DK152003B - Filterelement til tobaksprodukter - Google Patents

Description

DK 152003 B

Opfindelsen angår et filterelement til tobaksprodukter af den i hovedkravets indledning omtalte art, især til tobaksrøgfiltre for cigaretter, men opfindelsen er dog ikke indskrænket til dette ene anvendelsesformål. Opfindelsen har til formål at tilvejebringe et filter, ved hjælp af hvilket der ved enkle og praktiske foranstaltninger opnås en stor reduktion af røgbestanddele af lavere molekylvægt, især kulmonoxid, samt en reduktion af partikelformede bestanddele, som f. eks. tjære.

Den foreligggende opfindelse angår et filterelement til tobaksprodukter omfattende et i hovedsagen cylindrisk legeme, som er ejendommeligt ved det, der er angivet i den kendetegnende del af krav 1.

DK 152003 B

2

Ved hjælp af et sådant filterelement bliver røgbestanddele med lavere molekylvægt reduceret på grund af en udad gående diffusion fra noten eller noterne gennem det omsluttende materi- ! ale, der f. eks. kan bestå af papir. På samme tid reduceres afgivelsen af tungere bestanddele under forbrændingsprocessen, idet der sker en indtrængning af luft gennem det omsluttende materiale og ind i noten eller noterne.

Legemet består af et filtermateriale, der er i stand til at fjerne partikelformede bestanddele fra røgen under dennes pas-sage gennem filterelementet. Fjernelsen af de tungere bestanddele kan forøges ved, at man lader røgen passere gennem dele af legemet. En fjernelse af lettere bestanddele kan også forøges.

Med fordel strækker noten eller noterne sig fra opstrøms endefladen af legemet til et punkt, der er beliggende et kort stykke fra ned-strøms endeoverfladen af legemet. Noten eller noterne kan udmunde i et rum, der er beliggende i legemet nær dettes nedstrømsende, og dette rum kan f.eks. udgøres af en ringformet not i legemet.

Med fordel er det nævnte rum da adskilt fra den nedstrøms endeoverflade af legemet ved hjælp af en ikke not-forsynet endedel, der er fremstillet af et røgfiltermateriale i legemet. Med denne udførelsesform af elementet vil der finde en filtrering sted i to hovedtrin, når røgen passerer langs elementet: for det første vil kulmonoxid, idet røgen passerer langs den skrueformede not eller noter, diffundere i udadgående retning gennem det omsluttende materiale, medens luft vil trænge ind i indadgående retning. For det andet vil røgen passere fra nævnte rum og gennem den nævnte ikke not-forsynede del, der f.eks. kan være fremstillet af celluloseacetat eller af et andet termoplastisk filtermateriale eller af papir, og herved fjernes partikelformede bestanddele fra røgen.

Det nævnte legeme kan før noterne udarbejdes være omsluttet på kendt måde, men det ydre omsluttende materiale er ikke forsynet med noter. Det udvendigt omsluttende materiale, eller hvis et mundstykkemateriale også anvendes, kombinationen af et udvendigt omsluttende materiale og et mundstykkemateriale, skal være af en sådan porøsitet, at der kan finde en udadgående diffusion sted fra noten eller noterne og ud i atmosfæren. I nogle tilfælde kan der 3

DK 152003 B

også foregå en diffusion ind i legemet. Et passende porøsitetsområde for det nævnte udvendige omsluttende materiale eller for kombinationen af dette materiale og mundstykkematerialet, hvis dette benyttes, kan ligge mellem 500 og 15.000 cm3/min/102/ 10 cm ^0.

Opfindelsen skal i det følgende nærmere beskrives med henvisning til tegningen, der viser en del af en filtercigaret med visse elementer delvis fjernet.

Cigaretten omfatter en stang tobak 1 og et filter 2. Filteret 2 omfatter et generelt cylindrisk element 3, eller en propdel, af celluloseacetat, hvilket element 3 er tæt .omsluttet af et porøst papiromslag 4. Tobaksstangen 1 er omsluttet i et cigaretpapir· 5, og stangen 1 og filteret 2 er forbundet ved hjælp af et porøst mundstykkebånd 6. Det sidstnævnte bånd behøver ikke som vist, at strække sig i den fulde længde af elementet 3. Det kan evt. helt undværes, i hvilket tilfælde der anvendes et kort bånd, der på enkel måde tjener til at forbinde stangen 1 med filterelementet 3.

En skrueformet not 7 med kvadratisk tværsnit strækker sig på periferioverfladen af elementet 3 fra den mod tobaksstangen vendende endeflade 8 på elementet over en stor del af længden af dette element til en ringformet not 9, der er beliggende i et plan vinkelret på elementets akse. Den resterende del 10 af elementet 3 er ikke notforsynet og er af sædvanlig cylindrisk form.

Når cigaretten ryges passerer tobaksrøg fra tobaksstangen 1 (som vist ved pile på tegningen) langs den skrueformede not 7 ind i noten 9, der virker som en røgfordelende not, og herfra gennem delen 10 på filterelementet 3. Når røgen under rygningen passerer langs noten 7 vil røgkomponenter med lav molekylvægt, f.eks. kul-monoxid, diffundere i udadgående retning gennem omslaget 4 og mundstykkebåndet 6, medens luft trænger ind i indadgående retning. Når røgen derefter passerer gennem delen 10 på elementet 3 fjernes partikelformede bestanddele af røgen, f.eks. tunge bestanddele som tjære.

4

DK 152003B

Ved denne udførelsesform for opfindelsen bliver endeoverfladen 8 af elementet 3 og overfladerne af noten 7 ikke aftætnet. En lille del af røgstrømmen vil passere ind i elementet 3 i retning mod delen 10, og dette resulterer også i en fjernelse af partikelformede bestanddele samt en lille del af gasserne med lav molekylvægt. Hvis de nævnte flader forsegles, skal dette fortrinsvis kun ske delvis.

I stedet for den plane endeoverflade 8 kan filterelementet 3 være forsynet med en konisk ende med spidsen pegende i opstrøms retning. I dette tilfælde kan enden være i det mindste delvis forseglet. En sådan konisk form og/eller en forsegling kan tjene til at styre røgen ind i den skrueformede not.

Mere end en skrueformet not kan være arrangeret efter ønske, f.eks. kan der være arrangeret en to-gænget skruenot.

Et andet filtermateriale end celluloseacetat, f.eks. et andet termoplastisk filtermateriale eller papir kan benyttes til elementet 3. Partikelformet kul eller et andet absorberende materiale kan være inkorporeret i filterelementets materiale.

Et notforsynet filterelement f.eks. elementet 3 kan f.eks. fremstilles ved den fremgangsmåde, der er beskrevet i ansøgernes engelske patentansøgning nr. 10.774/76. Ifølge denne fremgangsmåde passerer en cylindrisk stang af filtermateriale i en retning på tværs af stangens længdeakse forbi et eller flere opvarmede og udragende dele, ved hjælp af hvilke noter udformes i stangen, der i mellemtiden drejes om sin akse. Udformningen af noten eller noterne finder sted under indvirkning af varme og tryk. For en skrueformet not som f.eks. 7 vil formningsdelen være anbragt i en vis vinkel i forhold til stangen, og ingen relativ aksial bevægelse finder sted mellem stangen og den formende del. En ringformet i not som f.eks. 9 udformes af en anden formedel. Hvis en delvis j eller fuldstændig overfladetætningseffekt ønskes kan opvarmningen j af delen eller de dele af formedelen, der producerer overfladen eller

DK 152003B

5 de flader, der skal tætnes, foretages således, at filtermaterialet lokalt bringes til en så stor temperatur, at der opstår en overfladisk smeltning af dette.

Der er blevet gennemført forsøg, som illustrerer den opnåede reduktion af CO og total partikelformet materiale. Ved disse forsøg er der blevet benyttet et cylindrisk filterelement, der havde en længde på 20 mm, og som langs sin perifere overflade over sin hele længde var forsynet med en skrueformet not af kvadratisk tværsnit, i hovedsagen som den udførelsesform, der er vist på tegningen, men uden endedelen og uden mundstykkebåndet 6, idet formålet har været at illustrere virkningen af den skrueformede not 7 og det porøse omslag 4 alene. Noten havde en bredde af 3 mm og en stigning på 6 mm. Stigningsvinklen var således ca. 10°.

Forsøgene blev inddelt i tre grupper:

Gruppe I

De cylindriske elementer, der var udformet af celluloseacetat, blev omsluttet i et antal papirer af forskellige porøsitetsværdier, af hvilke nogle af papirerne var naturligt porøst papir og andre papirer var elektrostatisk perforerede papirer.

Tobaksrøg blev drevet gennem hvert omsluttet element fra en stang tobak, der blev røget under standardbetingelser, d.v.s. et sug pr. minut ved 35 cnr volumen og to sekunders pause. Tilsvarende cigaretter, der blot ikke var forsynet med filter, blev røget under de samme betingelser som en prøvekontrol. Resultaterne af gruppe I

forsøgene er vist i nedenstående tabel I. For alle gruppers ved- -z. 2 kommende udtrykkes porøsiteterne i enheder af cm^ pr. 10 cm luftstrøm pr. 100 mm vandsøjle pr. minut: 6

DK 152003B

TABEL I

-f papirporøsitet CO reduktion, total partikelformet vægtpct. materialereduktion, vægtpct.

naturlig (1. 000 20 39 porøs (5. 000 46 56 elektrosta- (1. 200 52 64 tisk (3-000 58 70 perforeret (10.000 78 | 86

Gruppe II

Gruppe II forsøgene var identiske med de første to forsøg i gruppe I itied den undtagelse, at -endeoverfladerne 8 på cellu-loseacetatelementerne delvis var aftætnet ved tilførsel på disse overflader af en opløsning af celluloseacetat i acetone. Resultaterne af disse forsøg er angivet i nedenstående tabel II.

TABEL II

papirporøsitet CO reduktion, total partikelformet vægtpct. materialereduktion, vægtpct.

naturlig (l. 000 21 42 porøs (5.000 41 54

Gruppe III

For at opnå resultater for elementer med endeoverflader 8 samt overflader af de skrueformede noter 7, der er fuldstændigt uigennemtrængelige for tobaksrøg, blev der udført forsøg svarende til gruppe I, men med elementerne udformet af PerspexResultaterne er givet i nedenstående tabel III.

7

DK 152003 B

TABEL III

papirporøsitet CO reduktion, total partikelformet vægtpct. materialereduktion, vægtpct.

naturlig (1.000 19 23 porøs (5-000 39 38 elektro- (1.200 35 56 statisk (3.OOO 44 62 perfore-(10.000 65 66 ret _!_____

Som resultaterne i de tre tabeller viser forøges kuliltereduktionen med stigende porøsitetsværdi af papiret. Elektrostatisk perforeret papir gav en højere CO reduktion end tilfældet var med naturligt porøse papirer. Disse observationer holder også stik med hensyn til reduktionsgraden af det totale partikelformede materiale.

Det fremgår af tabellerne I og III, at der blev en særdeles god reduktion og total partikelformet materiale med elektrostatisk perforeret papir med en porøsitetsværdi på ca. 10-000. Endnu bedre reduktioner af CO og total partikelformet materiale kan muligvis opnås ved at benytte papirer med endnu højere porøsitetsværdier, men reduktionsforøgelsen ved en given porøsitetsforøgelse vil formentlig aftage med stigende porøsitetsværdier. Ved meget høje porøsitetsværdier kan det endvidere være vanskeligt eller umuligt at opretholde forbrændingsprocessen i en cigaret.

Ved sammenligning af resultaterne af tabel II med tabel I ses det, at den delvise aftætning af tobaksendeoverfladerne af celluloseacetatelementerne har en minimal effekt på reduktionerne af CO og total partikelformet materiale. En sammenligning mellem resultaterne i tabel III og tabel I viser imidlertid, specielt med hensyn til det elektrostatisk perforerede papir, at en total aftætning af endeoverfladerne 8 og noterne i elementerne fører til betydeligt mindre reduktioner af CO og total partikelformet materiale.

Claims (7)

1. Filterelement til tobaksprodukter omfattende et i hovedsagen cylindrisk legeme (3), der består af et filtermateriale, der er i stand til at fjerne partikelformede bestanddele fra røgen under dennes passage gennem filterelementet, kendetegnet ved, at legemet (3) har i det mindste én i sin periferioverflade anbragt skrueformet not (7), som står i forbindelse med en tobaksstav (1) og modtager røg derfra, og at legemet (3) er tæt omsluttet af et materiale (4, 6), der er gennem-trængeligt for gasformige bestanddele af røgen og udviser en porøsitet på mindst 500 cm3/10 cm2 luftstrøm/100 mm I^O/minut, hvorved røgens gasformige bestanddele reduceres ved diffusion gennem det omsluttende materiale under røgens passage langs noten eller noterne.

2. Filterelement ifølge krav 1, kendetegnet ved, at noten eller noterne (7) strækker sig fra opstrømsenden (8) af legemet (3) til et punkt kort før nedstrømsenden af dette.

3. Filterelement ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at noten eller noterne (7) i nedstrømsenden udmunder i et rum (9), der er beliggende i legemet (3) nær dettes nedstrøms-ende.

4. Filterelement ifølge krav 3, kendetegnet ved, at det nævnte rum (9) udgøres af en perifer ringformet not, der er udformet i legemet (3).

5. Filterelement ifølge krav 3 eller 4, kendetegnet ved, at det nævnte rum (9) er adskilt fra nedstrømsenden af legemet (3) ved en ikke med not forsynet endedel (10), der er fremstillet af et røgfiltermateriale. DK 152003B / 9 ^ '

6. Filterelement ifølge krav 1-5, kendetegnet ved, at de overflader, der afgrænser noten eller noterne (7) i legemet (3), er delvis forseglet mod indtrængning af røg fra noten eller noterne ind i legemet.

7. Filterelement ifølge krav 1-6, kendetegnet ved, at den opstrøms endeoverflade (8) af legemet (3) helt eller delvis er forseglet mod indtrængning af røg i legemet.