DE69121577T2

DE69121577T2 - Zusammensetzung zur verbesserten abgabe von tabakmodifikationsmittel

Info

Publication number: DE69121577T2
Application number: DE69121577T
Authority: DE
Inventors: James Harris; Dale Mathis
Original assignee: Eastman Chemical Co
Current assignee: Eastman Chemical Co
Priority date: 1990-10-04
Filing date: 1991-09-30
Publication date: 1997-01-09
Anticipated expiration: 2011-10-01
Also published as: WO1992005713A1; CA2092176A1; EP0552234A1; DK0552234T3; ATE141468T1; DE69121577D1; JPH06502068A; ES2093109T3; EP0552234B1; CA2092176C; GR3021634T3

Description

Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung betrifft bestimmte Fasern in Kombination mit Tabakmodifikations- und/oder selektiven Entfernungs-Mitteln.

Hintergrund der Erfindung

Viele Typen von Tabakmodifikationsmitteln sind im Fachgebiet für die Zugabe zu Rauchprodukten bekannt, um den Tabakrauch zu modifizieren. Zum Beispiel werden den Rauchprodukten Geschmackstoffe zugegeben, um ihren Geschmack zu verbessern und Variationen in der Tabakqualität und -mischung zu kompensieren. Obwohl Geschmackstoffe herkömmlicherweise in dem Tabak-Anteil von Rauchprodukten angewandt werden, führt diese Praxis zu einem nur geringen Bruchteil des Geschmackstoffs, welcher den Raucher je erreicht. Der Großteil eines dem Tabak zugegebenen Geschmackstoffs geht in dem während der statischen Verbrennungsdauer des Rauchartikels erzeugten Nebenstrom-Rauch verloren oder wird durch den Rauchfilter entfernt. Die mit der Einbringung auf Tabak assoziierten geringen Geschmackstoffs-Abgabeeffizienzen machen die Verwendung von verhältnismäßig großen Mengen von Geschmackstoff nötig, um den gewünschten Effekt zu erreichen. Weil viele dieser Geschmackstoffe, wie Menthol zum Beispiel, kostspielig sind, kann eine unwirksame Verwertung bedeutend zu dem Kostenaufwand des Rauchproduktes beitragen. Darüber hinaus sind die dem Tabak beigegebenen Geschmackstoffe der hohen Wärme der Verbrennung ausgesetzt, was ihre organoleptischen Merkmale in unerwünschter Weise verändern kann.
Als Antwort auf diese Probleme sind beträchtliche Bemühungen unternommen worden, die Geschmackstoffe dem Filter beizugeben. Es wurde vor vielen Jahren gezeigt, daß Rauchaerosole bedeutende Mengen von verhälnismäßig nicht-flüchtigen Materialien aus einer Struktur von mittlerem Oberflächenausmaß transportieren konnten, obwohl selbst ein Gas bei einer vergleichbaren Temperatur in dieser Hinsicht ineffektiv ist. Versuche zur praktischen Ausführung dieses Phänomens unter Verwendung von Celluloseacetatfiltern enthüllten jedoch, daß, obwohl Aerosole den Geschmackstoff sehr effizient aus frisch hergestellten Filtern transportierten, dieser Vorteil verloren ging, wenn der Geschmackstoff weg von der Oberfläche und in die Masse der Filterfasern diffundierte.
Bemühungen, dieses Problem durch Verwendung von für die Geschmackstoffe undurchlässigen Polymeren, wie Polypropylen, zu lösen, eliminierten die bei Celluloseacetatfiltern beobachtete Zeitabhängigkeit der Geschmackstoffabgabe, aber ermöglichten nicht die Entwicklung eines funktionellen Geschmackstoff-Abgabesystems. Die Ursachen dieses Fehlschlags waren, erstens, daß die Geschmackstoff-Abgabeeffizienzen für diese undurchlässigen Polymersysteme zu niedrig waren, um verwendbar zu sein, und zweitens, daß undurchlässige Filtermedien keine Affinität für den Geschmackstoff aufwiesen, welcher folglich in den Tabak diffundierte, wo er dasselbe Schicksal erlitt wie direkt dem Tabak zugegebene Geschmackstoffe.
Trotz Jahren konzertierter Bemühung hat weder die Zigaretten- noch die Filtermaterial- Industrie ein wirksames allgemeines Geschmackstoff-Abgabesystem entwickelt, welches den Geschmackstoff über die Zeit nicht absorbiert oder verliert.
Der Stand der Technik in diesem Gebiet spiegelt ein starkes Interesse nach einer Technologie flir die wirksame und konsistente Abgabe von Tabakmodifikationsmitteln, insbesondere Geschmackstoffen, wieder. Die zahlreichen patentierten Technologien für die Geschmackstoffabgabe wenden jedoch fast invariabel eine der folgenden vier Strategien an:
1. Ein Geschmackstoff wird durch irgendwelche physikalischen Mittel gehalten und wird entweder durch mechanische Zerstörung der Behältnisvorrichtung oder durch regulierten Austritt freigesetzt (siehe zum Beispiel die U.S.-Patente 3 219 041; 3 297 038; 3 339 557 und 4 720 423).
2. Ein Geschmackstoff wird auf einem Material adsorbiert, dessen Oberfläche so beschaffen ist, daß der Geschmackstoff durch die Feuchtigkeit oder Wärme im Rauch verdrängt wird (siehe zum Beispiel die U.S.-Patente 3 236 244; 3 280 823 und 4 662 384).
3. Ein Geschmackstoff wird in einer Polymermatrix absorbiert und dann durch die weichmachende Wirkung von Feuchtigkeit oder Wärme im Rauch freigesetzt (siehe zum Beispiel die U.S.-Patente 4 662 384; 3 144 024 und 4 729 391). Ein Bereich des Stands der Technik auf diesem Gebiet richtet sich auf das Konzept, die Faserform oder die Filtergeometrie von derzeitigen Celluloseacetatfiltern zu modifizieren, um eine verbesserte Geschmackstoff-Beinhaltung oder -Abgabe zu erzielen (siehe zum Beispiel die U.S.-Patente 4 180 536; 4 619 279 und 4 821 750).
4. Ein Geschmackstoff durchgeht eine chemische Reaktion mit einer anderen Verbindung unter Bildung einer neuen Verbindung, welche den ursprünglichen Geschmackstoff nach thermischer Zersetzung regeneriert (siehe das U.S.-Patent 3 288 146).
Obwohl ein beträchtlicher Stand der Technik besteht, besitzt praktisch jede Ausführung aus diesem Fachgebiet Einschränkungen, welche deren kommerzielle Anwendung undurchführbar machen. Diese Einschränkungen werden großteils durch die angewandte Stategie zur Freisetzung des Geschmackstoffs definiert und sind hier deshalb dementsprechend organisiert.
Mechanische oder physikalische Geschmackstoff-Behältnisvorrichtungen, welche in den Filter eingebaut sind und vor dem Rauchen zerbrochen werden, sind sehr komplex und kostenaufwendig herzustellen. Sie führen aufgrund von Ungleichmäßigkeiten im Muster ihres Zerbrechens eine signifikante Schwankung in die Leistung des Rauchartikels ein und sie stören die normale Funktion des Filters durch Verändern des Rauchflußes durch den Filter. Sie steigern auch den Aufwand und die Komplexität für den Verbraucher, der das Produkt benutzt.
Adsorbierte Geschmackstoffe, die in den Filter eingebracht sind und durch den Wärme- oder Feuchtigkeitsgehalt des Rauchs freigesetzt werden, werden nicht wirksam abgegeben bis genug von dem Rauchartikel konsumiert worden ist, damit es möglich wird, daß eine angemessene Feuchtigkeit und Wärme den Filter erreichen. Als Folge ist der Geschmackstoff nicht verfügbar, um den Rauchgeschmack während der ersten Züge zu steigern, wenn es wie allgemein anerkannt am notwendigsten ist. Darüber hinaus müssen Absorptionsmittel dafür beschaffen sein, die gewüschten Freisetzungsmerkmale für jeden Geschmackstoff zu erzielen, und sind deshalb nicht für die Abgabe von natürlich vorkommenden geschmackgebenden Materialien nützlich, welche aus großen Anzahlen von unabhängigen chemischen Bestandteilen aufgebaut sind.
Absorbierte Geschmackstoffe, welche in Polymermatrizes gelöst sind und durch die weichmachende Wirkung von Feuchtigkeit oder Hitze im Rauch freigesetzt werden, sind denselben Einschränkungen unterworfen, wie adsorbierte Geschmackstoffe. Aufgrund der Diffusion des Geschmackstoffs in die Hauptmasse des Faserpolymers sind absorbierte Geschmackstoffe darüber hinaus zeitabhängigen Verlusten der Abgabeeffizienz unterworfen. Diese Einschränkung ist besonders offensichtlich, wenn ein herkömmlicher Celluloseacetatfilter als das Geschmackstoff-Absorbens verwendet wird.
Derivatisierte Geschmackstoffe sind für den Einsatz in Filter-Geschmackstoffabgabe-Systemen fast immer ungeeignet, da relativ hohe Temperaturen für ihre Freisetzung benötigt werden. Derivatisierte Geschmackstoffe werden deshalb typischerweise in den Tabakanteil des Rauchproduktes eingebracht, wo der während der Verbrennung erzeugte freigesetzte Geschmackstoff der chemischen Veränderung und dem Verlust während der statischen Verbrennungsdauer des Rauchartikels unterworfen ist. Die Entwicklung von derivatisierten Geschmackstoffen ist für jeden Geschmackstoff hoch spezifisch und schließt deshalb natürlich vorkommende geschmackgebende Materialien aus, welche aus einer großen Anzahl von unabhängigen chemischen Bestandteilen aufgebaut sind.
Obwohl Geschmackstoffe die am häufigsten verwendeten Tabakmodifikationsmittel sind, können auch selektive Entfernungs-Zusatzstoffe als Tabakmodifikationsmittel dienen. Im Gegensatz zu Geschmackstoffen modifizieren selektive Entfernungs-Zusatzstoffe den Tabakrauch durch Entfernen, anstatt von Zufügen, von bestimmten Verbindungen oder Klassen von Verbindungen. Selektive Entfernungs-Zusatzstoffe werden dem Filter beigegeben und können deshalb, wie Geschmackstoffe, von den Filterfasern absorbiert werden und ihre Wirksamkeit verlieren. Hier konnten ebenfalls bedeutende Verbesserungen in der Leistung von selektiven Entfernungs-Zusatzstoffen durch Überwinden der Einschränkungen erreicht werden, welche durch das Substrat, auf das die Zusatzstoffe angewandt werden, auferlegt werden.
Derartige Fasern, welche fähig zum Transport hydrophiler oder hydrophober Flüssigkeiten bzw. Fluide sind, werden hier als "spontan transportfähige Fasern" oder alternativerweise als "spontan benetzbare Fasern" bezeichnet. Wir haben unerwarteterweise herausgefünden, daß der Einsatz von Fasern einer ausreichend komplexen Geometrie, insbesondere spontan transportfähigen Fasern, in Kombination mit Tabakmodifikationsmitteln, wie Geschmackstoffen, zu einer verbesserten Abgabe derartiger Mittel führt. Wir haben ebenfalls unerwarteterweise herausgefünden, daß die Verwendung dieser Fasern in Kombination mit selektiven Entfernungs-Zusatzstoffen zu einer verbesserten selektiven Entfernung unerwünschter Materialien, wie Phenol, führt.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kombination, welche mindestens eine Faser von ausreichender Geometrie und mindestens ein Tabakmodifikationsmittel umfaßt.
Die in der vorliegenden Erfindung verwendbare Faser ist zum spontanen Transport von Wasser auf ihrer Oberfläche fähig und weist mindestens eine axial längs der Faser orientierte kontinuierliche Furche auf, und die Faser erfüllt die folgende Gleichung
(1-X cos θa) < 0,
worin
θa der fortschreitende Kontaktwinkel des Wassers ist, gemessen auf einem flachen Film, welcher aus dem gleichen Material wie die Faser hergestellt ist und, falls gegeben, die gleiche Oberflächenbehandlung aufweist,
X ein Formfaktor des Faser-Querschnitts ist, der der folgenden Gleichung genügt:
X = Pw / 4r + (π -2)D
worin
Pw der Benetzungsumfang (des Querschnitts) der Faser ist, und r der Radius des Umschreibungskreises ist, welcher den Faserquerschnitt kreisförmig umschreibt, und D die Abmessung der kleineren (Symmetrie-) Achse quer durch den Faserquerschnitt ist.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist die in der vorliegenden Erfindung verwendbare Faser fähig zum spontanen Transport von n-Decan auf ihrer Oberfläche und weist mindestens eine axial längs der Faser orientierte kontinuierliche Furche auf, und die Faser erfüllt die folgende Gleichung
(1-X cos θa) < 0,
worin
θa der fortschreitende Kontaktwinkel des n-Decans ist, gemessen auf einem flachen Film, welcher aus dem gleichen Material wie die Faser hergestellt ist und, falls gegeben, die gleiche Oberflächenbehandlung aufweist,
X ein Formfaktor des Faser-Querschnitts ist, der der folgenden Gleichung genügt:
X = Pw / 4r + (π -2)D
worin
Pw der Benetzungsumfang des Querschnitts der Faser ist, und r der Radius des Umschreibungskreises ist, weicher den Faserquerschnitt kreisförmig umschreibt, und D die Abmessung der kleineren Symmetrieachse quer durch den Faserquerschnitt ist.
Für alle in der vorliegenden Erfindung verwendbaren Fasern wird bevorzugt, daß X größer als 1,2, weiter bevorzugt größer als etwa 2,5, am meisten bevorzugt größer als etwa 4 ist. Ebenso wird es bevorzugt, daß 2r/D größer als list, weiter bevorzugt wird, daß 2r/D zwischen 1,5 und 5 liegt.
Für die Fasern, welche spontan Wasser transportieren, wird bevorzugt, daß die Faser der Erfindung der Gleichung:
genügt, worin γLA die Oberflächenspannung von Wasser in Luft in Dyn/cm ist, die Faserdichte in Gramm/cm³ ist und dpf der Denier bzw. die Feinheit (kg/m) der Einzelfaser ist.
Die Kombination der Erfindung umfaßt bevorzugt eine Vielzahl der Fasern der Erfindung und mindestens ein Tabakmodifikationsmittel, wobei die Kombination in Form eines Tabakrauchfilters von im wesentlichen zylindrischer Form vorliegt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Figur 1 - Graph der prozentualen Abgabeeffizienz gegen Milligramm (mg) Triacetin pro Filter für einen Zigarettenfilter der Erfindung und für einen herkömmlichen Zigarettenfilter. Die º - Symbole stellen Filter der Erfindung dar und die - Symbole stellen aus Fasern von rundem Querschnitt hergestellte Filter dar.
Figur 2A - Veranschaulichung des Verhaltens eines Flüssigkeitstropfens, der gerade in Kontakt mit einer Faser gekommen ist, welche zur Zeit = 0 spontan transportfähig ist. Die mit "LFA" markierten Pfeile zeigen die Lage der Flüssigkeits-Faser-Luft-Grenzschicht.
Figur 2B - Veranschaulichung des Verhaltens eines Flüssigkeitstropfens auf einer Faser, welche zur Zeit = t&sub1; (t&sub1; > 0) spontan transportfähig ist. Die mit "LFA" markierten Pfeile zeigen die Lage der Flüssigkeits-Faser-Luft-Grenzschicht.
Figur 2C - Veranschaulichung des Verhaltens eines Flüssigkeitstropfens auf einer Faser, welche zur Zeit = t&sub2; (t&sub2; > t&sub1;) spontan transportfähig ist. Die mit "LFA" markierten Pfeile zeigen die Lage der Flüssigkeits-Faser-Luft-Grenzschicht.
Figur 3 - Schematische Wiedergabe einer Mündung einer Spinndüse, welche zur Herstellung einer spontan transportfähigen Faser verwendbar ist.
Figur 4 - Schematische Wiedergabe einer Mündung einer Spinndüse, welche zur Herstellung einer spontan transportfähigen Faser verwendbar ist.
Figur 5 - Schematische Wiedergabe einer Mündung einer Spinndüse, welche zur Herstellung einer spontan transportfähigen Faser verwendbar ist.
Figur 6 - Schematische Wiedergabe einer Mündung einer Spinndüse, welche zur Herstellung einer spontan transportfähigen Faser verwendbar ist.
Figur 6B - Schematische Wiedergabe einer Mündung einer Spinndüse, welche zur Herstellung einer spontan transportfähigen Faser verwendbar ist.
Figur 7 - Schematische Wiedergabe einer Mündung einer Spinndüse mit zwei sich wiederholenden Einheiten, die Ende an Ende verknüpft sind, der wie in Figur 3 gezeigten Mündung.
Figur 8 - Schematische Wiedergabe einer Mündung einer Spinndüse mit vier sich wiederholenden Einheiten, die Ende an Ende verknüpft sind, der wie in Figur 3 gezeigten Mündung.
Figur 9 - Mikrophotographie eines Querschnitts einer Poly(ethylenterephthalat)-Faser, welche unter Verwendung einer Spinndüse mit einer wie in der Figur 3 veranschaulichten Mündung hergestellt wurde (spezifische, in Beispiel 1 beschriebene, Abmessungen der Spinndüsen- Mündung).
Figur 10 - Mikrophotographie eines Querschnitts einer Polypropylen-Faser, welche unter Verwendung einer Spinndüse mit einer wie in der Figur 3 veranschaulichten Mündung hergestellt wurde (spezifische, in Beispiel 2 beschriebene, Abmessungen der Spinndüsen-Mündung).
Figur 11 - Mikrophotographie eines Querschnitts einer Nylon 66-Faser, welche unter Verwendung einer Spinndüse mit einer wie in der Figur 3 veranschaulichten Mündung hergestellt wurde (spezifische, in Beispiel 2 beschriebene, Abmessungen der Spinndüsen-Mündung).
Figur 12 - Schematische Wiedergabe eines Querschnitts einer Poly(ethylenterephthalat)-Faser, welche unter Verwendung einer Spinndüse mit einer wie in der Figur 4 veranschaulichten Mündung hergestellt wurde (spezifische, in Beispiel 8 beschriebene, Abmessungen der Spinndüsen-Mündung).
Figur 13 - Mikrophotographie eines Querschnitts einer Poly(ethylenterephthalat)-Faser, welche unter Verwendung einer Spinndüse mit einer wie in der Figur 5 veranschaulichten Mündung hergestellt wurde (spezifische, in Beispiel 9 beschriebene, Abmessungen der Spinndüsen Mündung).
Figur 14 - Mikrophotographie eines Querschnitts einer Poly(ethylenterephthalat)-Faser, welche unter Verwendung einer Spinndüse mit einer wie in der Figur 7 veranschaulichten Mündung hergestellt wurde (spezifische, in Beispiel 10 beschriebene, Abmessungen der Spinndüsen- Mündung).
Figur 15 - Mikrophotographie eines Querschnitts einer Poly(ethylenterephthalat)-Faser, welche unter Verwendung einer Spinndüse mit einer wie in der Figur 8 veranschaulichten Mündung hergestellt wurde (spezifische, in Beispiel 11 beschriebene, Abmessungen der Spinndüsen- Mündung).
Figur 16 - Schematische Wiedergabe eines Querschnitts einer Faser, welche unter Verwendung einer Spinndüse mit einer wie in der Figur 3 veranschaulichten Mündung hergestellt wurde (Beispiel 1). Ein typisches Vorgehen zur Bestimmung des Formfaktors X ist beispielhaft angegeben.
Figur 17 - Mikrophotographie eines Querschnitts einer Poly(ethylenterephthalat)-Faser, welche unter Verwendung einer Spinndüse mit einer wie in der Figur 6 veranschaulichten Mündung hergestellt wurde (spezifische, in Beispiel 12 beschriebene, Abmessungen der Spinndüsen- Mündung).
Figur 17B - Schematische Wiedergabe eines Querschnitts einer Poly(ethylenterephthalat)- Faser, welche unter Verwendung einer Spinndüse mit einer wie in der Figur 6B veranschaulichten Mündung hergestellt wurde (spezifische, in Beispiel 13 beschriebene, Abmessungen der Spinndüsen-Mündung).
Figur 18 und 19 - Graphiken, welche die Leistung der Erfindung zur Aufrechterhaltung einer konstanten Abgabeeffizienz für Glycerintriacetat über längere Zeiten der Lagerung hinweg zeigen.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Die in der vorliegenden Erfindung verwendbaren Fasern weisen eine komplexe Querschnitts- Geometrie auf, welche zu einem Oberflächenausmaß führt, das die wirksamere Abgabe von Tabakmodifikationsmittel an den Verbraucher ermöglicht. Diese Fasern ermöglichen ebenfalls eine wirksamere selektive Entfernung, wenn selektive Entfernungs-Zusatzstoffe auf die Fasern der vorliegenden Erfindung aufgebracht werden. Die Fasern sind bevorzugt spontan transportfähig. Für hydrophile Tabakmodifikationsmittel sind die Fasern vorzugsweise die bevorzugten Fasern, welche fähig zum spontanen Transport von Wasser auf ihren Oberflächen sind. Für hydrophobe Tabakmodifikationsmittel sind die Fasern in ähnlicher Weise vorzugsweise die bevorzugten Fasern, welche fähig zum spontanen Transport von n-Decan auf ihren Oberflächen sind.
Es ist nicht erwünscht, an eine besondere Theorie oder an einen besonderen Mechanismus gebunden zu sein; jedoch wird angenommen, daß eine spontan benetzbare Faser, wenn mit einem geeigneten flüssigen Tabakmodifikationsmittel in Kontakt gebracht, das Mittel auf der Faseroberfläche transportiert, wodurch die Faser im wesentlichen oder vollständig mit dem Mittel beschichtet wird. Ebenso wird angenommen, daß, wenn eine spontan benetzbare Faser in ein geeignetes flüssiges Tabakmodifikationsmittel eingetaucht oder untergetaucht und dann aus der Flüssigkeit entfernt wird, die Faser eine ausreichende Menge der Flüssigkeit zurückhält, was ebenfalls zu einer im wesentlichen oder vollständig mit dem Mittel beschichteten Faser führt. Wie in diesem Zusammenhang verwendet ist ein "geeignetes flüssiges Tabakmodifikationsmittel" ein solches, welches fähig ist, von der fraglichen Faser spontan transportiert zu werden. Gegebenenfalls läßt man vor der Anwendung die beschichteten Fasern trocknen oder im wesentlichen trocknen.
Die für das Flüssigkeits-Transportverhalten grundlegenden drei bedeutsamen Variablen sind (a) die Oberflächenspannung der Flüssigkeit, (b) die Benetzbarkeit oder der Kontaktwinkel des Feststoffs mit der Flüssigkeit und (c) die Geometrie der Feststoffoberfläche. Typischerweise kann die Benetzbarkeit einer Feststoffoberfläche durch eine Flüssigkeit durch den Kontaktwinkel charakterisiert werden, welchen die Flüssigkeitsoberfiäche (Gas-Flüssigkeits-Grenzschicht) mit der Feststoffoberfläche (Gas-Feststoff-Oberfläche) einnimmt. Ein auf einer Feststoffoberfläche aufgebrachter Tropfen einer Flüssigkeit nimmt typischerweise einen Kontaktwinkel θ mit der Feststoffoberfläche ein. Wenn dieser Kontaktwinkel kleiner als 90º ist, geht man davon aus, daß der Feststoff dann von der Flüssigkeit benetzt wird. Wenn der Kontaktwinkel aber größer als 90º ist, wie bei Wasser auf einer Teflon (Warenzeichen)-Oberfläche, wird der Feststoff nicht durch die Flüssigkeit benetzt. Däher ist es erwünscht, für eine verbesserte Benetzung einen minimalen Kontaktwinkel zu haben, jedoch muß dieser definitiv kleiner sein als 90º. Der Kontaktwinkel hängt aber auch von Oberflächenungleichmäßigkeiten (chemische und physikalische, wie die Rauhigkeit), Verunreinigung, chemischer/physikalischer Behandlung der Feststoffoberfiäche, als auch von der Beschaffenheit der Flüssigkeitsoberfläche und deren Verunreinigung ab. Die freie Energie der Oberfläche des Feststoffs beeinflußt ebenfalls das Benetzungsverhalten. Je geringer die Oberflächenenergie des Feststoffs, desto schwieriger ist es, den Feststoff mit Flüssigkeiten von hoher Oberflächenspannung zu benetzen. Daher wird zum Beispiel Teflon, das eine geringe Oberflächenenergie aufweist, nicht mit Wasser benetzt. (Der Kontaktwinkel für das Teflon-Wasser-System beträgt 112º.) Es ist jedoch möglich, die Oberfläche von Teflon mit einem monomolekularen Proteinfilm zu behandeln, welcher das Benetzungsverhalten signifikant verbessert. Daher ist es möglich, die Oberflächenenergie von Faseroberflächen mit geeigneten Gleitmitteln/Beschichtungsaufträgen zu modifizieren, um den Flüssigkeitstransport zu verbessern. Der Kontaktwinkel von Polyethylenterephthalat (PET), Nylon 66 und Polypropylen mit Wasser beträgt 80º, 71º bzw. 108º. Somit ist Nylon 66 mit Wasser stärker benetzbar als PET. Für Polypropylen ist der Kontaktwinkel jedoch > 90º, und es ist deshalb nicht mit Wasser benetzbar.
Die zweite Eigenschaft von grundlegender Bedeutung für das Phänomen des Flüssigkeitstransports ist die Oberflächenspannung der Flüssigkeit.
Die dritte Eigenschaft von grundlegender Bedeutung für das Phänomen des Flüssigkeits transports ist die Geometrie der Feststoffoberfläche. Obwohl es bekannt ist, daß Furchen im allgemeinen den Flüssigkeitstransport verbessern, ist entdeckt worden, daß besondere Geometrien und Anordnungen von tiefen und schmalen Furchen auf Fasern und Behandlungen davon den spontanen Oberflächentransport von Flüssigkeiten in Einzelfasern ermöglichen können. Somit sind bevorzugte Fasern für die Verwendung hierin solche mit einer Kombination von Eigenschaften, wobei eine individuelle Faser fähig zum spontanen Transport von Wasser oder n-Decan auf ihrer Oberfläche ist.
Die besondere Geometrie von tiefen und schmalen Furchen kann bedeutsam sein. Zum Beispiel ist in Furchen, welche das Merkmal aufweisen, daß die Breite der Furche bei jeder Tiefe gleich oder geringer ist als die Breite der Furche an der Mündung der Furche, eine "Überbrückung" der Flüssigkeit über den Einschnitt hinweg möglich, und dadurch wird der effektive Benetzungsumfang (Pw) vermindert. Natürlich ist die zur Benetzung der Faser bei der Bestimmung des Benetzungsumfangs verwendete Flüssigkeit folglich Wasser im Falle von Fasern, welche Wasser spontan transportieren, und n-Decan im Falle von Fasern, welche n- Decan spontan transportieren. In jedem Fall wird bevorzugt, daß Pw im wesentlichen gleich zum geometrischen Umfang ist.
Die Anzahl von kontinuierlichen Furchen, welche in der in der vorliegenden Erfindung verwendbaren Faser vorhanden sind, ist nicht kritisch, solange die erforderliche Geometrie vorliegt. Typischerweise sind mindestens zwei Furchen und bevorzugt weniger als 10 vorhanden.
"Spontan transportfähig" und abgeleitete Begriffe davon bezeichnen das Verhalten einer Flüssigkeit im allgemeinen und eines Tropfens einer Flüssigkeit, wie Wasser oder n-Decan, im besonderen, wenn er mit einer Einzelfaser in Kontakt gebracht wird, so daß sich der Tropfen längs der Faser ausbreitet. Ein derartiges Verhalten steht im Gegensatz zum normalen Verhalten des Tropfens, welcher eine statische ellipsoide Gestalt mit einem einheitlichen Kontaktwinkel an der Grenze der Flüssigkeit und der festen Faser bildet. Es ist offensichtlich, daß die Bildung des ellipsoiden Tropfens eine sehr kurze Zeit beansprucht, aber danach stationär bleibt. Die Figuren 2A, 2B und 2C veranschaulichen den spontanen Flüssigkeits transport auf einer Faseroberfläche. Der Schlüsselfaktor ist die Verschiebung der Lage der Luft-, Flüssigkeit-, Feststoff-Grenzfläche mit der Zeit. Wenn eine derartige Grenzfläche sich direkt nach dem Kontakt der Flüssigkeit mit der Faser bewegt, dann ist die Faser spontan transportfähig; wenn eine derartige Grenzschicht stationär ist, ist die Faser nicht spontan transportfähig. Das Phänomen der spontanen Transportfähigkeit ist für große Filamente (> 20 Denier (kg/m) je Filament (dpf)) mit bloßem Auge leicht sichtbar, aber ein Mikroskop kann notwendig sein, um die Fasern zu erkennen, wenn sie von weniger als 20 dpf sind. Gefärbte Flüssigkeiten werden leichter gesehen, aber das Phänomen der spontanen Transportfähigkeit ist nicht von der Farbe abhängig. Es ist möglich, daß es Abschnitte der Umfangslinie der Faser gibt, auf welchen sich die Flüssigkeit schneller bewegt als auf anderen Abschnitten. In einem solchen Fall erstreckt sich die Luft-, Flüssigkeit-, Feststoff-Grenzfläche tatsächlich über eine Länge der Faser. Somit sind solche Fasern ebenfalls spontan transportfähig dadurch, daß die Luft-, Flüssigkeit-, Feststoff-Grenzfläche sich bewegt, anstatt stationär zu sein.
Spontane Transportfähigkeit ist grundlegend ein Oberflächenphänomen; das heißt, die Bewegung der Flüssigkeit findet auf der Oberfläche der Faser statt. Es ist jedoch möglich und in manchen Fällen wünschenswert, daß das Phänomen der spontanen Transportfähigkeit in Verbindung mit einer Absorption der Flüssigkeit in die Faser auftritt. Das für das bloße Auge sichtbare Verhalten wird von dem relativen Verhältnis der Absorption gegenüber der spontanen Transportfähigkeit abhängen. Wenn zum Beispiel die relative Rate der Absorption groß ist, so daß der Großteil der Flüssigkeit in die Faser absorbiert wird, wird der Flüssigkeitstropfen bei einer sehr geringen Bewegung der Luft-, Flüssigkeit-, Feststoff-Grenzschicht längs der Faseroberfläche verschwinden, wohingegen, wenn die Rate der Absorption im Vergleich zur Rate der spontanen Transportfähigkeit gering ist, das beobachtete Verhalten dasjenige einer Saugwirkung oder eines Transportes ist, wie in den Figuren 2A bis 2C veranschaulicht. In der Figur 2A wird ein Tropfen einer wässrigen Flüssigkeit gerade auf die Faser gebracht (Zeit = 0). In der Figur 2B ist ein Zeitintervall verstrichen (Zeit = t&sub1;) und die Flüssigkeit beginnt, spontan transportiert zu werden. In der Figur 2C ist ein zweites Zeitintervall vergangen (Zeit = t&sub2;) und die Flüssigkeit ist längs der Faseroberfläche weiter spontan transportiert worden als zur Zeit = t&sub1;.
Eine in der vorliegenden Erfindung verwendbare bevorzugte Faser ist fähig zum spontanen Transport von Wasser auf ihrer Oberfläche. Zum Test des Phänomens der spontanen Transportfähigkeit kann destilliertes Wasser verwendet werden; es ist jedoch oft wünschenswert, eine kleinere Menge eines Farbstoffs in das Wasser einzubinden, um den spontanen Transport des Wassers besser sichtbar zu machen, solange das Wasser mit dem Farbstoff sich unter Testbedingungen im wesentlichen gleich verhält wie reines Wasser. Wir haben festgestellt, daß wäßrige Syltint Poly Red (Warenzeichen) von Milliken Chemicals eine brauchbare Lösung ist, um das Phänomen der spontanen Transportfähigkeit zu testen. Die Syltint Poly Red-Lösung kann unverdünnt oder in signifikanter Verdünnung, z.B. bis zu etwa 50 x mit Wasser, eingesetzt werden. Zusätzlich zur Fähigkeit, Wasser zu transportieren, ist eine derartige in der vorliegenden Erfindung verwendbare Faser auch dazu in der Lage, eine Vielzahl anderer hydrophiler Flüssigkeiten, wie wäßrige Flüssigkeiten, spontan zu transportieren. Wäßrige Flüssigkeiten sind diejenigen Flüssigkeiten, welche etwa 50 Gew.-% oder mehr Wasser uinfassen, wobei etwa 75 Gew.-% oder mehr an Wasser bevorzugt sind, am meisten bevorzugt sind etwa 90 Gew.-% oder mehr an Wasser. Zusätzlich zur Fähigkeit, wäßrige Flüssigkeiten zu transportieren, ist eine derartige in der vorliegenden Erfindung verwendbare Faser auch dazu in der Lage, eine alkoholische Flüssigkeit auf ihrer Oberfläche zu transportieren. Alkoholische Flüssigkeiten sind diejenigen Flüssigkeiten, welche mehr als etwa 50 Gew.-% einer alkoholischen Verbindung der Formel
R-OH
uinfassen, worin R eine aliphatische oder aromatische Gruppe mit bis zu 12 Kohlenstoffatomen ist. Es wird bevorzugt, daß R eine Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, weiter bevorzugt 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, ist. Beispiele von Alkoholen schließen Methanol, Ethanol, n-Propanol und Isopropanol ein. Bevorzugte alkoholische Flüssigkeiten umfassen etwa 70 Gew.-% oder mehr eines geeigneten Alkohols. Natürlich wird auch bevorzugt, daß ein derartiger Filter fähig ist, hydrophile Tabakmodifikationsmittel spontan zu transportieren.
Eine andere Klasse von in der vorliegenden Erfindung verwendbaren bevorzugten Fasern ist fähig, n-Decan spontan auf der Oberfläche davon zu transportieren. Wie im Fall von Wasser, wie hier obenstehend beschrieben, kann das n-Decan für eine bessere Sichtbarmachung gefärbt werden. Zusätzlich zur Fähigkeit, n-Decan spontan zu transportieren, ist eine derartige Faser typischerweise ebenfalls in der Lage, andere hydrophobe Flüssigkeiten, wie Cyclohexan, Xylol oder α-Pinen, spontan zu transportieren. Natürlich wird ebenfalls bevorzugt, daß eine solche Faser dazu fähig ist, hydrophobe Tabakmodifikationsmittel spontan zu transportieren.
Die in der Erfindung verwendbaren Fasern können aus jeglichem im Fach bekannten Material aufgebaut sein, welches fähig ist, einen Querschnitt der gewünschten Geometrie aufzuweisen. Bevorzugte Materialien für den Einsatz in der vorliegenden Erfindung sind Polyester.
Die in der vorliegenden Erfindung verwendbaren bevorzugten Polyestermaterialien sind Polyester oder Copolyester, welche im Fachgebiet gut bekannt sind und unter Verwendung von Standardtechniken, wie durch Polymerisieren von Dicarbonsäuren oder Estern davon und Glycolen, hergestellt werden können. Die bei der Herstellung von Polyestern und Copolyestern verwendeten Dicarbonsäureverbindungen sind dem Fachmann wohl bekannt und schließen, zur Veranschaulichung, Terephthalsäure, Isophthalsäure, p,p'-Diphenyldicarbonsäure, p,p'-Dicarboxydiphenylethan, p,p'-Dicarboxydiphenylhexan, p,p'-Dicarboxydiphenylether, p,p'-Dicarboxyphenoxyethan, und dergleichen, und die Dialkylester davon, welche 1 bis etwa 5 Kohlenstoffatome in den Alkylgruppen davon enthalten, ein.
Geeignete aliphatische Glycole für die Herstellung von Polyestern und Copolyestern sind die acyclischen und alicyclischen aliphatischen Glycole mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen, insbesondere diejenigen, welche durch die allgemeine Formel HO(CH&sub2;)pOH repräsentiert werden, worin p eine ganze Zahl mit einem Wert von 2 bis etwa 10 ist, wie Ethylenglycol, Trimethylenglycol, Tetramethylenglycol und Pentamethylenglycol, Decainethylenglycol und dergleichen.
Andere bekannte geeignete aliphatische Glycole schließen 1,4-Cyclohexandimethanol, 3-Ethyl- 1,5-pentandiol, 1,4-Xylylen, Glycol, 2,2,4,4-Tetramethyl-1,3-Cyclobutandiol und dergleichen ein. Es kann auch eine Hydroxylcarboxylverbindung, wie 4-Hydroxybenzoesäure, 4-Hydroxyethoxybenzoesäure oder irgendeine der anderen Hydroxycarboxylverbindungen, welche dem Fachmann als verwendbar bekannt sind, vorliegen.
Es ist ebenfalls bekannt, daß Mischungen der obenstehenden Dicarbonsäureverbindungen oder Mischungen der aliphatischen Glycole verwendet werden können und daß eine kleinere Menge der Dicarbonsäurekomponente, im allgemeinen bis zu etwa 10 Mol-%, durch andere Säuren oder Modifikationsmittel, wie Adipinsaure, Sebacinsäure oder die Ester davon, oder durch Modifikationsmittel, welche den Polymeren verbesserte Färbbarkeit vermitteln, ersetzt werden kann.
Der am meisten bevorzugte Polyester zur Verwendung bei der Herstellung der in der Erfindung verwendbaren Faser ist Poly(ethylenterephthalat) (PET).
Andere Materialien, welche verwendet werden können, um die Basisfasern herzustellen, schließen Polyamide, wie ein Nylon, z.B. Nylon 66 oder Nylon 6; Polypropylen, Polyethylen und Celluloseester, wie Cellulosetriacetat oder Cellulosediacetat, ein.
Eine in der vorliegenden Erfindung verwendbare Einzelfaser hat bevorzugt einen Denier (kg/m) von zwischen etwa 1 und etwa 1 000, weiter bevorzugt zwischen etwa 5 und etwa 70.
Die in der Erfindung verwendbaren Fasern weisen bevorzugt eine darauf angewandte Oberflächenbehandlung auf Eine derartige Oberflächenbehandlung kann kritisch sein oder nicht, um die gewünschte Eigenschaft der spontanen Transportfähigkeit zu erhalten,. Die Natur und ausschlaggebende Bedeutung einer derartigen Oberflächenbehandlung für jegliche gegebene Faser kann vom Fachmann durch Routineexperimente unter Verwendung von im Fachgebiet bekannten und/oder hier offenbarten Techniken ermittelt werden. Eine bevorzugte Oberflächenbehandlung, wenn ein hydrophiles Tabakmodifikationsmittel in Betracht gezogen wird, besteht in einer Aufbeschichtung eines hydrophilen Gleitmittels auf der Oberfläche der Faser. Eine bevorzugte Oberflächenbehandlung, wenn ein hydrophobes Tabakmodifikationsmittel in Betracht gezogen wird, besteht in einer Aufbeschichtung eines hydrophoben Gleitmittels auf der Oberfläche der Faser. Derartige Beschichtungen werden typischerweise gleichförmig bei etwa einem Gehalt von mindestens 0,05 Gew.-%, wobei etwa 0,1 bis etwa 2 Gew.-% bevorzugt werden, bezogen auf das Gewicht der Faser, aufgebracht. Bevorzugte hydrophile Gleitmittel schließen ein Gleitmittel auf Kaliumlaurylphosphat-Basis ein, welches etwa 70 Gew.-% Poly(ethylenglycol)-600-monolaurat umfaßt. Ein bevorzugtes hydrophobes Gleitmittel ist Mineralöl. Eine andere Oberflächenbehandlung besteht darin, die Fasern einer Sauerstoffplasma-Behandlung zu unterziehen, wie es zum Beispiel in Plastics Finishing and Decoration, Kapitel 4, Hrsg. Don Satas, Van Nostrand Reinhold Company (1986), erklärt wird.
Die Figuren 3 bis 8 veranschaulichen Spinndüsenmündungen, welche Fasern von einer für den Einsatz in der vorliegenden Erfindung geeigneten Geometrie herstellen.
In Figur 3 beträgt W zwischen 0,064 Millimeter (mm) und 0,12 mm.
In der Figur 4 beträgt W zwischen 0,064 mm und 0,12 mm;
Darüber hinaus kann jeder Schenkel B in der Lange von 0 bis x&sub2;&sub6;/2 variieren; und jeder Schenkel A kann in der Länge von 0 bis tan (90-θ&sub1;&sub0;) [X&sub2;&sub6;/2 - x&sub2;&sub4;] variieren.
In der Figur 5 beträgt W zwischen 0,064 mm und 0,12 mm;
und n = die Anzahl von Schenkeln pro 180º = 2 bis 6.
In der Figur 6 beträgt W zwischen 0,064 mm und 0,12 mm;
In der Figur 6B beträgt W zwischen 0,064 mm und 0,12 mm,
In der Figur 7 enthält die abgebildete Spinndüsenmündung zwei sich wiederholende Einheiten der in Figur 3 abgebildeten Spinndüsenmündung, weswegen die gleichen Abmessungen wie für die Figur 3 auf die Figur 7 zutreffen. Annlicherweise enthält, in der Figur 8, die abgebildete Spinndüsenmündung vier sich wiederholende Einheiten der in Figur 3 abgebildeten Spinndüsenmündung, weswegen die gleichen Abmessungen wie für die Figur 3 auf die Figur 8 zutreffen.
Die Figur 16 veranschaulicht das Verfahren zur Bestimmung des Formfaktors X des Faserquerschnitts. In der Figur 16 ist r = 37,5 mm, Pw = 355,1 mm, D = 49,6 mm; däher gilt für den Faserquerschnitt von Figur 16:
Das in der vorliegenden Erfindung verwendbare Tabakmodifikationsmittel kann jedes derartige Mittel sein, welches in Tabakprodukten und/oder Tabakersatzprodukten verwendet wird, wo die Abgabe eines derartigen Mittels an den Verbraucher erwünscht ist. Derartige Mittel modifizieren typischerweise den Geschmack und/oder das Aroma von Rauchprodukten. Daher kann das Tabakmodifikationsmittel ein Geschmackstoff oder anderes aromatisches Material sein, wobei sowohl natürlich vorkommende als auch synthetische Materialien, ungeachtet ihrer hydrophoben oder hydrophilen Natur, eingeschlossen sind. Beispiele von derartigen Tabakmodifikationsmitteln schließen Geschmackstoffe, synergistische Geschmacksverstärker, physiologische Erfrischungsmittel bzw. Kühlmittel und andere Mund- oder Kehlen- Stimulationsmittel ein, wobei Geschmackstoffe bevorzugt werden.
Beispiele von Geschmackstoffen schließen Tabakgeschmacksnoten-Stoffe ein, welche natürlich vorkommende Materialien, wie wäßrige (hydrophile) Tabakextrakte (wie offenbart in dem U.S.-Patent 3 316 919, das hierin in seiner Gesamtheit durch den Bezug darauf einbezogen ist), und Aromastoffe (wie offenbart in dem U.S.-Patent 3 424 171, das hierin in seiner Gesamtheit durch den Bezug darauf einbezogen ist) und synthetische Materialien umfassen, welche die minzigen, kampherartigen, wurzigen, pfeffrigen, fruchtigen, blumigen, holzigen, grünen oder anderen Noten des Tabakgeschmacks und -aromas steigern. Andere für die Verwendung in der Erfindung in Betracht gezogene Geschmackstoffe schließen natürlich vorkommende oder synthetische Geschmackstoffe ein, welche Geschmacksnoten einführen, die normalerweise nicht im Tabak anzutreffen sind, wie die folgenden, von welchen durch das U.S.-Patent 3 144 024 (das hierin in seiner Gesamtheit durch den Bezug darauf einbezogen ist) gezeigt worden ist, in Filtern anwendbar zu sein: Wein, Rum, Cumarin, Honig, Vanille, Wacholder, Melasse, Ahornsirup, Schokolade, Menthol und Zucker. Weiterhin Vanillin, Süßholzsaft, Anethol, Anis, Kakao, Kakao- und Schokolade-Nebenprodukte, Zucker, Benetzungsmittel, Eugenol, Nelkenöl, Triacetin und andere allgemein angenomme Celluloseacetat-Geschmackstoff-Filterzusätze.
Beispiele von synergistischen Geschmacksverstärkern schließen Glättungsmittel, wie Glutamate und Nudeotide, wie offenbart in dem U.S.-Patent 3 397 700 (das hierin in seiner Gesamtheit durch den Bezug darauf einbezogen ist), und 2-Cyclohexylcyclohexanon, wie offenbart in dem U.S.-Patent 3 342 186 (das hierin in seiner Gesamtheit durch den Bezug darauf einbezogen ist), ein.
Beispiele von natürlich vorkommenden physiologischen Kühlrnitteln schließen Minzöle, Menthol, Kampher und kampherartige Verbindungen ein.
Beispiele von synthetischen physiologischen Kühlmitteln schließen synthetisches Menthol und Mentholderivate (wobei letztere beispielhaft veranschaulicht werden durch Mentholmonoester, offenbart in dem U.S.-Patent 3 111 127 (das hierin in seiner Gesamtheit durch den Bezug darauf einbezogen ist), Mentholacetale, offenbart in dem U.S.-Patent 3 126 012 (das hierin in seiner Gesamtheit durch den Bezug darauf einbezogen ist), Mentholether, offenbart in dem U.S.-Patent 3 128 772 (das hierin in seiner Gesamtheit durch den Bezug darauf einbezogen ist), Mentholester, offenbart in dem U.S.-Patent 3 136 319 (das hierin in seiner Gesamtheit durch den Bezug darauf einbezogen ist), synthetischen Kampher und kampherartige Verbindungen, wie Cyclohexenone und Cyclohexanone, offenbart in dem U.S.-Patent 3 380 456 (das hierin in seiner Gesamtheit durch den Bezug darauf einbezogen ist), und synthetische Kühlmittel, wie offenbart in den GB-Patenten 1 351 761 und 1 351 762 und den U.S.-Patenten 4 296 255 und 4 230 688, ein.
Beispiele von anderen Mund- oder Kehlen-stimulierenden Verbindungen schließen entweder natürliche oder synthetische Verbindungen, wie Nikotin und seine Derivate, ein, wobei zum Beispiel Nikotinkomplexe und -Salze eingeschlossen sind, welche in dem U.S.-Patent 3 109 436 (das hierin in seiner Gesamtheit durch den Bezug darauf einbezogen ist) offenbart sind.
Ein Merkmal der Erfindung ist der spontan benetzbare Charakter der bevorzugten Fasern, die als das Tabakmodifikationsmittel-Abgabesubstrat und/oder das selektive Entfernungs-Zusatzstoff-Substrat verwendet werden. Obwohl nicht erwünscht ist, an irgendeine besondere Theorie oder an einen besonderen Mechanismus gebunden zu sein, wird angenommen, daß die Fähigkeit von spontan benetzbaren Fasern, Flüssigkeiten auf Fasern mit hohen Oberflächenausmaßen, welche nicht notwendigerweise von dem Modifikationsmittel durchdrungen werden, zu transportieren und zu verbreiten, für die hohen Abgabeeffizienzen und hohen Prozentsätze der selektiven Entfernung von unerwünschten Substraten verantwortlich ist, welche durch die Kombination der Erfindung erzielt werden. Die Erfindung ist deshalb nicht auf eine spezifische Polymer- oder Faser-Behandlung, wie einen Faserüberzug, oder auf eine besondere Form des letztlichen Faser-Zusammenbaus beschränkt. Tabakmodifikationsmittel-Abgabeartikel und/oder selektive Entfernungs-Zusatzstoff-Abgabeartikel könnten deshalb aus Fasern in jeglicher geeigneten Form hergestellt werden, wobei, ohne darauf beschränkt zu sein, Gewebe, kontinuierliche Stränge und Schnitt-Stapel eingeschlossen sind. Das Gewebe kann auch in durch Pulver, Kalander oder Bindemittel verbundenen Fasern vorliegen, und die Stapel können locker oder als ein Faserband vorliegen. Obwohl die bevorzugte Ausführung der Erfindung ein Filter-ähnlicher Artikel ist, welcher entweder allein oder in einer Multikomponenten- Konfiguration, wie in einer Kombination mit einem herkömmlichen Celluloseacetatfilter- Pfropfen in einer dualen Filteranordnung angewandt wird, ist die physikalische Form des Tabakabgabeartikels und/oder selektiven Entfernungs-Abgabeartikels nicht dahingehend eingeschränkt. Darüber hinaus ist die Erfindung in ihren Anwendungen nicht auf Zigaretten eingeschränkt und in gleicher Weise auf alle Rauchprodukte anwendbar, wobei Pfeifen und selbst neue und bislang nicht erdachte bzw. unkonzipierte Aerosolquellen eingeschlossen sind. Somit besteht die Kombination der vorliegenden Erfindung vorzugsweise in der Form eines Tabakrauchfilters oder eines für die Herstellung davon brauchbaren Materials. Zigarettenfilter werden besonders bevorzugt. Folglich richtet sich die vorliegende Erfindung auch auf einen Tabakrauchfilter, der eine Kombination der Erfindung umfaßt, worin der Filter in im wesentlichen zylindrischer Form mit einer Länge von etwa 5 bis etwa 40 Millimetern (mm), bevorzugt etwa 10 bis etwa 30 mm, und einem Durchmesser von etwa 15 bis etwa 30 mm, bevorzugt etwa 22 bis etwa 25 mm, vorliegt. In einer bevorzugten dualen Filteranordnung beträgt der Abschnitt des dualen Filters, welcher die Kombination der Erfindung umfaßt, bevorzugt etwa 6 bis etwa 15 mm.
Die Kombination der Erfindung ist für die effiziente und gleichmäßige Abgabe von Tabakmodifikationsmitteln verwendbar. Die Kombination der Erfindung ist ebenfalls für die effiziente und gleichmäßige selektive Entfernung unerwünschter Substanzen, wie Phenol oder Nikotin, verwendbar. Der direkte wirtschaftliche Wert der Erfindung resultiert aus Kosteneinsparungen, welche durch Verminderungen der Menge von kostspieligen Mitteln, insbesondere Geschmackstoffen und selektiven Entfernungs-Zusatzstoffen, welche benötigt werden, um einen gewünschten organoleptischen Effekt zu erzielen, erreicht werden. Andere Vorteile der Erfindung schließen eine erhöhte Aufbewahrungsdauer, eine verbesserte Konsistenz des Produktgeschmacks, welcher aus einer konstanteren Abgabe des Tabakmodifikationsmittels über die Zeit resultiert, und eine verbesserte Effizienz der selektiven Entfernung von unerwünschten Substanzen ein.
Um die Kombination der Erfindung herzustellen, wird das (die) Tabakmodifikationsmittel und/oder der selektive Entfernungs-Zusatzstoff nach Wahl, typischerweise als eine Flüssigkeit, auf eine Zusammenstellung der hier betrachteten Fasern, insbesondere spontan benetzbaren Fasern, aufgebracht. Ein derartiger Zusammenbau kann zum Beispiel ein Non-Woven-Gewebe bzw. Vuesgewebe oder ein kontinuierlicher Strang sein, welcher dann unter Verwendung der Filter-Herstellungstechnologie welche dem Fachmann gut bekannt ist, bevorzugt zu einem stab-ähnlichen oder zylindrischen Artikel verarbeitet wird. Nach Aufbringen des (der) Tabakmodifikationsmittel und/oder des selektiven Entfernungs-Zusatzstoffes auf die Fasern, wird die Kombination gegebenenfalls mittels herkömmlicher Verfahren, zum Beispiel Lufttrocknung oder Ofentrocknung, getrocknet, insbesondere um überschüßiges Lösungsmittel, falls vorhanden, zu entfernen. Der stabähnliche Artikel kann in Segmente einer geeigneten Länge unterteilt werden, welche an eine Aerosolquelle, wie die Tabaksäule einer herkömmlichen Zigarette, entweder allein oder in Verbindung mit einem herkömmlichen Filterelement, z.B. einem Celluloseacetatfilter, zum Mund hin und auf solche Weise angefügt werden, daß die Erscheinung eines herkömmlichen Zigaretterfilters erhalten wird. Die durch die Erfindung erzielte resultierende Verbesserung der Geschmackstoffabgabeleistung ist in den Figuren 1, 17 und 18 für die in den Beispielen 14 und 15 hierin beschriebenen Ausführungen beispielhaft angegeben. Die resultierende Verbesserung in der selektiven Abgabeleistung wird in dem Beispiel 16 hierin beschrieben.
Die Figur 1 stellt die Abgabe des häufig verwendeten Rauchartikel-Geschmackstoffs Triacetin (Glycerintriacetat) aus identischen Faser-Zusammenstellungen, welche aus spontan benetzbaren und nicht-spontan benetzbaren (runden) Fasern von vergleichbarem Filament-Denier bestehen, gegenüber. Die Figur zeigt deutlich den wesentlichen Geschmacksabgabe-Vorteil, welcher durch die Zusammenstellung spontan benetzbarer Fasern erreicht wird.
Die Figur 18 stellt die Abgabe des häufig verwendeten Rauchartikelgeschmackstoffs Triacetin (Glycerintriacetat) aus Faserzusammenstellungen mit gleichem Druckabfall, welche aus spontan benetzbaren und herkömmlichen Celluloseacetat-Fasern bestehen, gegenüber, Diese Figur zeigt, daß der durch die spontan benetzbare Faserzusammenstellung erreichte Geschmackstoffabgabe-Vorteil sogar größer ist, wenn er mit der Leistung herkömmlicher Celluloseacetatfasern verglichen wird. Darüber hinaus zeigt die Figur 19, daß die Abgabeeffizienz der Filtersegmente aus spontan benetzbarem Polyesterfasergewebe für Glycerintriacetat über ausgedehnte Aufbewahrungsdauern relativ konstant ist, wohingegen die Abgabeeffizienz der herkömmlichen Celluloseacetat-Filter signifikant abnimmt.
Für bestimmte Tabakmodifikationsmittel, wie flüchtige Geschmackstoffe, kann es erwünscht sein, derartige Mittel in einer Lösung eines nichtflüchtigen Lösungsmittels anzuwenden, in welchem das Mittel gut löslich ist. Ein Beispiel dieser Ausführung besteht in der Herstellung einer Lösung von Menthol in einem genügend nichtflüchtigen Lösungsmittel, wie Triacetin, Polyethylenglycol oder Mineralöl. Der als eine Lösung auf die Faseranordnung aufgebrachte Geschmackstoff wird in dem Lösungsmittel gelöst auf der Zusammenstellung bzw. Anordnung verbleiben, aber wird immer noch auf eine Weise gleichmäßig über die Faser verteilt werden, welche zu seiner hohen Abgabeeffizienz führt.
Die Menge an Tabakmodifikationsmittel in der Kombination der Erflndung (als auch daraus hergestellten Zusammenstellungen, wie Zigarettenfiltern) wird, unter anderem, in Abhängigkeit von der Natur der jeweiligen Fasern, der chemischen Beschaffenheit und Wirksamkeit des jeweiligen Tabakmodifikationsmittels und des gewünschten Abgabetyps des Mittels variieren. Ein typischer Gehalt des Tabakmodifikationsmittels beträgt jedoch etwa 0,001 bis etwa 100 Prozent, bezogen auf das Gewicht der Fasern. Wenn das Tabakmodifikationsmittel als ein von Lösungsmittel freier Feststoff vorliegt, beträgt ein bevorzugter Gehalt des Mittels etwa 0,1 bis etwa 50 %, bezogen auf das Gewicht der Fasern. Wenn das Tabakmodifikationsmittel als eine Flüssigkeit vorliegt, beträgt ein bevorzugter Gehalt des Mittels etwa 0,1 bis etwa 10 %, bezogen auf das Gewicht der Faser.
In Anbetracht der Gesamtabgabe des Tabakmodifikationsmittels führt die Kombination der Erfindung in Form eines Einzelkomponenten-Zigarettenfilters bevorzugt zu einer Verbesserung um mindestens 10 % , weiter bevorzugt zu einer Verbesserung um mindestens 30 %, der Abgabe eines derartigen Mittels an den Verbraucher, wenn mit einem Kontrollfilter, der Fasern von rundem Querschnitt verwendet, verglichen wird.
Die in der vorliegenden Erfindung verwendbaren selektiven Entfernungs-Zusatzstoffe sind chemische Verbindungen oder Mischungen von Verbindungen, welche auf Filterfasern angewandt werden, um die Entfernung von bestimmten Verbindungen oder Klassen von Verbindungen aus dem Zigarettenrauch zu steigern. Selektive Entfernungs-Zusatzstoffe können Flüssigkeiten oder Feststoffe sein. Wenn Feststoffe verwendet werden, werden sie häufig auf das Filtermedium als eine Lösung in einem geeigneten Lösungsmittel oder als eine Suspension in einem geeigneten flüssigen Medium aufgebracht.
Beispiele von flüssigen selektiven Entfernungs-Zusatzstoffen, welche für die Entfernung von Phenolen verwendbar sind, schließen Polyole und ihre Ester, wie Diethylcitrat, Glycerintriacetat, Triethylenglycoldiacetat, Poly(ethylenglycol)-400 oder -600 und Triethylenglycol ein.
Beispiele von flüssigen selektiven Entfernungs-Zusatzstoffen, welche für die Entfernung von Nikotin verwendbar sind, sind Glycerin und destillierte Monoglyceride, welche aus eßbaren Fetten und Glycerin abgeleitet sind, wie Myverol (Warenzeichen) und Myvatem (Warenzeichen), die von der Eastman Chemical Company, einer Abteilung von Eastman Kodak Company, Kingsport, TN, vertrieben werden.
Beispiele von festen selektiven Entfernungs-Zusatzstoffen, welche als Lösungen oder Suspensionen in der geeigneten Flüssigkeit angewandt werden können, schließen Salcomin, welches für die selektive Entfernung von Stickstoffoxiden verwendbar ist, Zinkoxid, welches für die selektive Entfernung von Cyanwasserstoff verwendbar ist, und Polyethylenimin, welches für die selektive Entfernung von Aldehyden verwendbar ist, ein. Andere allgemein brauchbare Zusatzstoffe schließen Aktivkohle, Ionenaustauscherharze, Zeolithe, Wachse oder Stärken ein.
Die folgenden Beispiele sind für die Erfindung veranschaulichend, und sollten nicht als Einschränkung derselben interpretiert werden.

BEISPIELE

BEISPIEL 1 (Faserherstellung)

Poly(ethylenterephthalat) (PET)-Polymer mit einer I.V. von 0,6 wurde in diesem Beispiel verwendet. Die I.V. ist die logarithmische Viskositätszahl bzw. inhärente Viskosität, wie sie bei 25ºC bei einer Polymerkonzentration von 0,50 g/100 Milliliter (ml) in einem geeigneten Lösungsmittel, wie einer Mischung aus 60 Gew.-% Phenol und 40 Gew.-% Tetrachlorethan, gemessen wird. Das Polymer wurde zu einem Feuchtigkeits-Gehalt von ≤ 0,003 Gew.-% für eine Dauer von 8 Stunden in einem Patterson Conaform-Trockner getrocknet. Das Polymer wurde bei 283ºC durch einen Egan-Extruder mit 1,5 Inch (38,1 mm) Durchmesser bei einem Verhältnis von Länge zu Durchmesser von 28:1 extrudiert. Die Faser wurde durch eine Spinndüse mit acht Mündungen extrudiert, worin jede Mündung wie in der Figur 3 gezeigt beschaffen ist, worin W 0,084 mm ist, X&sub2; 4W ist, X&sub4; 2W ist, X&sub6; 6W ist, X&sub8; 6W ist, X&sub1;&sub0; 7W ist, X&sub1;&sub2; 9W ist, X&sub1;&sub4; 10W ist, X&sub1;&sub6; 11W ist, X&sub1;&sub8; 6W ist, θ&sub2; 0º ist, θ&sub4; 45º ist, θ&sub6; 30º ist und θ&sub8; 45º ist. Der Polymerdurchsatz betrug etwa 7 Pfund (lb)/Stunde (3,18 kg/Stunde). Das Luftabschreckungs-System wies eine Querstrom-Konfiguration auf. Die Abschreckluft-Geschwindigkeit an der Oberseite des Siebes betrug durchschnittlich 294 Fuß (ff)/Minute (89,61 m/Minute). Bei einem Abstand von etwa 7 Inch (177,8 mm) von der Oberseite des Siebes betrug die durchschnittliche Geschwindigkeit der Abschreckiuft etwa 285 ft/Minute (86,87 m/Minute), und bei einem Abstand von etwa 14 Inch (355,60 mm) von der Oberseite des Siebes betrug die durchschnittliche Abschreckluft-Geschwindigkeit etwa 279 ft/Minute (85,04 miminute). Bei etwa 21 Inch (533,40 mm) von der Oberseite des Luft-Siebs betrug die durchschnittliche Luftgeschwindigkeit etwa 340 ft/Minute (103,63 m/Minute). Der Rest des Siebes war blockiert. Das Spinngleitmittel wurde über keramische Kiss-Walzen aufgetragen. Das Gleitmittel wies eine allgemeine Zusammensetzung wie folgend auf Es handelt sich um ein Gleitmittel auf Kaliumlaurylphosphat(PLP)-Basis mit Poly(ethylenglycol)-600-monolaurat (70 Gew.-%) und Polyoxyethylen-(5)-kaliumlaurylphosphat (30 Gew.-%). Eine Emulsion des obenstehenden Gleitmittels mit Wasser (90 %) wurde als das Spinngleitmittel verwendet. Der Gleitmittelgehalt auf den Faserproben betrug etwa 1,5 %. Fasern von 20 dpf (Denier pro Filament in kg/m) wurden auf einer Barmag-SW4SL-Wickelmaschine bei 3 000 Metern pro Minute (MPM) aufgewickelt. Eine Mikrophotographie eines Querschnitts dieser Faser ist in der Figur 9 gezeigt (Vergrößerung: 150 x). Die Einzelfaser wurde hinsichtlich des spontanen Oberflächentransports von einer wäßrigen Lösung, welche in wäßrigem Syltint Poly Red (das von Milliken Chemicals erhalten wurde) bestand, das zu 80 Gew.-% Wasser und zu 20 Gew.- % roter Farbstoff ist, getestet. Die Einzelfaser von 20 dpf (kg/m pro Filament) transportierte die oben genannte wäßrige Lösung spontan auf der Oberfläche. Es wurden ebenfalls PET- Fasern mit den folgenden Denier's (kg/m) pro Filament bei verschiedenen Geschwindigkeiten, wie in der folgenden Tabelle 1 gezeigt, hergestellt: Tabelle 1
Die Einzelfasern der obenstehenden PET-Faser mit einem Denier (kg/m) pro Filament von 20, 40, 60, 120, 240 und 400 transportierten alle die wäßrige Lösung der Syltint Poly Red- Flüssigkeit spontan auf der Oberfläche. Der Wert des "X"-Parameters (wie hier obenstehend definiert) für diese Fasern betrug etwa 1,7. Ein PET-Fum von 0,02 Inch (0,51 mm) Dicke wurde aus demselben Polymer, wie zur Herstellung der obenstehenden Faser verwendet wurde, formgepreßt. Der Kontaktwinkel von destilliertem Wasser auf dem obengenannten Film wurde in Luft mit einem Kontaktwinkel-Goniometer gemessen. Der Kontaktwinkel betrug 71,7º. Eine andere Probe des gleichen Films wie oben wurde mit demselben Gleitmittel besprüht, wie für die Herstellung der Faser in diesem Beispiel bei einem Gehalt von etwa 1,5 % verwendet wurde. Der Kontaktwinkel von destilliertem Wasser auf dem mit dem Gleitmittel bespruhten PET-Film betrug etwa 7º. Somit beträgt der Faktor (1-X cosθ) in diesem Fall (1 - 1,7 (cos 7º)) = -0,69, was weniger als Null ist.

BEISPIEL 2 (Faserherstellung)

Poly(hexamethylenadipinsäureamid) (Nylon 66) wurde von Du Pont [Zytel (Warenzeichen) 42] erhalten. Das Polymer wurde bei 279ºC extrudiert. Eine wie in der Figur 3 gezeigte Spinndüse wurde verwendet, um eine Faser mit einem Denier (kg/m) pro Filament von 46 bei einer Geschwindigkeit von 255 Meter/Minute zu bilden. Die spezifischen Abmessungen der Spinndüsenmündungen waren die gleichen, wie in Beispiel 1 beschrieben wurde, außer daß θ&sub2; 30º anstatt 0º betrug. Die Abschreckungsbedingungen waren dieselben, wie diejenigen für den Erhalt der PET-Faser wie in Beispiel 1. Eine Mikrophotographie des Faserquerschnitts ist in der Figur 11 gezeigt (Vergrößerung: 150 x). Der Gleitmittelgehalt auf der Faser betrug etwa 1,8 Gew.-%. Es wurde dasselbe Gleitmittel verwendet, wie es bei der PET-Faser (Beispiel 1) verwendet wurde. Diese Nylon 66-Faser transportierte die wäßrige Syltint Poly Red-Lösung spontan auf der Faseroberfläche. Der Wert des "X"-Parameters für diese Faser betrug etwa 1,9. Ein Nylon 66-Film von 0,02 Inch (0,51 mm) Dicke wurde aus dem selben Polymer, wie zur Herstellung der Faser von Beispiel 2 verwendet wurde, formgepreßt. Der Kontaktwinkel von destilliertem Wasser auf dem obengenannten Film wurde in Luft mit einem Kontaktwinkel- Goniometer gemessen. Der Kontaktwinkel betrug 64º. Eine andere Probe des gleichen Films wie oben wurde mit demselben Gleitmittel bespruht, wie für die Herstellung der Faser in diesem Beispiel bei einem Gehalt von etwa 1,8 % verwendet wurde. Der Kontaktwinkel von destilliertem Wasser auf dem mit dem Gleitmittel besprühten Nylon 66-Film betrug etwa 2º. Somit beträgt der Faktor (1-X cosθ) in diesem Fall (1 - 1,9 (cos 2º)) = -0,9, was weniger als Nullist.

BEISPIEL 3 (Faserherstellung)

Ein Polypropylen-Polymer wurde von der Shell Company (Gütegrad 5C14) erhalten. Es wurde bei 279ºC extrudiert. Eine wie in der Figur 3 gezeigte Spinndüse wurde verwendet, um eine Faser mit einem Denier (kg/m) pro Filament von 51 bei 2 000 MPM Geschwindigkeit zu bilden. Die spezifischen Abmessungen der Spinndüsenmündungen waren die gleichen wie im Beispiel 2. Die Abschreckungsbedingungen waren dieselben wie diejenigen flir den Erhalt der PET-Faser. Eine Mikrophotographie des Faserquerschnitts ist in der Figur 10 gezeigt (Vergrößerung: 375 x). Der Gleitmittelgehalt auf der Faser betrug 2,6 %. Es wurde dasselbe Gleitmittel verwendet, wie es bei der PET-Faser (Beispiel 1) verwendet wurde. Die Polypropylen-Faser transportierte die wäßrige Syltint Poly Red-Lösung spontan auf der Faseroberfläche. Diese Phänomen der spontanen Transportfähigkeit längs der Faseroberfläche wurde auch flir eine einzelne Polypropylen-Faser mit einem Denier (kg/m) pro Filament von 10 beobachtet. Der Wert des "X"-Parameters für diese Faser betrug etwa 2,2. Ein Polypropylen Film von 0,02 Inch (0,51 mm) Dicke wurde aus dem selben Polymer, wie zur Herstellung der obenstehenden Faser von Beispiel 3 verwendet wurde, formgepreßt. Der Kontaktwinkel von destilliertem Wasser auf dem obengenannten Film wurde in Luft mit einem Kontaktwinkel- Goniometer gemessen. Der Kontaktwinkel betrug etwa 110º. Eine andere Probe des gleichen Films wie oben wurde mit demselben Gleitmittel besprüht, wie flir die Herstellung der Faser in diesem Beispiel bei einem Gehalt von etwa 2,6 % verwendet wurde. Der Kontaktwinkel von destilliertem Wasser auf dem mit dem Gleitmittel besprühten Polypropylen-Film betrug 12º. Somit beträgt der Faktor (1-X cosθ) in diesem Fall -1,1, was weniger als Null ist.

BEISPIEL 4 (Faserherstellung)

Celluloseacetat (Eastman Grade CA 398-30, Klasse 1) wurde mit PEG-400-Polymer und geringen Mengen von Antioxidationsmittel und Wärmestabilisator gemischt. Die Mischung wurde bei 270ºC schmelzextrudiert. Eine wie in der Figur 3 gezeigte Spinndüse wurde verwendet, um eine Faser mit einem Denier (kg/m) pro Filament von 115 bei 540 Meter/- Minute Geschwindigkeit zu bilden. Die spezifischen Abmessungen der Spinndüsen-mündungen waren die gleichen wie im Beispiel 2. Es wurde keine Zwangsabschreckungs-Luft eingesetzt. Der Gleitmittelgehalt auf der Faser betrug 1,6 %. Es wurde dasselbe Gleitmittel verwendet, wie es bei den PET-Fasern (Beispiel 1) verwendet wurde. Die Celluloseacetat-Faser transportierte die wäßrige Syltint Poly Red-Lösung spontan auf der Faseroberfläche. Der Wert des "X"-Parameters für diese Faser betrug etwa 1,8.

BEISPIEL 5 (Vergleich)

Eine PET-Faser von Beispiel 1 wurde ohne irgendein Spinngleitmittel bei einem Denier (kg/m) pro Filament von 20 hergestellt. Eine Einzelfaser transportierte die wäßrige Syltint Poly Red Lösung nicht spontan längs der Faseroberfläche.

BEISPIEL 6 (Vergleich)

Eine PET-Faser von kreisförmigem Querschnitt wurde hergestellt. Der Denier (kg/m) pro Filannent der Faser war 20. Sie wies etwa 1,5 % des Gleitmittel, das in Beispiel 1 verwendet wurde, auf Eine Einzelfaser transportierte die wäßrige Syltint Poly Red-Lösung nicht spontan längs der Faseroberfläche.

BEISPIEL 7 (Faserherstellung)

Die Poly(ethylenterephthalat) (PET)-Faser von Beispiel 5 (ohne irgendein Spinngleitmittel) wurde 30 Sekunden lang mit Sauerstoffplasma behandelt. Es wurde eine Sauerstoffplasma- Vorrichtung vom Modell "Plasmod" verwendet. Anregungspulver wird durch den RF- Generator bereitgestellt, welcher bei einer Frequenz von 13,56 MHz betrieben wird. Die Plasmabehandlung wurde bei einem konstanten Wert von 50 Watt Leistung durchgeführt. Die Sauerstoffplasma-behandelte Faser transportierte die wäßrige Syltint Poly Red-Lösung spontan längs der Faser. Diese Faser wurde nach fünfmaligem Waschen und nach 3 Tagen wieder getestet, und das spontan transportfähige Verhalten mit der obengenannten wäßrigen Lösung wurde immer noch beobachtet. Um die Verminderung des Kontaktwinkels nach der Plasmabehandlung festzustellen, wurde ein PET-Film desselben Materials, wie demjenigen der Faser, der Sauerstoffplasmabehandlung unter den gleichen Bedingungen, wie denjenigen, welche für die Faserprobe verwendet wurden, unterzogen. Es wurde beobachtet, daß der durchschnittliche Kontaktwinkel des Sauerstoffplasma-behandelten Films mit destilliertem Wasser in Luft 26º betrug, wie mittels eines Kontaktwinkel-Goniometers gemessen wurde. Der entsprechende Kontaktwinkel für den Kontroll-PET-Film (nicht an das Sauerstoffplasma exponiert) betrug 70º. Die signifikante Verminderung des Kontaktwinkels nach Unterziehen der unbehandelten PET-Faser einer Behandlung mit Sauerstoftplasma macht selbige spontan Oberflächen-transportfähig für wäßrige Lösungen.

BEISPIEL 8 (Faserherstellung)

Ein Poly(ethylenterephthalat) (PET)-Polymer mit einer IV von 0,6 wurde in diesem Beispiel verwendet. Es wurde durch eine Spinndüse mit acht Mündungen, wie in der Figur 4 gezeigt, extrudiert, worin W 0,084 mm beträgt, X&sub2;&sub0; 17W beträgt, X&sub2;&sub2; 3W beträgt, X&sub2;&sub4; 4W beträgt, X&sub2;&sub6; 60W beträgt, X&sub2;&sub8; 17W beträgt, X&sub3;&sub0; 2W beträgt, X&sub3;&sub2; 72W beträgt, θ&sub1;&sub0; 45º beträgt, der Schenkel B 30W beträgt und der Schenkel A 26W beträgt. Der Rest der Verfahrensbedingungen war gleich wie diejenigen, welche in Beispiel 1 beschrieben wurden. Eine Faser mit einem Denier (kg/m) pro Filament von 100 wurde bei 600 MPM gesponnen. Eine Skizze des Querschnitts der Faser ist in der Figur 12 gezeigt. Der Gleitmittelgehalt auf der Faser betrug etwa 1 %. Das gleiche Gleitmittel, wie in Beispiel 1 verwendet, wurde eingesetzt. Die obenstehende Faser transportierte die wäßrige Syltint Poly Red-Lösung spontan längs der Faseroberfläche. Der Wert des "X"-Parameters für diese Faser betrug 1,5.

BEISPIEL 9 (Faserherstellung)

Ein Poly(ethylenterephthalat) (PET)-Polymer mit einer IV von 0,6 wurde in diesem Beispiel verwendet. Es wurde durch eine Spinndüse mit acht Mündungen, wie in der Figur 5 gezeigt, extrudiert, worin W 0,10 mm beträgt, X&sub3;&sub4; 2W beträgt, X&sub3;&sub6; 58W beträgt, X&sub3;&sub8; 24W beträgt, θ&sub1;&sub2; 20º beträgt, θ&sub1;&sub4; 28º beträgt, und n 6 beträgt. Der Rest der Extrusions- und Spinnbedingungen war gleich wie diejenigen, welche in Beispiel 1 beschrieben wurden. Eine Mikrophotographie des Faserquerschnitts ist in der Figur 13 gezeigt (Vergrößerung: 585 x). Eine Faser mit einem Denier (kg/m) pro Filament von 20 wurde bei 3000 MPM gesponnen. Der Gleitmittelgehalt auf der Faser betrug etwa 1,7 %. Das gleiche Gleitmittel, wie in Beispiel 1 verwendet, wurde eingesetzt Die obenstehende Faser transportierte die wäßrige Syltint Poly Red-Lösung spontan längs der Faseroberfläche. Der Wert des "X"-Parameters für diese Faser betrug etwa 2,4.

BEISPIEL 10 (Faserherstellung)

Ein Poly(ethylenterephthalat) (PET)-Polymer mit einer IV von etwa 0,6 wurde in diesem Beispiel verwendet. Das Polymer wurde durch eine Spinndüse mit vier Mündungen, wie in der Figur 7 gezeigt, extrudiert, worin die Abmessungen der Mündungen Wiederholungen der in Beispiel 2 beschriebenen Abmessungen sind. Der Rest der Verfahrensbedingungen war gleich wie diejenigen, welche in Beispiel 1 beschrieben wurden, außer es ist anderweitig angegeben. Eine Faser mit einem Denier (kg/m) pro Filament von 200 wurde bei 600 MPM gesponnen. Der Polymerdurchsatz betrug etwa 7 lbs/h (3,18 kg/h). Eine optische Mikrophotographie der Faser ist in der Figur 14 gezeigt (Vergrößerung: 150 x). Der Gleitmittelgehalt auf der Faser betrug 2,0 %. Es wurde das gleiche Gleitmittel, wie in Beispiel 1 verwendet wurde, eingesetzt. Die obenstehende Faser transportierte die wäßrige Syltint Poly Red-Lösung spontan längs der Faseroberfläche. Der Wert des "X"-Parameters für diese Faser betrug etwa 2,2.

BEISPIEL 11 (Faserherstellung)

Ein Poly(ethylenterephthalat) (PET)-Polymer mit einer IV von 0,6 wurde in diesem Beispiel verwendet. Das Polymer wurde durch eine Spinndüse mit zwei Mündungen, wie in der Figur 8 gezeigt, extrudiert, worin die Abmessungen der Mündungen Wiederholungen der in Beispiel 2 beschriebenen Abmessungen sind. Die restlichen Verfahrensbedingungen waren gleich zu denjenigen, welche in Beispiel 1 beschrieben wurden. Eine Faser mit einem Denier (kg/m) pro Filament von 364 wurde bei 600 MPM gesponnen. Der Querschnitt der Faser ist in der Figur 15 gezeigt (Vergrößerung: 150 x). Der Gleitmittelgehalt auf der Faser betrug etwa 2,7 %. Das gleiche Gleitmittel, wie es in Beispiel 1 verwendet worden war, wurde eingesetzt. Die obenstehende Faser transportierte die wäßrige Syltint Poly Red-Lösung spontan längs der Faseroberfläche. Der Wert des "X"-Parameters für diese Faser betrug 2,1.

BEISPIEL 12 (Faserherstellung)

Ein Poly(ethylenterephthalat) (PET)-Polymer mit einer IV von 0,6 wurde in diesem Beispiel verwendet. Es wurde durch eine Spinndüse mit acht Mündungen, wie in der Figur 6 gezeigt, extrudiert, worin W 0,10 mm beträgt, X&sub4;&sub2; 6W beträgt, X&sub4;&sub4; 11W beträgt, X&sub4;&sub6; 11W beträgt, X&sub4;&sub8; 24W beträgt, X&sub5;&sub0; 38W beträgt, X&sub5;&sub2; 3W beträgt, X&sub5;&sub4; 6W beträgt, X&sub5;&sub6; 11W beträgt, X&sub5;&sub8; 7W beträgt, X&sub6;&sub0; 17W beträgt, X&sub6;&sub2; 28W beträgt, X&sub6;&sub4; 24W beträgt, X&sub6;&sub6; 17W beträgt, X&sub6;&sub8; 2W beträgt, θ&sub1;&sub6; 45º beträgt, θ&sub1;&sub8; 45º beträgt und θ&sub2;&sub0; 45º beträgt. Der Rest der Verfahrensbedingungen war gleich mit denjenigen, welche in Beispiel 1 beschrieben wurden.
Eine Faser mit einem Denier (kg/m) pro Filament von 100 wurde bei 600 MPM gesponnen. Der Querschnitt der Faser ist in der Figur 17 gezeigt. Der Gleitmittelgehalt auf der Faser betrug etwa 1 %. Das gleiche Gleitmittel, wie in Beispiel 1 verwendet, wurde eingesetzt. Die obenstehende Faser transportierte die wäßrige Syltint Poly Red-Lösung spontan längs der Faseroberfläche. Der Wert des "X"-Parameters flir diese Faser betrug 1,3.

BEISPIEL 13 (Faserherstellung)

Ein PET-Polymer mit einer I.V. von 0,6 wird in diesem Beispiel verwendet. Es wird durch eine Spinndüse mit 8 Mündungen, wie in der Figur 6B gezeigt, extrudiert, worin W 0,10 mm ist, X&sub7;&sub2; 8W beträgt, X&sub7;&sub4; 8W beträgt, X&sub7;&sub6; 12W beträgt, X&sub7;&sub8; 8W beträgt, X&sub8;&sub0; 24W beträgt, X&sub8;&sub2; 18W beträgt, X&sub8;&sub4; 8W beträgt, X&sub8;&sub6; 16W beträgt, X&sub8;&sub8; 24W beträgt, X&sub9;&sub0; 18W beträgt, X&sub9;&sub2; 2W beträgt, θ&sub2;&sub2; 135º beträgt, θ&sub2;&sub4; 90º beträgt, θ&sub2;&sub6; 45º beträgt, θ&sub2;&sub8; 45º beträgt, θ&sub3;&sub0; 45º beträgt, θ&sub3;&sub2; 45º beträgt, θ&sub3;&sub4; 45º beträgt, θ&sub3;&sub6; 45º beträgt und θ&sub3;&sub8; 45º beträgt. Eine Faser mit einem Denier (kg/m) pro Filament von 20 wird bei 3000 m/min gesponnen. Der Rest der Verfahrensbedingungen ist gleich zu denjenigen, welche in Beispiel 1 verwendet wurden. Der Gleitmittelgehalt auf der Faser beträgt etwa 1 %. Der Querschnitt der Faser ist in der Figur 17B gezeigt. Die obenstehende Faser transportiert die wäßrige Syltint Poly Red-Lösung spontan längs der Faserobeffläche. Der Wert des "X"-Parameters für diese Faser beträgt etwa 2,1.

BEISPIEL 14 (Beispiel der Erfindung)

Spontan benetzbare Polyesterfasern wurden aus Polyethylenterephthalat-Polymer gemäß den in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren schmelzgesponnen. Der Wert des X-Parameters (wie hier obenstehend definiert) für diese Fasern betrug etwa 1,8. Ein Garn dieser Fasern wurde dann bei einem Denier (kg/m) pro Filament von 5,5 gestreckt, bei etwa 180ºC thermofixiert, auf etwa 7 oder 8 Kräuselungen pro Inch (25,4 mm) gekreppt und in 2 Inch (50,8 mm) lange Stapelfasern geschnitten. Die resultierenden Stapelfasern wurden kardiert und mit etwa 15 Gew.-% Eastobond (Warenzeichen) FA-252-Polyesterklebstoff in Pulverform zu einem Non-Woven- Gewebe mit einer Dichte von etwa 19 Gramm pro Quadratyard (22,71 Gramm/Quadratmeter) verbunden. Gewebe aus Fasern mit rundem Querschnitt wurden zur Verwendung als Kontrollen durch ein identisches Verfahren hergestellt, mit der Ausnähme, daß die Fasern durch Spinndüsen mit runden Löchern schmelzgesponnen wurden.
Die resultierenden Rund- und spontan benetzbaren Polyester-Fasergewebe wurden der Länge nach in etwa 12 Inch (304,80 mm) breite Stücke längsgeschnitten, welche danach in 24 Inch (609,60 mm) lange Abschnitte geschnitten wurden. Die resultierenden 12 Inch (304,80 mm) breiten mal 24 Inch (609,60 mm) langen Gewebeabschnitte wogen jeweils etwa 4 Gramm. Glycerintriacetat, auch als Triacetin-Geschmacksstoff bezeichnet, wurde entweder in seiner reinen Form oder als Lösung in Ethanol bei 10, 20 oder 50 Gew.-% in nahezu gleichen Mengen sowohl auf Rund- als auch spontan benetzbare Faser-Gewebeabschnitte unter Verwendung einer Aerosol-Sprühvorrichtung aufgetragen. Die Gewebeabschnitte wurden über Nacht luftgetrocknet, um das restliche Ethanol zu entfernen.
Die getrockneten Gewebeabschnitte wurden der Länge nach zu Strohhalmen gezogen, welche etwa 23 mm Kreisumfang bzw. Umfangslinie aufwiesen, und jeder Strohhalm wurde in 21 mm lange Segmente zerschnitten. Die 21 mm langen, mit Rundfasergewebe gefüllten, Strohhalmsegmente enthielten etwa 150 mg an Gewebe und wiesen einen durchschnittlichen Druckabfall von etwa 28 mm Wasser auf, wenn bei einer Luftflußrate von 17,5 cm³/Sekunden gemessen wurde. Die 21 mm langen, mit dem spontan benetzbaren Fasergewebe gefüllten, Strohhalmsegmente enthielten ebenfalls etwa 150 mg Gewebe, aber wiesen einen durchschnittlichen Druckabfall von etwa 55 mm Wasser auf, wenn bei einer Luftflußrate von 17,5 cm³/Sekunde gemessen wurde. Jedes 21mm-Segment enthielt in Abhängigkeit von der Auftragungsrate zwischen 2 und 18 mg Glycerintriacetat.
Die 21 mm langen mit Gewebe gefüllten Strohhalmsegmente wurden dann an 63 mm lange Säulen einer Tabakrnischung angefügt, welche von einer gewöhnlichen King-Size- Haushaltszigarettenmarke abgeschnitten worden waren, und die resultierenden Zigaretten wurden gemäß dem CORESTA-Standardverfahren Nr. 10 mit dem Titel "Machine Smoking of Cigarettes and Determination of Crude and Dry Smoke Condensate" geraucht. Die experimentellen Zigaretten wurden so in Gruppen geraucht, daß ein Glasfaser-Filterkissen verwendet wurde, um das Rauch-Kondensat aus fünf Zigaretten aufzufangen. Jedes Glasfaser-Filterkissen wurde dann mit 15 ml Isopropanol mit 0,4 mg/ml Hexadecan als internem Standard extrahiert. Das in dem Isopropanol-Extrakt des Kondensats aus jedem Glasfaser-kissen vorhandene Glycerintriacetat wurde dann durch Kapillar-Gaschromatographie quantitativ bestimmt.
Die Leistung der Erfindung zur Abgabe von Glycerintriacetat ist in der Figur 1 angegeben. Die berichtete Abgabeeffizienz wird als der Prozentsatz des Geschmacksstoffs, der vor dem Rauchen auf dem mit Fasergewebe gefüllten Strohhalmsegment vorhanden war, welcher durch Rauchen der Experiment-Zigaretten an das Glasfaser-Filterkissen abgegeben wurde, definiert. Der Begriff "4SW" repräsentiert Fasern, die auf ihren Oberflächen zum spontanen Transport von Wasser fähig sind.

Beispiel 15 (Beispiel der Erfindung)

Spontan benetzbare Polyesterfasern wurden aus Polyethylenterephthalat-Polymer gemäß den in Beispiel 1 beschriebenen Verfähren schmelzgesponnen. Der Wert des X-Parameters (wie hier obenstehend definiert) für diese Fasern war etwa 1,7. Ein Garn aus diesen Fasern wurde dann mit einem Denier (kg/m) pro Filament von 10,3 gezogen, bei etwa 180ºC thermofixiert, auf etwa 7 oder 8 etwa Kräuselungen pro Inch (25,4 mm) gekreppt, mit Poly(ethylen)-600- Monolaurat-Gleitmittel geschmiert und in 2 Inch (50,8 mm) lange Stapelfasern geschnitten. Die spontan benetzbaren Stapelfasern wurden mit etwa 20 Gew.-% mittels Kodel (Warenzeichen) 410-Bindefasern aus Polyester vermischt, kardiert und thermisch in ein Non-Woven- Gewebe mit einer Dichte von etwa 35 Gramm pro Quadratyard (41,53 Gramm/Quadratmeter) verklebt. Das resultierende Gewebe wurde dann in 9,4 Inch (238,76 mm) breite Abschnitte längsgeschnitten und in einer Länge von etwa 1000 linearen Yards (914,40 Meter) auf Rollen aufgewickelt.
Rollen des spontan benetzbaren Polyesterfasergewebes wurden auf die folgende Weise zu Filterstäbchen verarbeitet. Eine Eastman-Miniaturfilterstrang-Verarbeitungseinheit wurde angewandt, um das Gewebe von der Rolle abzuwickeln, Glycerintriacetat quantitativ bei jeder der zwei Ziel-Aufbringungsraten auf das Gewebe aufzubringen, und die Zuführgeschwindigkeit des Gewebes in den nächsten Schritt des Verfahrens zu steuern. Danach wurde eine Molins- PM-2-Filterstab-Herstellungsmaschine verwendet, um das Gewebe in stabförmige Zylinder zu falten, welche mit Ecusta 646-Propfumwicklung umhüllt wurden. Die resultierenden Filterstäbchen wurden in 21 mm lange Segmente zerschnitten, welche einen Kreisumfang von 24,5 mm aufiviesen, etwa 178 mg des Non-Woven-Gewebes enthielten, und einen durchschnittlichen Druckabfall von etwa 27 mm Wasser aufwiesen, wenn bei einer Luftflußrate von 17,5 cm³/Sekunde gemessen wurde. In Abhängigkeit von der Aufbringungsrate enthielt jedes Filtersegment entweder 2,4 mg oder 5,6 mg Glycerintriacetat, was, wenn als Prozentsatz des Gesamtflltergewichtes ausgedrückt, Werten von 1,3 bzw. 2,8 Gew.-% entspricht.
Als Vergleich wurden Kontrollfilter mit Geschmackstoffen auf die herkömmliche Weise aus einem aus Estron (Warenzeichen)-Lösung gesponnenen Celluloseacetat-Filterstrang mit einem Denier (kg/m) pro Filament von 3,3, einem Gesamtdenier (kg/m) von 39000, und einem Y- Querschnitt hergestellt. Die 21 mm langen Filtersegmente hatten einen Kreisumfang von 24,5 mm, enthielten 120 mg Filterstrang und wiesen einen durchschnittlichen Druckabfall von etwa 65 mm Wasser auf wenn bei einer Luftflußrate von 17,5 cm³/Sekunde gemessen wurde. Jedes Filtersegment enthielt 10,3 mg Glycerintriacetat, was, wenn dies als Prozentsatz des Gesamtflltergewichtes ausgedrückt wird, einem Gehalt von 7,0 Gew.-% entspricht.
Die spontan benetzbaren Polyesterfasergewebe-Filtersegmente wurden dann in verschließbare Glasgefäße gebracht und über Zeitdauern mit 10, 18, 28, 39, 52, 66 und 82 Tagen, hinweg aufbewahrt. Am Ende jeder Aufbewährungsdauer wurden die Filter an 63 mm lange Säulen einer Tabakmischung angefügt, welche von einer gewöhnlichen King-Size-Haushaltszigarettenmarke abgeschnitten worden waren, und die resultierenden Zigaretten wurden gemäß dem CORESTA-Standardverfahren Nr.10 mit dem Titel "Machine Smoking of Cigarettes and Determination of Crude and Dry Smoke Condensate" geraucht. Die Celluloseacetatkontrollfilter wurden über Zeiträume von 3, 7, 14, 21, 28, 42, 56 und 84 Tagen vor dem Rauchen aufbewahrt.
Sowohl die Experiment- als auch Kontroll-Zigaretten wurden in Gruppen derartig geraucht, daß ein Glasfaser-Filterkissen verwendet wurde, um das Rauch-Kondensat aus 4 Zigaretten aufzufangen. Jedes Glasfaser-Filterkissen wurde dann mit 15 ml Isopropanol mit 0,4 mg/ml Hexadecan als internem Standard extrahiert. Das in dem Extrakt des Kondensats aus jedem Glasfaserkissen vorhandene Glycerintriacetat wurde dann durch Kapillar-Gaschromatographie quantitativ bestimmt.
Die Figur 18 berichtet über die Leistung der Erfindung zur Erreichung von konsistent höheren Abgabeeffizienzen von Glycerintriacetat als bei den Kontrollcelluloseacetatfiltern. Die in Figur 18 berichtete Abgabeeffizienz wird als der Prozentsatz des Glycerintriacetats, das vor dem Rauchen auf dem Filtersegment vorhanden war, welcher durch Rauchen der Experiment- und Kontroll-Zigaretten an das Glasfaser-Filterkissen abgegeben wurde, definiert. Die Figur 2 zeigt, daß die Abgabeeffizienz der spontan benetzbaren Polyesterfasergewebe-Filtersegmente für Glycerintriacetat anfänglich 2- bis 3mal größer und gegen Ende des Experiments 3- bis 4mal größer war als die Abgabeeffizienz der herkömmlichen Celluloseacetat-Filtersegmente. Diese höheren Abgabeeffizienzen erlauben signifikante Verminderungen der Menge des Geschmacksstoffes, die verwendet werden muß, um eine gewünschte Abgabe zu erzielen.
Die Figur 19 berichtet über die Leistung der Erfindung zur Aufrechterhaltung einer konstanten Abgabeeffizienz von Glycerintriacetat über ausgedehnte Aufbewahrungszeiträume. Die in der Figur 3 berichtete Veränderung der Abgabeeffizienz wird als die prozentuale Veränderung der Abgabeeffizienz im Verhältnis zu der Abgabeeffizienz, die von einem frisch hergestellten Filter erwartet wird, definiert. Die Figur 19 zeigt, daß die Abgabeeffizienzen der zwei spontan benetzbaren Polyesterfasergewebe-Filtersegmente für Glycerintriacetat praktisch unabhängig von der Aufbewahrungszeit sind und deshalb eine geringe Veränderung aufzeigen, wohingegen die herkömmlichen Celluloseacetat-Filtersegmente während der von diesem Experiment beanspruchten Zeit fast die Hälfte ihrer bereits geringeren Abgabeeffizienz verlieren.

BEISPIEL 16 (Beispiel der Erfindung)

Spontan benetzbare Polyesterfasern wurden aus Polyethylenterephthalat-Polymer gemäß den in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren schmelzgesponnen. Der Wert des X-Parameters (wie hier obenstehend definiert) für diese Fasern betrug etwa 1,8. Ein Garn dieser Fasern wurde dann bei einem Denier (kg/m) pro Filament von 5,5 gezogen, bei etwa 180ºC thermofixiert, auf etwa 7 oder 8 Kräuselungen pro Inch (25,4 mm) gekreppt und in 2 Inch (50,8 mm) lange Stapelfasern geschnitten. Die resultierenden Stapelfasern wurden kardiert und mit etwa 15 Gew.-% Eastobond FA-252-Polyesterklebstoffpulver zu einem Non-Woven-Gewebe mit einer Dichte von etwa 19 Gramm pro Quadratyard (22,71 Gramm/Quadratmeter) verbunden. Gewebe aus Fasern mit rundem Querschnitt, welche als Kontrollen verwendet werden sollten, wurden durch ein identisches Verfahren hergestellt, mit der Ausnahme, daß die Fasern durch Spinndüsen mit runden Löchern schmelzgesponnen wurden.
Die resultierenden Rundfaser- und spontan benetzbaren Polyesterfaser-Gewebe wurden der Länge nach zu etwa 15 bzw. 12 Inch (381,00 bzw. 304,80 mm) Breite längsgeschnitten. Die Rund-Gewebe wurden zu einer größeren Breite längsgeschnitten, um den Druckabfallen der resultierenden Filter besser zu entsprechen. Selektive Entfernungs-Zusatzstoffe, die entweder aus Glycerintriacetat oder Poly(ethylenglycol)-600 bestanden, wurden unter Verwendung einer Aerosol-Sprühvorrichtung bei einem Gehalt von 7 Gew.-% auf jedes Gewebe aufgetragen. Glycerintriacetat wurde in reiner Form auf die Gewebe aufgetragen, Poly(ethylenglycol)-600 jedoch wurde aufgrund seiner höheren Viskosität als eine 0%ige wäßrige Lösung aufgetragen. Die mit Poly(ethylenglycol)-600 behandelten Gewebe wurden bei 60ºC eine Stunde lang nach dem Aufsprühen in einem Ofen getrocknet, um überschüßiges Wasser zu entfernen. Alle behandelten Gewebe wurden über Nacht lufttrocknen gelassen, um restliche flüchtige Substanzen zu entfernen.
Die getrockneten Gewebeabschnitte wurden der Länge nach zu Strohhalmen gezogen, welche von etwa 23 mm Kreisumfang waren, und jeder Strohhalm wurde in mehrere 21 mm lange Segmente zerschnitten. Auf diese Weise wurden Filter hergestellt, um einen Ziel-Druckabfall von etwa 70 mm Wasser zu erzielen, wenn bei einer Luftflußrate von 17,5 cm³/Sekunde gemessen wurde. Aufgrund der Unterschiede in den relativen Fähigkeiten der Rund- und der 45W-Fasergewebe, einen Druckabfall zu hervorzurufen, enthielten aus diesen zwei Typen von Gewebe hergestellte Filter verschiedene Mengen des beschichteten Substrates. Um den Ziel- Druckabfall zu erreichen, erforderten 21 mm lange Filter etwa 210 mg beschichtetes Rundfaser-PET-Gewebe und etwa 160 mg beschichtetes 45W-Fasergewebe.
Als weiterer Vergleich wurden Strohhalm-Filter ebenfalls aus einem aus Estron-Lösung gesponnenen Celluloseacetat-Filterstrang mit einem Denier (kg/m) pro Filament von 3,3, einem Gesamtdenier (kg/m) von 39 000, und einem Y-Querschnitt hergestellt, welcher entweder mit Glycerintriacetat oder Poly(ethylenglycol)-600 behandelt worden war. Die resultierenden 21 mm langen Filterspitzen hatten einen Kreisumfang von 23 mm, enthielten etwa 130 mg behandelten Celluloseacetat-Filterstrang und wiesen einen durchschnittlichen Druckabfall von etwa 75 mm Wasser auf, wenn bei einer Luftflußrate von 17,5 cm³/Sekunde gemessen wurde. Jedes Filtersegment enthielt zwischen 8 und 9 mg entweder an Glycerintriacetat oder Poly(ethylenglycol)-600, was, wenn als Prozentsatz ausgedruckt, einem Aufbringungs-Gehalt von 7,0 Gew.-% entspricht.
Die 21 mm langen behandelten Strohhalmfilter wurden an 63 mm lange Säulen einer Tabakmischung angefügt, welche von einer gewöhnlichen King-Size-Haushaltszigarettenmarke abgeschnitten worden waren, und die resultierenden Zigaretten wurden gemäß dem CORESTA- Standardverfahren Nr.10 mit dem Titel "Machine Smoking of Cigarettes and Determination of Crude and Dry Smoke Condensate" geraucht. Die Experiment-Zigaretten eines gegebenen Typs wurden so in Gruppen geraucht, daß ein Glasfaser-Filterkissen verwendet wurde, um das Rauch-Kondensat aus 5 Zigaretten aufzufangen. Die selektive Entfernungs-Effizienz der Filter wurde dann durch Messen des in dem Glasfaser-Filterkissen und in den frisch gerauchten Zigarettenfiltem vorhandenen Phenolgehalts bestimmt.
Um das vorhandene Phenol zu messen, wurden sowohl die Glasfaser-Filterkissen als auch die Zigarettenfilter getrennt voneinander mit Diethylether extrahiert, und die resultierenden Extrakte wurden konzentriert, gereinigt und unter Verwendung von Gaschromatographie quantitativ gemessen. Der hier berichtete Prozentsatz der selektiven Phenolentfernung wird als 100 Mal die Menge von Phenol auf den Zigarettenfiltern geteilt durch die Summe der Menge von Phenol auf den Zigarettenfiltem und der Menge von Phenol auf dem Glasfaser-Filterkissen definiert.
Über die Leistung der Erfindung zur selektiven Entfernung von Phenol aus Zigarettenrauch wird in der Tabelle 1 berichtet. In allen Fällen erzeugte die Anwendung von selektiven Entfernungs-Zusatzstoffen, wie Glycerintriacetat und Poly(ethylenglycol)-600 auf 45W-PET- Fasergewebe Filter mit höheren selektiven Entfernungs-Effizienzen für Phenol, als sie erhalten wurden, wenn Rund-PET-Fasergewebe oder Estron-Filterstrang als Filtersubstrate verwendet wurden. Diese überlegene Phenol-Entfernungseffizienz wurde selbst erhalten, obwohl die 45W-PET-Fasergewebe-Filter durchwegs geringere Druckabfälle aufwiesen, als die Filter, welche entweder aus Rund-PET-Fasergewebe oder Estron-Filterstrang hergestellt worden waren, und niedrigere Gewichte besaßen als aus dem Rund-PET-Fasergewebe hergestellte Filter. TABELLE 1 PHENOLENTFERNUNG DURCH FILTER MIT SELEKTIVEN ENTFERNUNGS- ZUSATZSTOFFEN

Claims

1. Kombination, welche folgendes umfaßt:

(A)mindestens eine Faser mit mindestens einer kontinuierlichen Furche, welche fähig ist, Wasser oder n-Decan spontan auf ihrer Oberfläche zu transportieren, wobei die Faser der Gleichung

(1-X cos θa) < 0

genügt, worin

θa der fortschreitende Kontaktwinkel des Wassers oder des n-Decans ist, gemessen auf einem flachen Film, welcher aus dem gleichen Material wie die Faser hergestellt ist und, falls gegeben, die gleiche Oberflächenbehandlung aufweist,

X ein Formfaktor des Faser-Querschnitts ist, der der folgenden Gleichung genügt:

X = Pw / 4r + (π -2)D

worin

Pw der Benetzungsumfang des Querschnitts der Faser ist und r der Radius des Umschreibungskreises ist, welcher den Faserquerschnitt kreisförmig umschreibt, und D die Abmessung der kleineren Symmetrieachse quer durch den Faserquerschnitt ist, und

(B) mindestens ein Tabakmodifikationsmittel.

2. Kombination nach Anspruch 1, worin für die Faser aus Bestandteil (A) 2r/D größer als 1 gilt.

3. Kombination nach Anspruch 1, worin für die Faser aus Bestandteil (A) 2r/D zwischen 1,5 und 5 liegt.

4. Kombination nach Anspruch 1, worin die Faser aus Bestandteil (A) fähig ist, Wasser zu transportieren und der Gleichung

γLA 12π 10&supmin;&sup4;( )-1/2(dpf)1/2 (1 - X cos θa) < -0,3

genügt, worin γLA die Oberflächenspannung von Wasser in Luft in Dyn/cm ist, die Faserdichte in Gramm/cm³ ist und dpf der Denier in kg/m der Einzelfaser ist.

5. Kombination nach Anspruch 1, worin für die Faser aus Bestandteil (A) X größer als 1,2 ist.

6. Kombination nach Anspruch 1, worin für die Faser aus Bestandteil (A) X größer als 2,5 ist.

7. Kombination nach Anspruch 1, worin für die Faser aus Bestandteil (A) X größer als 4 ist.

8. Kombination nach Anspruch 1, worin die Faser aus Bestandteil (A) einen Einzelfaser-Denier (kglm) zwischen 1 und 1 000 aufweist.

9. Kombination nach Anspruch 1, worin die Faser aus Bestandteil (A) einen Einzelfaser-Denier (kg/m) zwischen 5 und 70 aufweist.

10. Kombination nach Anspruch 1, worin die Faser aus Bestandteil (A) aus einem Material besteht, welches aus der aus einem Polyester, Polypropylen, Polyethylen, einem Cellulose ester und einem Nylon bestehenden Gruppe gewählt ist.

11. Kombination nach Anspruch 1, worin die Faser aus Bestandteil (A) aus einem Polyester besteht, auf dem eine Schicht eines hydrophilen Gleitmitteis aufbeschichtet ist.

12. Kombination nach Anspruch 11, worin der Polyester Poly(ethylenterephthalat) ist und das hydrophile Gleitmittel ein Gleitmittel auf Kaliumlaurylphosphat-Basis ist, das 70 Gew.-% Poly(ethylenglycol)-600-monolaurat umfaßt, welches in einem Gehalt von mindestens 0,05 Gew.-% der Gesamtfaser gleichförmig aufgetragen ist.

13. Kombination nach Anspruch 1, worin für die Faser aus Bestandteil (A) die Breite jeder Furche in dem Faserquerschnitt bei jeder Tiefe in der Furche gleich oder geringer ist als die Breite der Furche an ihrer Mündung.

14. Kombination nach Anspruch 1 mit einer Vielzahl von Fasern des Bestandteils (A) in Form von Netzen, kontinuierlichen Strängen und Schnitt-Stapeln.

15. Kombination nach Anspruch 1, worin das Tabakmodifikationsmittel ein hydrophiles Material ist.

16. Kombination nach Anspruch 1, worin das Tabakmodifikationsmittel ein hydrophobes oder hydrophiles Material ist.

17. Kombination nach Anspruch 15 oder 16, worin das Tabakmodifikationsmittel ein Geschmackstoff ist.

18. Kombination nach Anspruch 1, worin der Gehalt des Bestandteils (B) 0,001 bis 100 Prozent, bezogen auf das Gewicht des Bestandteils (A), beträgt.

19. Kombination nach Anspruch 1, worin das Tabakmodifikationsmittel ein wäßriger Tabakextrakt, aromatischer Tabakextrakt, Rum, Cumarin, Honig, Vanille, Wein, Wacholder, Melasse, Ahornsirup, Schokolade, Menthol, Zucker, Vanillin, Süßholzsaft, Anethol, Anis, Kakao, Kakao- und Schokolade-Nebenprodukten, Zucker, Netzmittel, Eugenol, Nelkenöl, Triacetin, Glutamate, Nudeotide, 2-Cyclohexylcyclohexanon, Minzöl, Menthol, Kampher, kampherartige Verbindungen, Mentholderivate oder Nikotin oder seinen Derivaten ist/sind.

20. Kombination nach Anspruch 1, ferner umfassend (C) einen selektiven Entfernungs-Zusatzstoff

21. Kombination nach Anspruch 20, worin der selektive Entfernungs-Zusatzstoff eine Flüssigkeit ist.

22. Kombination nach Anspruch 21, worin die Flüssigkeit aus Polyolen, Estern von Polyolen oder Kombinationen davon besteht.

23. Kombination nach Anspruch 22, worin Polyole und Ester von Polyolen Diethylcitrat, Glycerintriacetat, Triethylenglycoldiacetat, Poly(ethylenglycol)-400 oder -600, Triethylenglycol, Glycerin, destillierte Monglyceride, welche von eßbaren Fetten und Glycerin abgeleitet sind, umfassen.

24. Kombination nach Anspruch 20, worin der selektive Entfernungs-Zusatzstoff ein Feststoff ist.

25. Kombination nach Anspruch 24, worin der Feststoff Salcomin, Zinkoxid, Polyethylenimin, Aktivkohle, Ionenaustauschharze, Zeolithe, Wachse oder Stärken umfaßt.

26. Tabakrauchfilter, umfassend eine Kombination, welche folgendes umfaßt:

(A) eine Vielzahl von Fasern, worin jede Faser aus dieser Vielzahl mindestens eine kontinuierliche Furche aufweist, welche fähig ist, Wasser spontan auf ihrer Oberfläche zu transportieren, wobei die Faser der Gleichung

(1-X cos θa) < 0

genügt, worin

θa der fortschreitende Kontaktwinkel des Wassers ist, gemessen auf einem flachen Film, welcher aus dem gleichen Material wie die Faser hergestellt ist und, falls gegeben, die gleiche Oberflächenbehandlung aufweist,

X ein Formfaktor des Faser-Querschnitts ist, welcher der folgenden Gleichung genügt:

X = Pw / 4r + (π -2)D

worin

Pw der Benetzungsumfang des Querschnitts der Faser ist, und r der Radius des Umschreibungskreises ist, der den Faserquerschnitt kreisförmig umschreibt, und D die Abmessung der kleineren Symmetrieachse quer durch den Faserquerschnitt ist, und

(B) mindestens ein Tabakmodifikationsmittel.

27. Tabakrauchfilter nach Anspruch 26 in im wesentlichen zylindrischer Form mit einer Länge von 5 bis 40 mm und einem Durchmesser von 15 bis 30 mm.

28. Tabakrauchfilter nach Anspruch 26 in im wesentlichen zylindrischer Form mit einer Länge von 10 bis 30 mm und einem Durchmesser von 22 bis 25 mm.

29. Tabakrauchfilter nach Anspruch 26, welcher ein Zigarettenfilter ist.

30. Tabakrauchfilter nach Anspruch 26, der eine Multikomponenten-Konfiguration ist.

31. Tabakrauchfilter nach Anspruch 26, der in einer dualen Konfiguration mit einer herkömmlichen Celluloseacetat-Filterkomponente vorliegt.

32. Zigarette, umfassend den Tabakrauchfilter der Ansprüche 26 bis 31.