DK150632B - Cigaret med ventileret filtermundstykke - Google Patents

Description

150532 o

Den foreliggende opfindelse angår en cigaret med ventileret filtermundstykke med et porøst mundstykkeomslag oven over et ligeledes porøst filterelementomsvøb, idet omslag og omsvøb er klæbet sammen undtagen i områder 5 til ventilation.

Ventilerede Cigaretter hvor et flertal af perforeringer er anbragt enten i mundstykkepapiret, der omgiver filteret, eller i selve cigaretten er kendt. Typiske eksempler på sådanne cigaretter findes i USA patentskrif-10 terne 2.988.088, 2.980.116 og 3.410.274. Perforeringer er et middel til at fortynde den røg, der suges gennem cigaretten, med den omgivende luft, hvilket giver en køligere, mindre skarpt smagende cigaret. Man har ligeledes erkendt, at luftfortyndingen formindsker afgivelsen af samlet fin-15 delt materiale og gasformige bestanddele i røgen.

Luftfortyndingen eller afdæmpningen af hovedstrømmen af cigaretrøgen gennem filtermundstykket er blevet en yderst populær og i vide kredse accepteret metode til nedsættelse af indholdet af cigaretters røgbestanddele. Når 20 det drejer sig om cigaretter med filtermundstykke med perforeret mundstykkeomslag, er det praksis, at perforeringerne er anbragt i et mønster af en eller flere perifere linier omkring mundstykkeomslaget, så at hullerne er anbragt enten direkte over filteret eller ved forbindelsen mellem fil-25 teret og tobakssøjlen. Når perforeringerne er anbragt spredt på filteret, er selve filterelementet omhyllet af et porøst, luftgennemtrængeligt filterelementomsvøb, hvorved luft får lov at komme ind i filteret gennem mundstykkeomslagets perforeringer og det porøse filterelementomsvøb, hvor den bian-30 des med røgen. I sådanne tilfælde er mundstykkeomslaget og filterelementomsvøbet klæbet sammen på de op til hinanden liggende flader undtagen på det perforerede område, som er uden klæbestof for at forhindre tilstopning af både mundstykkeomslagets perforeringer og det porøse filterelement-35 omsvøb. Den gængse måde at sørge for luftfortyndingsvirkningen med et perforeret mundstykkeomslag er ved anvendel- 2 150632 o se af et makroperforeret mundstykkeomslag, der har synlige forholdsvis store huller. I reglen udstanses hullerne i papiret ved mekanisk at perforere mundstykkeomslagets papir, før cigaretten fremstillesj men tysk offentliggørelsesskrift 5 nr. 25 31 285 omtaler dog elektrostatisk perforeret mundstykkeomslagspapir med huller af uensartet størrelse med indbyrdes tilfældig afstand. Mundstykkeomslagspapir, der er således mekanisk perforeret, har et bånd af en eller flere linier med adskilte perforeringer, der er synlige med 10 det blotte øje.

Der er ligeledes kendt at anvende et ensartet porøst mundstykkeomslag oven over et porøst filterelement-omsvøb for at få luftventilering af cigaretrøgens hovedstrøm som omtalt i USA-patentskrift nr. 3.805.800. I en så-

i R

dan konstruktion limes det porøse mundstykkeomslag og fil-terlementomsvøbet sammen på disses sammenstødende flader med i det mindst ét ventileret område, der ikke limes, for at få et porøst område, hvor luften kan komme ind i cigaretrøgens hovedstrøm, hvorved man opnår den ønskede ventila- 20 tion.

Medens de kendte ventilerede cigaretter reducerer afgivelsen af samlede findelte og gasformige bestanddele i cigaretrøgen, giver disse ikke den grad af selektiv reduktion, der er ønskelig, med hensyn til nogle af de mest u-25 ønskede bestanddele i cigaretrøg såsom carbonmonoxid. Desuden har de en tendens til at reducere nikotinafgivelsen på samme måde som andre bestanddele, således at nikotinniveauet ved den maksimale samlede reduktion, der kan opnås, reduceres drastisk i røgen. I betragtning af den øgede pub-30 likumsinteresse for den mængde carbonmonoxid, der er tilstede i cigaretrøg, har denne bestanddel fået øget betydning for industrien. Den foreliggende opfindelse frembyder den samme mulighed som hos makroperforerede eller ultraop- røse mundstykkeomslag til at opnå luftfortynding ved filte-35 ret, medens man samtidig sikrer den hidtil uopnåelige selektive reduktion af carbonmonoxid uden for stor reduktion

O

3 150832 af nicotinmængden i cigaretrøgen.

Cigaretten med ventileret filtermundstykke ifølge den foreliggende opfindelse omfatter et filter omhyllet med et porøst, ensartet luftgennemtrængeligt filterelement- 5 omsvøb indesluttet i et mikroperforeret mundstykkeomslag med en zone af perforeringer anbragt perifert omkring cigarettens mundstykke, idet både mundstykkeomslaget og filter elementomsvøbet er klæbet sammen med et klæbestof på sammenstødende flader: med undtagelse af den zone på mund-10 stykkeomslaget, der er perforeret. Der er to kritiske elementer ved cigaretten ifølge opfindelsen, hvis kombination giver de epokegørende resultater, der er opnået med hensyn til indholdet af bestanddele i røgens hovedstrøm. For det første skal størrelsen af mikroperforeringerne i mundstyk-15 keomslaget være således, at hver perforering har et frit o hulareal, der er mindre end 0,01 mm , og for det andet skal det ensartet luftgennemtrængelige filterelementomsvøbs porøsitet være mindst 300 Filtrona og ikke støre end 4000 Fil-trona luftpermeabilitetsenheder. I overensstemmelse hermed 20 er cigaretten ifølge opfindelsen ejendommelig ved, at det ensartede porøse omsvøb har en Filtrona luftpermeabilitet fra 300 til 4000 enheder, og at mundstykkeomslaget, der omgiver det omhyllede filter, er forsynet med en zone af mi- kroperforeringer, hvor gennemsnitsstørrelsen af hver per- 25 2 forering er mindre end 0,01 mm med hensyn til arealet af det frie hul, idet omsvøbet og omslaget er klæbet sammen på de sammenstødende flader undtagen på området med mikro- perforeringer.

Det har herved overraskende vist sig, at når de to 30 ovenstående elementer indgår i konstruktionen af en filtercigaret, opnås en meget selektiv reduktion af carbomon-oxidindholdet i forhold til de øvrige bestanddele i røgens hovedstrøm uden tilsvarende reduktion af nikotinindholdet.

Som udtrykket anvendes her, betyder Filtronaluftper-35 meabilitet den mængde luft, der flyder gennem et bestemt a-real papir pr. tidsenhed ved et konstant trykfald i overensstemmelse med følgende ligning:

O

4 150632 3 2

Filtronaluftpermeabilitet = cm luft/min/cm papir/10 cm vandsøjle Således betyder en filtronaluftpermeabilitet på 3000, at 5 3 2 3000 cm luft strømmer gennem 1 cm papir på 1 minut ved et returtryk på 10 cm vandsøjle.

Til yderligere illustration af opfindelsen tjener tegningen, hvor fig. 1 i perspektiv viser en cigaret, der er kon-10 strueret i overensstemmelse med den foreliggende opfindelse.

Figuren viser en cigaret, der som helhed er betegnet 10, og som har en tobakssøjle 11 omhyllet af gængs cigaretpapir 12. Grænsende op til tobakssøjlen 11's ende er et filter 13, der kan omfatte alle gængs anvendte ci- 15 garetfiltermedier såsom celluloseacetatfiber, papir, syntetiske polymerskumtyper etc. Filteret 13 er omsluttet af et ensartet porøst filterelementomsvøb 14 og derefter indelukket i mundstykkeomslaget 15, af hvilket en kort del o-verlapper cigaretpapiret 12 for at fastgøre filterdelen til 20 cigaretpapiret, der omgiver tobakssøjlen. Ifølge opfindelsen har mundstykkeomslaget 15 et flertal af mikroperforeringer 16 i det mindste i en zone eller et bånd af linier anbragt perifert omkring cigarettens mundstykke. Gennemsnitsstør- 2 reisen af hver perforering 16 er mindre end 0,01 mm med 25 hensyn til arealet af det frie hul, og selv om de er afbildet som prikker på tegningen af hensyn til illustrationen, er huller med en sådan mikrostørrelse usynlige med det blotte øje. Perforerede mundstykker med huller af ringe og nøjagtig størrelser er det først fornylig blevet muligt at 30 fremstille ved anvendelse af en perforeringsteknik ved hjælp af elektrisk gnistudladning. Et typisk apparat, der kan anvendes til fremstilling af sådanne perforerede mundstykkeomslagspapir, er beskrevet i USA-patentskrift nr.

4.029.938.

35 ,

Den anden kritiske faktor ved cigaretopbygningen i- følge den foreliggende opfindelse er det ensartet porøse 5 150532

O

filterelementomsvøbs luftpermeabilitet, der skal ligge i området 300-4000 Filtrona luftpermeabilitetsenheder. Således giver kombinationen af porøst filterelementomsvøb med en sådan luftpermeabilitet sammen med det mikroper-5 forerede mundstykkeomslag en overraskende maksimal selektiv reduktion af indholdet af carbonmonoxid ved cigaretter konstrueret ifølge opfindelsen. Selv om det hidtil har været kendt, at luftfortyndings- eller ventileringssystemer har en tendens til at reducere visse komponenter me-10 re end andre i cigaretrøg, har det først nu vist sig, at forholdet mellem mundstykkeperforeringernes hulstørrelse og filterelementomsvøbets luftpermeabilitet tilsammen er kritiske for maksimal selektivitet, og at en sådan kombination vil kunne medføre en hidtil uopnåelig reduktion af 15 carbonmonoxidindholdet med kun minimal reduktion af nikotinindholdet. Anvendelse af den kritiske kombination af mundstykkeomslag og filterelementomsvøb resulterer i reduktion af carbonmonoxid, der er mindst tre gange større end nikrotinreduktionen. En sådan relativ reduktion af 20 carbonmonoxid i forhold til nikotin kaldes selektivitetsforholdet, der her defineres som procentvis reduktion af car-bononoxid divideret med den procentvise reduktion af nikotin. Med cigaretter ifølge opfindelsen kan opnås selektivitetsforhold på mindst 3 og fortrinsvis 5 eller mere. Der 25 er opnået selektivitetsforhold helt op til ca. 12 ved forskellige af de i underkravene omtalte foretrukne udførelsesformer.

Til yderligere forståelse af opfindelsen anføres følgende repræsentative eksempel.

30

Eksempel

Tobakssøjler af en i handelen værende tobaksblanding omhylles med gængs cigaretpapir og skæres i længder på 7 cm, og vægten vælges -2% af portionens gennemsnits-35 vægt. Søjlerne forsynes med et mundstykke af 25 mm filterelementer af celluloseacetatblår separat omgivet af flere

O

6 150632 ensartet porøse filterelementomsvøb med Filtronaluftper-meabilitetsværdier, som er repræsentative for de omsvøb, der fås i handelen. Hvert omhyllet filterelement fastgøres derefter til en tobakssøjle ved hjælp af mikroperforeret 5 mundstykkeomslag, og de med mundstykke forsynede cigaretter konditioneres ved 22°C og 62% relativ fugtighed før rygning. De perforerede mundstykkeomslag, der anvendes, fremstilles på en elektrostatisk perforator, der perforerer papiret ved højspændingsudladning. Perforeringerne anbrin-10 ges i et enkelt bånd af adskilte linier, der støder op til linier centreret ca. 1 mm fra hinanden inden for båndet og anbragt rundt om filtermundstykkets omkreds. Mundstykkeomslaget er 30 mm bredt med båndet af perforeringer anbragt ca. 10 mm fra mundstykkets kant op til tobakssøjlen. Der be-15 dømmes to serier af perforerede mundstykker kombineret med forskellige porøse filterelementomsvøb, hvoraf den ene serie indeholder 4 rækker perforeringer pr. bånd og den anden 10 rækker perforeringer pr. bånd, og hvor det gennemsnitlige frie hulareal i hver perforering i begge serier er 20 2 mindre ned 0,01 mm . Det perforerede område på sådant mundstykkeomslagspapir udviser karakteristisk en porøsitet på 1000-1400 Filtrona luftpermeabilitetsenheder. Det mikroper-forerede mundstykkeomslag og de omsvøbte filterelementer klæbes sammen på de tilstødende flader undtagen på den 25 perforerede zone, der holdes fri for klæbestof. Bredden af området uden klæbestof er 1 mm bredere end perforeringsbåndet. Identiske kontrolcigaretter fremstilles ved anvendelse af samme tobakssøjle og celluloseacetatfilter med undtagelse af, at filterelementet omsvøbes med ikke-po-30 røst filterelementomsvøb og samles med tobakssøjlen med ikke-perforeret og ikke-porøst mundstykkeomslag forsynet med klæbestof overalt på de sammenstødende flader.

Prøvecigaretter fra hver serie og en kontrolcigaret ryges på en automatisk rygemaskine i overensstemmel-35 se med FTC-metoder, hvor den røg, der opnas i hvert drag, opsamles og indholdet af de forskellige røgbestanddele be-

O

7 150632 stemmes ved hjælp af gængse metoder. Reduktion af de forskellige komponenter bestemmes i forhold til indholdet, der fås fra kontrolcigaretterne, der ikke udviser nogen målelige luftfortyndingsfænomener. Resultaterne er som 5 vist nedenfor: 150632 8 ι β i β •Η · ·Η ·Η 1 Ή > Λ -Ρ > Λ -Ρ •HPOooomr-~<y> -ΗΡΟοοσιΓΊιΗ

4J ο ,¾ oroooor^ -POr^ovocNimH

Μ-ί -ιΗ ' 1 ‘ k -Η 1·1·1·1·1 (DtiiS οο^ΗΝΝ φιοβσι^οιηοΜ£Μ Η +J \ Η Η -Ρ \ φ φ Ο Φ Φ Ο W -Ρ Ο C0 -Ρ Ο β β •ηί Ή -Ρ -Ρ omoo^oHn Or^or^cnm G Μ ^ ro β^ΗΗη·^ Ο -Η Ο ·Η •Η S ·Η 2 Ρ -Ρ Μ % β β τ! α) Φ Φ Μ ιη ^ ο η γί φ Μ co η ω ^ η

Μ fy ίΝ| (Ί Cl W ΙΟ ^ S) Μ <Φ «Φ ΰ VO

•η ·π • Εη · Β φ Φ ε ε ΟοΗΗιηοι ο eo co ο Η cn ο\ο υ "sj1 m r"~ oo σι ο\ο υ U5 νο σι σι m

II II

Ρ Η Λ Ρ Η Λ φ ·Η ·& Η Φ ·Η ©.

Η & m > Η Οι 4-1 > +J ω -Ρ ω Η 4-1 ·Η S Η 4-1 ·Η £ί φ β Ο Ο Ο Ο Ο Ο φβ Ο ,βΗ-Ρ-Ρ ^ΟΟΟΟ ,βΗ-Ρ-ΡΟΟΟΟΟ Φ φ β ro ο ο lo ο Φ φβ-^οοοο Ε-) αϊ Ρ-> Φ Η ρο Η ο Επίβ-Ρω^οοιηο β ·Η g CM ^ β -Η ε ΗΠΗΟ

Ο Η Φ Ο Η φ CM

Ρ Ή Η Ρ -Ρ Η +1 ,β Φ +3 Λ Φ Η φ Ρ Η φ Ρ •Η φ φ ·Η φ Φ ΙΡ ε -Ρ Pc1 S -Ρ · Γ-Η η ι ω ι φ ο ε ο ε ΙΗ οφ Ο 4-1 «Φ Ο Ρ Ο) φ Ρ (¾ φ φ Μ Φ Μ ft Ρ Μ · Ο,Ρ^ΟΟΟΟΟ φ J>^ •^ί1 -^ί1 φ ι—I >—I <—I >—I '—ι ρ tn +) ρ t n -Ρ Φ β ω Φ β ω Μ ·Ρ -d ,¾ ·Ρ Ό Λ! Ρ β Λ| Ρ ζ tø φ β tø Φ β Ρπ ρ ε « ρ ε

O

9 150632

Som det fremgår af ovenstående tabeller, stiger reduktionerne af carbonmonoxid, tør tjære og nikotin, både når det drejer sig om serien med 4 rækker pr. bånd og med 10 rækker pr. bånd, betydeligt med stigende luftpermeabili- 5 tet i det porøse filterelementomsvøb. Men begge serier udviser betydlig selektiv reduktion af carbonmonoxid og nominel reduktion af nikotin ved lavere permeabiliteter for filterelementomsvøbet. Således reduceres i den første serie carbonmonoxid 71% med en luftpermeabilitet i filterele-10 mentomsvøbet på 3000, hvorimod nikotinen kun reduceres 6%, hvilket resulterer i et selektivitetsforhold på 11,83%. På lignende måde reduceres i anden serie carbonmonoxid 90% med en luftpermeabilitet i filterelementomsvøbet på 3000 og nikotin kun 17%, hvilket giver et selektivtetsforhold på 15 5,29. Når filterelementomsvøbets luftpermeabilitet er 21500 eller mere, forekommer der stadig en vis ekstra reduktion af carbonmonoxid, men nikotinreduktionen forøges betydeligt, og selektivitetsforholdet falder til ca. 2,00.

Det fremgår således, at begge serier mundstykkeomslag viser 20 en ekstraordinær og pludselig ændring med hensyn til car- bonmonoxidselektivitet mellem luftpermeabiliteter for det porøse filterelementomsvøb på 3000 og 21500, og at filter- elementomsvøbets luftpermeabilitet har et maksimum på ca.

4000, hvis der skal opnås et selektivitetsforhold på mere 25 end 3. Det er overraskende, når det nu har vist sig, at når der anvendes et mikroperforeret mundstykkeomslag sammen med filterelementomsvøb med lav eller middel luftpermeabilitet, opnås der maksimal carbonmonoxidselektivitet med kun moderate nikotinreduktioner, hvorimod filterele-30 mentomsvøb med stor luftpermeabilitet kun udviser ringe selektivitet, men maksimale reduktioner af de samlede komponenter .

Betydelig specifik reduktion af carbonmonoxidkompo- nenten i cigaretrøg kan opnås ved hjælp af et luftfortyn-35 dingsfiltersystem, der fremstilles af forskellige kombinationer af porøse filterelementomsvøb og elektrostatisk mi- 150S32 o ίο kroperforerede mundstykkeomslag ifølge den foreliggende opfindelse. Mikroperforerede mundstykkeomslag kombineret med porøse filterelementomsvøb med middel til lav luftperme-abilitet giver stærkt selektive reduktioner af røgkompo-5 nenterne med stor nøjagtighed, hvilket hidtil ikke har været muligt. Selv om den foreliggende opfindelse er blevet beskrevet i forbindelse med foretrukne udførelsesformer og eksempler, skal disse kun tjene til belysning af opfindelsen, og det vil være indlysende, at der kan anvendes man-10 ge variationer uden derfor at afvige fra opfindelsens ånd og omfang.