten kann. Das Spitzenelement kann eine
Länge von
2 bis 20 mm aufweisen, die einer Gesamtlänge des Filters von 8 bis 60%
und einem axialen Luftströmungswiderstand
von 80 oder weniger mm H2O/25 mm entspricht.
Das Spitzenelement macht es einfacher den axialen Luftströmungswiderstand
des ganzen Filters einzustellen.
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Der
Kern und die Hülle
können
aus verschiedenen oder den gleichen Materialien bestehen. Das Filtermaterial
besteht vorzugsweise aus Werg von Zelluloseazetat.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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Die
Zeichnungen zeigen in
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1 eine perspektivische Ansicht
einer Filterzigarette;
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2 eine Endansicht des Filters;
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3 einen teilweisen Längsschnitt
durch einen Filter der 2;
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4 eine Endansicht eines
Filters gemäß dem Ausführungsbeispiel
der 1;
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5 eine Querschnittsansicht
einer gewellten Wicklung der 4;
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6 eine Endansicht eines
Filters gemäß einem
Ausführungsbeispiel
2;
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7 eine Endansicht eines
Filters gemäß einem
Ausführungsbeispiel
3;
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8 eine Endansicht eines
Filters gemäß einem
Ausführungsbeispiel
4;
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9 eine Endansicht eines
Filters gemäß einem
Ausführungsbeispiel
5;
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10 eine Endansicht eines
Filters gemäß einem
Ausführungsbeispiel
6;
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11 eine Endansicht eines
Filters gemäß einem
Ausführungsbeispiel
7;
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12 eine Endansicht eines
Filters gemäß einem
Ausführungsbeispiel
8;
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13 eine graphische Darstellung,
die das Ergebnis eines Rauchversuchs mit einer Filterzigarette zeigt;
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14 eine graphische Darstellung,
die das Ergebnis eines Rauchversuchs mit einer Filterzigarette zeigt;
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15 einen Querschnitt durch
ein modifiziertes Beispiel einer gewellten Wicklung;
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16 die Ansicht eines modifizierten
Beispiels für
einen Kern und eine Hülle;
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17 eine Endansicht eines
modifizierten Beispiels eines Filters; und
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18 eine Ansicht eines modifizierten
Beispiels einer Filterzigarette.
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Wie 1 zeigt, weist eine Filterzigarette
an ihrem einen Ende einen zylindrischen Filter 4 auf. Der Filter 4 ist
mit der Zigarette 2 dadurch verbunden, dass man ein Abdeckpapier 6 um
den Filter 4 und das eine Ende der Zigarette 2 windet.
In dem Abdeckpapier sind Perforationen 8 ausgebildet. Die Perforationen 8 sind
in der Umfangsrichtung des Filters 4 verteilt, um das Abdeckpapier 6 luftdurchlässig zu
machen. An Stelle der Perforationen 8 kann das Abdeckpapier
selbst luftdurchlässig
sein.
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In 2 ist zu erkennen, dass
der Filter 4 eine Doppelstruktur hat und einen zylindrischen
Filterkern 10 und eine zylindrische Hülle 12 aufweist, die
den Filterkern umgibt. Der Filterkern 10 und die Hülle 12 enthalten
Filtermaterial. Verschiedene Arten von Materialien, wie z.B. Werg,
Bahnen aus Zelluloseazetatfasern oder Papierbahnen usw. können als Filtermaterial
eingesetzt werden. Vorzugsweise werden der Filterkern 10 und
die Hülle 12 aus
Werg von Zelluloseazetatfasern hergestellt. Der axiale Luftströmungswiderstand
des Filterkerns 10 und der Hülle 12, das ist der
Widerstand des Zuges (resistance to draw = RTD) durch den Filterkern 10 und
die Hülle 12,
können
voneinander verschieden sein. Der RTD der Hülle 12 ist vorzugsweise
höher als
derjenige des Filterkerns 10.
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Der
Filter 4 weist zwischen dem Filterkern 10 und
der Hülle 12 einen
Randbereich 14 auf. Eine Mehrzahl von axialen Kanälen 16 ist
in diesem Randbereich 14 ausgebildet. Diese Kanäle 16 sind
in der Umfangsrichtung des Filters 4 verteilt und erstrecken sich
durch die gesamte Länge
des Filters 4, wie dies in 3 dargestellt
ist.
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Vorzugsweise
sind die Außenumfangsfläche der
Hülle 12 und
der Randbereich 14 luftdurchlässig.
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Wenn
der Filterkern 10 mit einem Durchmesser D und die Hülle 12 aus
Werg von Zelluloseazetatfasern hergestellt sind, dann ist die Anzahl
N der Kanäle 16 vorzugsweise
3 bis 25 und deren Gesamtquerschnitt vorzugsweise 1 bis 3 mm2. Die Dicke T der Hülle 12 ist vorzugsweise
1 bis 3 mm. D/T hat vorzugsweise einen Wert von 0,7 bis 6. Der Gesamtwert von
RTD des Filters 4 beträgt
vorzugsweise 80 bis 160 mm H2O, insbesondere
105 bis 135 mm H2O.
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Wenn
die Filterzigarette bei Einsatz des Filters 4 geraucht
wird, dann wird ein Teil des Rauchs der Zigarette 2 durch
die axialen Kanäle 16 direkt
zu dem Raucher geliefert. Der verbleibende Anteil des Rauchs geht
durch den Filterkern 10 und die Hülle 12 und gelangt
dann zu dem Raucher. Der nicht gefilterte Anteil des Rauchs verteilt
sich örtlich
innerhalb des Mundes des Rauchers. Im Ergebnis entsteht für den Raucher
selbst dann ein angemessenes Gefühl
für den
Rauch der Zigarette 2, wenn der Anteil des nicht gefilterten
Rauchs gering ist. Der Raucher kann sich deshalb an dem Geschmack
und dem Duft der Zigarette 2 erfreuen.
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Ein
Teil des in dem Rauch enthaltenen Teers und Nikotins, die durch
den Filterkern 10 und die Hülle 12 gehen, wird
durch das Filtermaterial des Filterkerns 10 und der Hülle 12 abgefangen,
so dass der Raucher einen milden Rauch erhält.
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Wenn
die Außenumfangsfläche der
Hülle 12 und
der Randbereich 14 luftdurchlässig sind, dann wird beim Rauchen
der Filterzigarette durch die Perforationen 8 des Abdeckpapiers
Ventilationsluft in die Hülle 12 eingeführt. Ein
weiterer Teil von Ventilationsluft wird außerdem in die axialen Kanäle 16 durch den
Randbereich 14 eingeführt.
Der durch die axialen Kanäle 16 gehende
Rauch wird deshalb durch die Ventilationsluft verdünnt, wodurch
das Rauchgefühl weiter
gemildert wird. Im Ergebnis kann die Menge des nicht gefilterten
Rauchs, der direkt zu den Raucher geliefert wird, verringert werden,
wodurch auch der zu dem Raucher gelieferte Teer und das Nikotin weiter
verringert werden.
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Der
Anteil an Ventilationsluft, der durch die Perforationen 8 in
den Filter 4 eingeführt
wird, das ist der Grad VF der Filterventilation,
beträgt
vorzugsweise 30 bis 80% der Gesamtströmung (einschließlich des
Rauchs der Zigarette 2), die durch den Raucher durch die
Filterzigarette gesaugt wird.
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Da
der Filter 4 eine aus dem Filterkern 10 und der
Hülle 12 bestehende
Doppelstruktur aufweist, ist es möglich die RTDs und das Filtervermögen des
Filterkerns 10 und der Hülle 12 unabhängig voneinander
zu bestimmen. Im Ergebnis wird der Freiheitsgrad in Bezug auf die
Teer- und Nikotinmenge, die durch die Filterzigarette geliefert
werden, erhöht.
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Der
Verdünnungsgrad
des durch die axialen Kanäle 16 strömenden Rauches
kann ebenso dadurch geregelt werden, dass man den RTD der Hülle 12 und
die Luftdurchlässigkeit
des Randbereichs 14 anpasst. Außerdem kann durch Anpassung
des gesamten Öffnungsbereichs
der Perforationen 8 und der Luftdurchlässigkeit der Außenumfangsfläche der Hülle 12 der
Verdünnungsgrad
eingestellt werden. Dementsprechend kann der Freiheitsgrad bei der Einstellung
des Verdünnungsgrades
des nicht gefilterten Rauchs erheblich vergrößert werden.
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Die
axialen Kanäle 16 des
Randbereichs 14 können
durch Längsnuten
geformt werden, die auf der Außenumfangsfläche des
Filterkerns 10 oder auf der inneren Umfangsfläche der Hülle 12 verlaufen. Außerdem können die
axialen Kanäle 16 in
einem rohrförmigen
Element ausgebildet sein, das zwischen dem Filterkern 10 und
der Hülle 12 angeordnet ist.
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Obwohl
der nicht gefilterte Rauch in den axialen Kanälen 16 mit Ventilationsluft
verdünnt
werden kann, ist dies nicht wesentlich, so dass die Außenumfangsfläche der
Hülle 12 und
der Randbereich 14 nicht notwendig luftdurchlässig sein
muß, weshalb
in diesem Fall die Perforationen 8 auch weggelassen werden
können.
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Im
Folgenden werden Ausführungsbeispiele des
Filters erläutert,
in denen üblicherweise
Werg von Zelluloseazetatfasern als Filtermaterial für den Filterkern 10 und
die Hülle 12 eingesetzt
wird.
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Mit Nuten versehene Filterkerne
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Ausführungsbeispiel 1
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Bei
dem Filter 4 der 4 ist
das Werg des Filterkerns 10 in einer gewellten Wicklung 180 eingewickelt.
Die gewellte Wicklung 18 bildet für den Filterkern 10 eine
gewellte Außenumfangsfläche. Die
Außenumfangsfläche des
Filterkerns 10 hat deshalb eine Mehrzahl von Längsnuten 20,
die sich in Axialrichtung des Filters 4 erstrecken. Die
Anzahl der Längsnuten 20 beträgt vorzugsweise
4 bis 17. Die Längsnuten 20 haben
vorzugsweise eine Tiefe von 0,15 bis 0,45 mm. Wie in 5 gezeigt, ist die gewellte
Wicklung vorzugsweise aus laminiertem Papier hergestellt, das einen
Dreilagenaufbau haben kann. Zum Beispiel besteht das laminierte
Papiere aus einer Polyethylenschicht 18c und aus Zellstoffschichten 18s,
die auf beiden Seiten der Schicht 18c auflaminiert sind.
Das laminierte Papier kann auf einfache Weise durch Warmverformung
zu einer gewellten Wicklung geformt werden. Die gewellte Wicklung 18 ist
nicht auf die Verwendung von laminiertem Papier eingeschränkt. Es
können
verschiedene Arten von Papier und ebenso andere Materialien für die gewellte
Wicklung eingesetzt werden.
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Eine äußere die
gewellte Wicklung umgebende Wicklung 22 bildet die innere
Umfangsfläche der
Hülle 12.
Die äußere Wicklung 22 und
die Längsnuten 20 bilden
die axial verlaufenden Kanäle 16.
Die äußere Wicklung
ist vorzugsweise luftdurchlässig. Die äußere Wicklung
kann z.B. aus hochporösem Papier
hergestellt sein (2000CU, d.h. 2.000 Coresta Einheiten).
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Das
Werg der Hülle 12 ist
zu einer Stopfenwicklung 24 gewickelt, die luftdurchlässig ist.
Die Stopfenwicklung 24 bildet die Außenumfangsfläche der
Hülle 12.
Als Stopfenwicklung 24 wird eine normales für eine Stopfenwicklung
bestimmtes Filterstäbchen
verwendet.
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Die
RTDs des Filterkerns 10 (einschließlich der axialen Kanäle 16)
bzw. der Hülle 12 in
der Axialrichtung des Filters 4 werden mit der Bezeichnung PCA und PS versehen.
In diesem Fall beträgt
der Quotient R1 (= PS/PCA)
0,3 bis 4,0 und vorzugsweise etwa 2,0. Wenn z.B. der Quotient R1
etwa 2 beträgt,
dann sind die Wergmerkmale des Filterkerns 10 und der Hülle 12 etwa
1,7/38000 (d.h. 1,7 Faserdenier/38.000 Gesamtdenier; dies gilt auch
für im
Folgenden verwendete ähnliche
Begriffe, es sei denn, dass diese auf andere Weise definiert sind)
bzw. etwa 5/55000. Die Wergmerkmale des Filterkerns 10 und
der Hülle 12 können aus
dem Bereich von 1,5/38000 bis 5/17000 bzw. einem Bereich von 2,5/45000
bis 5/55000 ausgewählt
werden.
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Wenn
der Filter 4 der 4 hergestellt
wird, dann wird das Werg des Filterkerns 10 zuerst in das gewellte
Papier derart gewickelt, dass ein Kernstab gebildet wird. Danach
wird der Kernstab weiter mit der äußeren Wicklung umwickelt. Das
Werg der Hülle 12 umhüllt die
Außenseite
der äußeren Wicklung. Das
Werg für
die Hülle 12 wird
in die Stopfenwicklung gewickelt, so dass ein Filterstäbchen entsteht.
Der Filter 4 kann dadurch erhalten werden, dass man das Filterstäbchen auf
eine vorbestimmte Länge
schneidet.
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Ausführungsbeispiel 2
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Im
Falle eines Filters 4 gemäß 6 wird die Außenumfangsfläche des
Filterkerns 10 durch eine Warmverformung hergestellt. Durch
die Warmverformung werden auf der Außenumfangsfläche des
Filterkerns 10 eine Mehrzahl von Längsnuten 26 gebildet.
Diese Längsnuten 26 erstrecken
sich in Axialrichtung des Filterkerns 10.
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Die
Hülle 12 weist
eine innere Umfangsfläche
auf, die entweder durch Warmverformung oder durch eine äußere Bewicklung
des Filterkerns hergestellt wird. Die innere Umfangsfläche der
Hülle 12 ist luftdurchlässig. Die
innere Umfangsfläche
der Hülle 12 und
die Längsnuten 26 bilden
die axialen Kanäle 16.
Die Außenumfangsfläche der
Hülle 12 wird
dadurch hergestellt, dass man entweder das Werg der Hülle 12 in
eine Stopfenwicklung 24 einwickelt, die luftdurchlässig ist
oder durch Warmverformung. Der Filter 4 der 6 weist ebenfalls den oben
genannten Quotienten R1 (= PS/PCA)
auf.
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Wenn
die Außenumfangsfläche des
Filterkerns 10 oder die innere Umfangsfläche oder
die Außenumfangsfläche
der Hülle 12 durch
Warmverformung hergestellt wird, dann ist sie luftdurchlässig. Beispielsweise
kann der Filter 4 der 6 dadurch erhalten
werden, dass man die in US-A-4 022 2221 offenbarte Herstellungstechnik
derart einsetzt, dass der Filter 4 den Filterkern 10 mit
den Längsnuten 26 und
die Hülle 12 aufweist.
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Ausführungsbeispiel 3
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Bei
dem Filter 4 der 7 bildet
ein rohrförmiges
Element 28 den Abgrenzungsbereich zwischen dem Filterkern 10 und
der Hülle 12.
Eine Mehrzahl von Längsnuten 30 ist
auf der Außenumfangsfläche des
rohrförmigen
Elements 28 ausgebildet. Das rohrförmige Element 28 ist
aus synthetischem Harz wie z.B. Polypropylen, Polyethylen usw. hergestellt, oder
aus einem biologisch abbaubaren Polymer, wie z.B. aus Azetat usw.
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Die
Hülle 12 weist
eine luftdurchlässige
innere Umfangsfläche
auf, die durch Warmverformung oder durch eine äußere Wicklung um das Element 28 hergestellt
wird. Die innere Umfangsfläche
der Hülle 12 und
die Längsnuten 30 definieren
die axial verlaufenden Kanäle 16.
Die Außenumfangsfläche 24 der Hülle 12 kann
aus einer Stopfenwicklung bestehen oder durch Warmverformung hergestellt
sein. Auch der Filter 4 der 7 weist
den oben erwähnten
Quotienten R1 (= PS/PCA)
auf.
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Der
Filter 4 der 7 kann
dadurch hergestellt werden, dass man für den Filterkern bestimmtes Werg
in das rohrförmige
Element 28 einführt,
verbunden mit einem Strangpressen des rohrförmigen Elements 28 und
der anschließenden
Ausbildung der Hülle 12 außerhalb
des rohrförmigen
Elements 28.
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Filter mit einer mit Nuten
versehenen Hülle
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Ausführungsbeispiel 4
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Bei
einem Filter 4 der 8 besteht
eine innere Umfangsfläche
der Hülle 12 aus
einer gewellten und luftdurchlässigen
Wicklung 32. In diesem Fall wird die Außenumfangsfläche des
Filterkerns 10 durch Warmverformung oder durch eine luftdurchlässige Wicklung
gebildet. Die gewellte Wicklung 32 ist um die Außenumfangsfläche des
Filterkerns 10 gewunden. Die axialen Kanäle 16 sind
deshalb zwischen der gewellten Wicklung 32 und der Außenumfangsfläche des
Filterkerns 10 angeordnet. Die aus Werg bestehende Hülle 12 umgibt
die Außenseite der
gewellten Wicklung 32, wobei die Außenumfangsfläche 24 der
Hülle 12 durch
Warmverformung oder durch eine Stopfenwicklung gebildet wird.
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Ausführungsbeispiel 5
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Bei
einem Filter 4 der 9 wird
die innere Umfangsfläche
der Hülle 12 mit
ihren Längsnuten durch
Warmverformung hergestellt. In diesem Fall entsteht die Außenumfangsfläche des
Filterkerns 10 durch Warmverformung oder durch eine luftdurchlässige Wicklung.
Die anderen Strukturmerkmale des Filters 4 der 9 sind denen des in 6 gezeigten Filters ähnlich.
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Bei
dem Filter 4 der 9 werden
die RTDs von Filterkern 10 und Hülle 12 (einschließlich der
axialen Kanäle 16)
mit PC und mit PSA bezeichnet.
In diesem Fall beträgt
der Quotient R2 (= PSA/PC)
vorzugsweise 0,2 bis 0,4. Wenn z.B. der Quotient R2 etwa 0,3 beträgt, dann
betragen die Merkmale des Wergs für den Filterkern 10 und
die Hülle 12 etwa
5/35000 bzw. etwa 7/68000. Die Wergmerkmale des Filterkerns 10 und
der Hülle 12 können aus
den entsprechenden Bereichen von 2,8/31000 bis 7/34000 bzw. 2,0/36000
bis 7/68000 ausgewählt
werden.
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Ausführungsbeispiel 6
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Bei
einem Filter 4 der 10 sind
die Längsnuten 30 auf
der inneren Umfangsfläche
des rohrförmigen
Elements 28 ausgebildet, wobei jede der Längsnuten
eine Verbindungsöffnung 34 aufweist, die
mit der Hülle 12 in
Verbindung steht. Die Verbindungsöffnungen 34 können somit
Ventilationsluft, die in die Hülle 12 eingeführt wurde,
in die Längsnuten 30 führen. Die
anderen strukturellen Merkmale des Filters 4 der 10 sind denjenigen des in 7 gezeigten Filters ähnlich.
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Verbundfilter
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Ausführungsbeispiel 7
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Bei
dem Filter der 11 wird
die Außenumfangsfläche des
Filterkerns 10 und die innere Umfangsfläche der Hülle 12 durch Warmverformung oder
durch eine luftdurchlässige
Wicklung hergestellt. Eine gewellte Wicklung 36 ist zwischen
dem Filterkern 10 und der Hülle 12 angeordnet.
Die gewellte Wicklung 36 bildet mit der Außenumfangsfläche des
Filterkerns 10 und der inneren Umfangsfläche der
Hülle 12 axiale
Kanäle 16.
In diesem Fall kann die gewellte Wicklung luftdurchlässig oder luftundurchlässig sein.
Wenn die gewellte Wicklung 36 luftundurchlässig ist,
dann wird der durch die axialen Kanäle 16 und auf der
inneren Umfangsfläche der
Hülle 12 strömende und
nicht gefilterte Rauch durch Ventilationsluft verdünnt, während der
Rauch, der durch den anderen Kanal strömt, unverdünnt bleibt. Die Außenumfangsfläche 24 oder
Hülle 12 wird
durch Warmverformung oder durch eine Stopfenwicklung gebildet.
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Rohrförmige Filtertypen
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Ausführungsbeispiel 8
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Bei
einem Filter 4 der 12 ist
zwischen dem Filterkern 10 und der Hülle 12 eine Röhre 38 angeordnet,
in der sich die axialen Kanäle 16 befinden. Ähnlich wie
bei dem oben geschilderten rohrförmigen Element 28 ist
die Röhre 38 aus
Kunstharz, wie z.B. Polypropylen, Polyethylen usw., oder aus biologisch abbaubaren
Polymeren, wie z.B. Azetaten usw. hergestellt. Öffnungen 40 in der
Röhre 38 ergeben
eine Verbindung zwischen den axialen Kanälen 16 und der Hülle 12.
Die Außenumfangsfläche 24 der
Hülle 12 wird
durch Warmverformung hergestellt oder durch eine Stopfenwicklung
gebildet.
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In
diesem Fall beträgt
der Quotient R1 aus dem RTD der Hülle 12 zu dem des
Filterkerns 10 vorzugsweise etwas 2,0. Die Wergmerkmale
des Filterkerns 10 und der Hülle 12 betragen von
1,5/3800 bis 5/17000 bzw. 2,5/45000 bis 5/50000.
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Der
Filter 4 der 12 wird
dadurch hergestellt, dass man Werg für den Kern 10 zusammen
mit einem Spritzgießen
der Röhre 38 in
die Röhre 38 einführt und
die Hülle 12 außerhalb
der Röhre 38 formt.
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In
den 13 und 14 sind Ergebnisse von Rauchversuchen
mit einer Filterzigarette dargestellt, die den oben beschriebenen
Filter 4 aufweist.
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Wenn
zwischen der Hülle
12 und
den axialen Kanälen
16 keine
Luftdurchlässigkeit
vorhanden ist, dann verändert
sich der Grad V
F der
Filterventilation kaum mit einer Veränderung des gesamten RDT des
Filters
4, wie dies klar aus
13 zu
erkennen ist und die Abgabe von Teer
aus
dem Filter
4 verändert
sich ebenfalls kaum. Wenn indessen zwischen der Hülle
12 und
den axialen Kanälen
16 Luftdurchlässigkeit
vorhanden ist, dann steigt der Grad V
F (☐)
der Filterventilation, wenn der RTD des Filters
4 anwächst, wobei
die Abgabe (♦)
von Teer erheblich verringert ist.
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Das
Anwachsen des Grades VF der Filterventilation
bedeutet, dass durch die Hülle 12 mehr Ventilationsluft
in die axialen Kanäle 16 eingeführt wird.
Der nicht gefilterte Rauch, der durch die axialen Kanäle 16 geht,
wird somit durch die Ventilationsluft mehr verdünnt. Im Ergebnis wird die Menge
des an den Raucher gelieferten und nicht gefilterten Rauchs verringert
und die Menge des von der Filterzigarette abgegebenen Teers wird
kleiner.
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Dementsprechend
ist es wünschenswert,
die Luftdurchlässigkeit
zwischen der Hülle 12 und
den axialen Kanälen 16 sicherzustellen
und den RTD des Filters 4 derart zu erhöhen, dass die Menge des abgegebenen
Tees geringer ist. Wenn der RTD des Filters jedoch sehr stark erhöht wird,
dann wird der vom Raucher aufzuwendende Zug zu hoch.
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Der
Betrag des abgegebenen Teers verändert
sich ebenfalls erheblich entsprechend dem oben genannten Widerstandsquotienten
R. Aus dem Rauchversuch ergibt sich, das der Betrag des abgegebenen
Teers mit dem Anwachsen des Widerstandsquotienten R anwächst. Dies
ergibt sich daraus, dass der RTD des Filterkerns 10 verringert
ist und die Menge an nicht gefiltertem Rauch, der durch die axialen
Kanäle 16 geht,
erhöht
ist, so dass die Filterwirkung des Filterkerns 10 für Teer verringert
ist.
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14 zeigt ebenso die Beziehung
zwischen der Menge des abgegebenen Teers, dem Grad V
F der
Filterventilation und dem Gesamtquerschnitt der axialen Kanäle
16.
Wie sich aus
14 klar
ergibt, ist dann, wenn zwischen der Hülle
12 und den axialen
Kanälen
16 keine
Luftdurchlässigkeit
vorhanden ist und die axialen Kanäle
16 und der Gesamtquerschnitt
der axialen Kanäle
16 vergrößert ist,
der Grad V
F der
Filterventilation verringert und die Abgabe
von
Teer wächst
an. Im Gegensatz dazu ist dann, wenn zwischen der Hülle
12 und
den axialen Kanälen
16 Luftdurchlässsigkeit
vorhanden ist, der Grad V
F (☐)
der Filterventilation nicht so stark verändert und die Abgabe (♦) von Teer
ist selbst dann etwas erhöht,
wenn der Gesamtquerschnitt der axialen Kanäle
16 höher ist.
Die Menge des abgegebenen Teers kann deshalb mit hoher Genauigkeit
gesteuert werden, indem man den Gesamtquerschnitt der axialen Kanäle
16 anpasst.
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Dementsprechend
kann man dann, wenn man gemäß dem Filter 4 der
vorliegenden Erfindung den RTD und den Widerstandsquotienten R des
Filters 4 sowie den Gesamtquerschnitt der axialen Kanäle 16 verändert, den
Betrag an abgegebenem Teer steuern. Außerdem ist der Freiheitsgrad
dieser Steuerung sehr hoch. Im Ergebnis ist es möglich auf einfache Weise eine
Filterzigarette zu erhalten, die eine Teerabgabe aufweist, die z.B.
gleich oder kleiner als 3 mg ist.
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Entsprechend
dem Ergebnis des Rauchversuchs ist der Quotient von CO zu Teer (C/T)
in einer Filterzigarette mit dem Filter 4, verglichen mit
einer normalen Filterzigarette, verringert.
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Wie
in 15 gezeigt, kann
jeder der oben beschriebenen gewellten Wicklungen 18, 32 und 36 aus
Kohlepapier hergestellt sein, in dem Partikel 42 aus Aktivkohle
gleichmäßig in dem
Papiermaterial verteilt sind, das luftdurchlässig ist. Partikel 42 aus Aktivkohle
können
auch innerhalb des Wergs in dem Filterkern 10 oder in der
Hülle 12 gleichmäßig verteilt sein,
wie dies in 16 dargestellt
ist. Die Partikel 42 aus Aktivkohle innerhalb der gewellten
Wicklung, der Hülle
oder dem Filterkern absorbieren Bestandteile des Zigarettenrauchs
in der Dampfphase.
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Die
Verbindungslöcher 40 der
Röhre 38 der 12 können, wie dies in 17 gezeigt ist, weggelassen
werden. In diesem Fall ist es unmöglich Ventilationsluft in die
axialen Kanäle 16 der
Röhre 38 einzuführen, um
den nicht gefilterten Rauch zu verdünnen, der durch die axialen
Kanäle
strömt.
Der Filter der 17 weist
indessen insofern Vorteile auf, als das Innere des Filters den Doppelaufbau
des Filterkerns 10 und der Hülle 12 aufweist.
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17 zeigt nur ein Beispiel,
bei dem in die Kanäle 16 keine
Luft eingeführt
wird. In jedem der Ausführungsbeispiele
der 4, 6 bis 8, 10 und 11 kann die innere Umfangsfläche der
Hülle 12 und
der gewellten Wicklung 18 luftdurchlässig sein und die Verbindungsöffnungen 34 des
rohrförmigen
Elements 28 können
weggelassen werden. Außerdem können dann,
wenn die Kanäle 16 nicht
von Luft durchströmt
sind, die Außenumfangsfläche der
Hülle 12 in
jedem der Ausführungsbeispiele
der 4 und 6 bis 11 luftdurchlässig sein, wobei eine Luftdurchlässigkeit
des Abdeckpapiers 6 ebenfalls nicht notwendig ist.
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Wie
in 18 gezeigt kann der
Filter 4 an ein Spitzenelement 44 angrenzen. Das
Spitzenelement 44 ist z.B. ein sogenanntes einfaches Filterelement, das
dadurch hergestellt wird, dass man Werg von Zelluloseazetatfasern
in Form einer Stopfenwicklung 46 wickelt. Das Spitzenelement 44 ist
in direktem Kontakt mit derjenigen Endfläche des Filters 4,
die der Zigarette abgewandt ist und hat eine Länge von 2 bis 20 mm, was einer
Gesamtlänge
des Filters 4 und des Spitzenelements 44 von 8
bis 60% entspricht. Das Spitzenelement 44 hat davon maximal einen
RTD von 80 mmH2O/25mm. Es ist wünschenswert,
dass die Länge
des Spitzenelements 44 so kurz wie möglich ist, um die eigentliche
Funktion des Filters 4 nicht zu verändern. Wenn jedoch der RTD
des Spitzenelements 44 verringert ist, dann kann die Länge des
Spitzenelements 44 zur Erleichterung der Herstellung und
der Verbindung mit dem Element 44 angepasst werden.
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Der
Filter 4 und das Spitzenelement 44 sind durch
ein Verbindungspapier miteinander verbunden, um ein Doppelfilter
zu bilden. Der Doppelfilter ist mit der Zigarette durch ein Abdeckpapier 6 verbunden. Das
Verbindungspapier ist luftdurchlässig,
wenn der Filter eine Ventilation aufweisen soll.
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Gemäß der Filterzigarette
der 18 ist das Spitzenelement 44 so
an dem Filter angefügt,
dass der gesamte RTD des Filters (einschließlich dem Spitzenelement 44)
durch das Spitzenelement 44 gesteuert werden kann. Wenn
Partikel 42 aus Aktivkohle in dem Filter 4 und
der Hülle 12 des
Filters 4 eingeschlossen sind, dann verhindert das Spitzenelement 44 ein
Herausfallen der Partikel 42 aus Aktivkohle.
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Im übrigen kann
ein einfaches Filterelement oder ein Filterelement mit Aktivkohle
an Stelle des Spitzenelements 44 zwischen dem Filter 4 und
der Zigarette 2 angeordnet sein. Schließlich kann das Spitzenelement 44 bzw.
das Filterelement an beiden Enden des Filters angeordnet sein.
