EP0254004A2 - Ventilierte Zigarette - Google Patents

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EP0254004A2
EP0254004A2 EP87108239A EP87108239A EP0254004A2 EP 0254004 A2 EP0254004 A2 EP 0254004A2 EP 87108239 A EP87108239 A EP 87108239A EP 87108239 A EP87108239 A EP 87108239A EP 0254004 A2 EP0254004 A2 EP 0254004A2
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Dieter Dr.Rer.Nat Dipl.-Chem. Imbery
Eberhard Dipl.-Chem. Teufel
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Rhodia AG
Rhone Poulenc Rhodia AG
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    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24D—CIGARS; CIGARETTES; TOBACCO SMOKE FILTERS; MOUTHPIECES FOR CIGARS OR CIGARETTES; MANUFACTURE OF TOBACCO SMOKE FILTERS OR MOUTHPIECES
    • A24D3/00—Tobacco smoke filters, e.g. filter-tips, filtering inserts; Filters specially adapted for simulated smoking devices; Mouthpieces for cigars or cigarettes
    • A24D3/06—Use of materials for tobacco smoke filters
    • A24D3/08—Use of materials for tobacco smoke filters of organic materials as carrier or major constituent
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24D—CIGARS; CIGARETTES; TOBACCO SMOKE FILTERS; MOUTHPIECES FOR CIGARS OR CIGARETTES; MANUFACTURE OF TOBACCO SMOKE FILTERS OR MOUTHPIECES
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    • A24D3/04—Tobacco smoke filters characterised by their shape or structure
    • A24D3/043—Tobacco smoke filters characterised by their shape or structure with ventilation means, e.g. air dilution

Definitions

  • the invention relates to a ventilated cigarette, the mouthpiece zone of which consists of tobacco or a filter or a hollow mouthpiece and there contains at least one ventilation zone in the casing or wall.
  • a ventilated cigarette is described in US Pat. No. 3,526,904, in which a meltable polymer film covers parts of the ventilation zone on the tobacco rod; after the polymer film has melted - due to the approaching glowing zone - there is an increase in strand ventilation.
  • the invention has for its object to provide a ventilated cigarette, which has a mouthpiece zone made of tobacco or a filter or a hollow mouthpiece, the degree of ventilation of which increases during smoking, in order to equalize the smoke yield and taste and thus reduce the overall smoke values to achieve both in the particle and in the gas phase.
  • a filter for tobacco smoke which is composed of several filter elements, at least one of the filter elements consisting entirely of non-crimped fibers made of thermoplastic polymeric non-absorbent material, which have a diameter of less than about 5 microns and their the greater part is arranged so that the fibers are transverse to the tobacco smoke flow.
  • this known filter is one without a ventilation zone (s).
  • this known filter has the disadvantage that it clogs after a few puffs when a cigarette provided with such a filter is smoked, that is to say that a large amount of condensate is very quickly deposited on the filter element made of non-crimped fibers made of thermoplastic polymeric non-absorbent material, as a result of which the draw resistance is excessively increased.
  • the element according to the invention can - from a mixture of staple fibers (staple fibers), i.e. fibers of finite length, and filaments, i.e. endless threads, or - only from staple fibers or - only from filaments consist.
  • staple fibers staple fibers
  • filaments i.e. endless threads
  • the staple fibers and filaments according to the invention can consist of natural or synthetic thermoplastic, polymeric materials which can be shaped into staple fibers and filaments with a diameter of 0.1 to 20 ⁇ m.
  • materials are Polyolefins, such as polypropylene and polyethylene, but also substituted polyolefins, such as polytrifluoroethylene, Polyamides such as nylon-66, nylon-6 and nylon 610, Polyester, such as polyethylene terephthalate - poly (methyl methacrylate), - polystyrene.
  • polymer blends or copolymers can also be used.
  • the staple fibers and filaments of an element according to the invention consist of a single, ie of the same polymeric material; however, the element can also consist of a mixture of staple fibers and / or filaments made of two or more polymeric materials.
  • the staple fibers and filaments of an element according to the invention can have the same diameter; however, it can also be staple fibers and filaments of different diameters.
  • Polypropylene with a melt index of 13 g / 10 min at 230 ° C / 2.16 kg, a density of 0.902 g / cm3 at 23 ° C and a melting range of 165-170 ° C was melted using a spinning head similar to that in accordance with German patent 25 50 463 spun into staple fibers and filaments (blow spun).
  • the staple fibers and filaments were formed into a spunbonded fabric by being placed on a rotating drum.
  • spunbonded webs were obtained in three experiments: - Spunbond A with a weight per square meter of 85 g and an air permeability of 65 l / min.cm2 at 50 Pascal (approx.
  • Table 3 shows the values determined for the degree of ventilation and the draft resistance for the filter cigarette C during smoking.
  • Tables 2 and 3 show in particular that the degree of ventilation of the original filter cigarette only increases by about 11 percent up to the ninth pull, while the degree of ventilation of the filter cigarette C increases by about 25 percent, which ultimately leads to an equalization of the Tobacco smoke yield per train and thus also leads to a reduction in the overall smoke yield in both the particle and the gas phase.
  • Table 4 shows the values determined for the degree of ventilation and the draw resistance for the filter cigarette A during smoking.
  • Table 5 below shows the ventilation degree and draft resistance values determined for filter cigarette B during smoking.
  • discs A and B in the - ventilated - filter cigarettes achieve a very significant increase in the degree of ventilation during smoking, which of course leads to a very strong equalization of the smoke yields per train and a reduction the total smoke yield per cigarette leads.
  • the invention has the following advantages:
  • the ventilated cigarette according to the invention shows - compared to commercially available ventilated cigarettes - an equalization of the smoke yield when smoking step by step, whereby the taste of the tobacco smoke remains practically the same during the smoking. Furthermore, a reduction in the overall smoke yield in the particle phase as well as in the gas phase per cigarette is achieved.

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Abstract

Ventilierte Zigarette, deren Mundstückszone aus Tabak oder einem Filter oder einem Hohlmundstück besteht und dort in der Umhüllung oder Wandung zumindest eine Ventilationszone enthält. In der Mundstückszone oder zwischen dieser und dem Tabakstrang oder in letzterem ist ein aus polymeren nichtgekräuselten Spinnfasern und/oder Filamenten bestehendes Element, das die Form einer Scheibe aufweisen kann, so angeordnet, daß es sich, von dem dem Mund zugekehrten Ende der Mundstückszone aus betrachtet, hinter der Ventilationszone befindet; die Spinnfasern und Filamente besitzen jeweils einen Durchmesser von 0,1 bis 20 µm und liegen im wesentlichen quer zur Strömungsbahn des Tabakrauchs. Gegenüber den bekannten ventilierten Zigaretten zeigt die erfindungsgemäße Zigarette eine Vergleichmäßigung der Tabakrauchausbeute beim Abrauchen von Zug zu Zug, wodurch der Rauchgeschmack während des Abrauchens praktisch gleich bleibt und eine Erniedrigung der Gesamtrauchausbeute sowohl in der Partikel- als auch in der Gasphase pro Zigarette erreicht wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine ventilierte Zigarette, deren Mundstückszone aus Tabak oder einem Filter oder einem Hohlmundstück besteht und dort in der Umhüllung oder Wandung zumindest eine Ventila­tionszone enthält.
  • Aus Ergebnissen von Zug-für-Zug-Analysen an - handelsüblichen - Zigaretten mit einer Mundstücks­zone aus Tabak oder einem Filter oder einem Hohl­mundstück ist es bekannt, daß die Tabakrauchaus­beute beim Abrauchen von Zug zu Zug ansteigt. Dieses kann u.a. zur Folge haben, daß sich der Ge­schmack des Tabakrauchs zugweise ändert. Daher ist eine Vergleichmäßigung der Rauchausbeute pro Zug beim Abrauchen vor allem aus geschmackli­chen Gründen erstrebenswert. Eine Vergleichmäßigung der Rauchausbeute von Zug zu Zug ist auch deshalb wünschenswert, da damit eine Erniedrigung der Gesamtrauchausbeute sowohl in der Partikel - als auch in der Gasphase erreicht wird.
  • In der Literatur gibt es Ansätze zur Lösung der zuvor geschilderten Probleme:
  • So ist in der US-Patentschrift 3 526 904 eine ven­tilierte Zigarette beschrieben, bei der ein schmelz­barer Polymerfilm Teile der Ventilationszone am Tabakstrang abdeckt; nach dem Schmelzen des Polymer­films - durch die nahende Glutzone - kommt es zu einer Erhöhung der Strangventilation.
  • Außerdem beschreiben Collin et al. in "Beiträge zur Tabakforschung" 8, 70 (1975) ein ventiliertes Zigarettenfilter, bei dem das tabakseitige Filter­ende von einer unter Einfluß von Wärme schrumpfenden Folie umgeben ist. Durch diese Folie wird ein künst­liches Kollabieren des Filters erzeugt, wodurch der Zugwiderstand im tabakseitigen Teil des Filters an­steigt und damit eine Erhöhung des Ventilationsgra­des erzeugt wird.
  • Gemäß der deutschen Offenlegungsschrift 27 45 028 wird bei einem Filter für Tabakrauchwaren eine Ven­tilationsgraderhöhung mit Hilfe einer tabakseitig angebrachten Rauchbeschleunigungsöffnung erreicht.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine ven­tilierte Zigarette, die eine Mundstückszone aus Ta­bak oder einem Filter oder einem Hohlmundstück auf­weist, zur Verfügung zu stellen, deren Ventilations­grad während des Rauchens ansteigt, um so eine Ver­gleichmäßigung von Rauchausbeute und Geschmack und damit eine Erniedrigung der Gesamtrauchwerte sowohl in der Partikel - als auch in der Gasphase zu errei­chen.
  • Diese Aufgabe wird bei einer ventilierten Zigarette der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
  • Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen ventilierten Zigarette sind in den Ansprüchen 2, 3, 4 und 5 angegeben.
  • Aus der deutschen Patentschrift 23 21 247 ist be­reits ein Filter für Tabakrauch bekannt, das sich aus mehreren Filterelementen zusammensetzt, wobei wenigstens eines der Filterelemente vollständig aus nichtgekräuselten Fasern aus thermoplastischem po­lymerem nichtabsorbierendem Material besteht, die einen Durchmesser von weniger als etwa 5 Mikron be­sitzen und deren größerer Teil so angeordnet ist, daß die Fasern quer zur Tabakrauchströmung liegen. Bei diesem bekannten Filter handelt es sich jedoch um ein solches ohne Ventilationszone(n). Ferner zeigt dieses bekannte Filter den Nachteil, daß es beim Abrauchen einer mit einem solchen Fil­ter versehenen Zigarette bereits nach wenigen Zügen verstopft, d.h., daß sehr rasch eine große Menge an Kondensat auf das Filterelement aus nichtgekräusel­ten Fasern aus thermoplastischem polymerem nichtab­sorbierendem Material abgeschieden wird, wodurch der Zugwiderstand übermäßig erhöht wird.
  • Das Element gemäß der Erfindung kann
    - aus einem Gemisch von Spinnfasern (Stapelfasern), also Fasern endlicher Länge, und Filamenten, also endlosen Fäden,
    oder
    - nur aus Spinnfasern
    oder
    - nur aus Filamenten
    bestehen.
  • Die Spinnfasern und Filamente gemäß der Erfindung können aus natürlichen oder synthetischen thermo­plastischen, polymeren Materialien bestehen, die sich zu Spinnfasern und Filamenten mit einem Durch­messer von 0,1 bis 20 µm verformen lassen. Beispiele für solche Materialien sind
    - Polyolefine, wie Polypropylen und Polyethylen, aber auch substituierte Polyolefine, wie Polytri­fluorethylen,
    - Polyamide, wie Nylon-66, Nylon-6 und Nylon 610,
    - Polyester, wie Polyethylenterephthalat
    - Poly-(methylmethacrylat),
    - Polystyrol.
  • Es können jedoch auch Polymerenmischungen oder Co­polymere verwendet werden.
  • Im allgemeinen bestehen die Spinnfasern und Fila­mente eines Elements gemäß der Erfindung aus einem einzigen, also aus dem gleichen polymeren Material; das Element kann jedoch auch aus einem Gemisch von Spinnfasern und/oder Filamenten aus zwei oder mehreren polymeren Materialien bestehen.
  • Die Spinnfasern und Filamente eines Elements gemäß der Erfindung können denselben Durchmesser aufwei­sen; es kann sich jedoch auch um Spinnfasern und Filamente unterschiedlichen Durchmessers handeln.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Bei­spiels näher erläutert:
    • Beispiel
  • Polypropylen mit einem Schmelzindex von 13 g/10 min bei 230°C/2,16 kg, einer Dichte von 0,902 g/cm³ bei 23°C und einem Schmelzbereich von 165-170°C wurde geschmolzen und mit Hilfe eines Spinnkopfs ähnlich dem gemäß der deutschen Patentschrift 25 50 463 zu Spinnfasern und Filamenten versponnen (blasgesponnen). Die Spinnfasern und Filamente wurden durch Ablage auf einer rotierenden Trommel zu einem Spinnvlies umge­formt.
    Durch Änderung der Spinnparameter, insbesondere des Drucks der aus dem Spinnkopf austretenden Luft, die zur Bildung und Verstreckung der Spinnfasern und Filamente beiträgt, wurden in drei Versuchen fol­gende Spinnvliese erhalten:
    - Spinnvlies A mit einem Quadratmetergewicht von 85 g und einer Luftdurchlässigkeit von 65 l/­min.cm² bei 50 Pascal (ca. 5 mm Wassersäule), be­stehend aus Spinnfasern und Filamenten, die einen mittleren Durchmesser von 2 µm aufwiesen;
    - Spinnvlies B mit einem Quadratmetergewicht von 85 g und einer Luftdurchlässigkeit von 21 l/­min.cm² bei 50 Pascal, bestehend aus Spinnfasern und Filamenten, die einen mittleren Durchmesser von 1,4 µm aufwiesen;
    - Spinnvlies C mit einem Quadratmetergewicht von 85 g und einer Luftdurchlässigkeit von 202 l/­min.cm² bei 50 Pascal, bestehend aus Spinnfasern und Filamenten, die einen mittleren Durchmesser von 4,8 µm aufwiesen.
  • Aus den Spinnvliesen A, B und C wurden jeweils runde Plättchen (Scheibchen) mit einem dem Durch­messer des Tabakstrangs und des Filterkörpers ei­ner handelsüblichen Filterzigarette - mit einer Ventilationszone in der Umhüllung des Filterkörpers - entsprechenden Durchmesser ausgestanzt. Die Scheibchen, nach den Spinnvliesen, denen sie entstammen, Scheibchen A , B und C genannt, wur­den in die zuvor erwähnten ventilierten Filterzi­garetten zwischen dem Tabakstrang und dem Filter­körper, der aus üblichen gekräuselten Cellulose-2,5-­Acetatfasern bestand, eingesetzt (selbstverständlich wurde danach wieder eine übliche Umhüllung angebracht), so daß die Filterzigaretten A, B und C entstanden. Die Spinnfasern und Filamente der Scheibchen waren im wesentlichen quer zur Strömungsbahn des Tabak­rauchs angeordnet.
  • Bedingt durch den Einbau der Scheibchen steigt ge­genüber der erwähnten Original-Filterzigarette und je nach Luftdurchlässigkeit der Scheibchen der An­fangs-Zugwiderstand und damit der Anfangs-Ventila­tionsgrad der Filterzigaretten A, B und C geringfü­gig an, wie die nachstehende Tabelle 1 zeigt:
    Figure imgb0001
  • An den zuvor genannten Zigaretten, also an der Original-Filterzigarette und den Filterzigaretten A , B und C wurden Ventilationsgrad- und Zugwider­standsmessungen während des Rauchens vorgenommen. Die Messungen erfolgten mit einer Meßvorrichtung, die es ermöglicht, Zug-für-Zug unter CORESTA-Norm­bedingungen (CORESTA = CENTRE DE COOPERATION POUR LES RECHERCHES SCIENTIFIQUES RELATIVES AU TABAC) den Zugwiderstand und den Ventilationsgrad zu er­mitteln.
  • Der Verlauf von Zugwiderstandskurven während des Rauchens wurde bereits von R.R. Baker in "Beiträ­ge zur Tabakforschung" 8, 124 (1975) beschrieben, wo auch die Grundlage des "Heiß-Gas-Modells" theo­retisch berechnet ist. Die nach diesem Beispiel ermittelten Meßwerte für die Original-Filterziga­rette folgen jenem Modell, und es wurde ein ähnli­cher Verlauf der Ventilationsgradkurve gefunden. Die nachfolgende Tabelle 2 zeigt die ermittelten Ventilationsgrad- und Zugwiderstandswerte für die Original-Filterzigarette während des Rauchens.
    Figure imgb0002
  • Die Tabelle 3 zeigt die ermittelten Werte des Ventilationsgrads und des Zugwiderstands für die Filterzigarette C während des Rauchens.
    Figure imgb0003
  • Den Tabellen 2 und 3 ist insbesondere zu entnehmen, daß der Ventilationsgrad der Original-Filterziga­rette bis zum neunten Zug nur um etwa 11 Prozent ansteigt, während der Ventilationsgrad der Filter­zigarette C jedoch um etwa 25 Prozent ansteigt, was letztendlich zu einer Vergleichmäßigung der Tabakrauchausbeute pro Zug und damit auch zu ei­ner Erniedrigung der Gesamtrauchausbeute sowohl in der Partikel - als auch in der Gasphase führt.
  • Die nachstehende Tabelle 4 zeigt die ermittelten Werte für den Ventilationsgrad und den Zugwider­stand für die Filterzigarette A während des Rau­chens.
    Figure imgb0004
  • Die nachfolgende Tabelle 5 zeigt die ermittelten Ventilationsgrad- und Zugwiderstandswerte für die Filterzigarette B während des Rauchens.
    Figure imgb0005
  • Wie den Tabellen 4 und 5 zu entnehmen ist, wird durch die Scheibchen A und B bei den - ventilierten - Filterzigaretten eine sehr deutliche Ventilations­graderhöhung während des Rauchens erreicht, was na­turgemäß zu einer sehr starken Vergleichmäßigung der Rauchausbeuten pro Zug und einer Verminderung der Gesamtrauchausbeute pro Zigarette führt.
  • Schließlich wurden mit der Original-Filterziga­rette und den Filterzigaretten A und B noch Zug-für-Zug-Rauchanalysen unter CORESTA-Normbe­dingungen durchgeführt. Wie die nachstehenden Ta­bellen 6, 7 und 8 zeigen, und wie auf Grund der Ventilationsgradmessungen zu erwarten war, ergab sich bei den Filterzigaretten A und B - gegenüber der Original-Filterzigarette - eine deutliche Ver­gleichmäßigung der Zug-für-Zug gebildeten Tabak­rauchmenge und damit eine sehr starke Erniedrigung der Gesamtrauchausbeute pro Zigarette.
    Figure imgb0006
    Figure imgb0007
    Figure imgb0008
  • Die Erfindung weist folgende Vorteile auf:
    Die erfindungsgemäße ventilierte Zigarette zeigt - gegenüber handelsüblichen ventilierten Zigaretten - eine Vergleichmäßigung der Rauchausbeute beim Ab­rauchen Zug für Zug, wodurch der Geschmack des Ta­bakrauchs während des Abrauchens praktisch gleich bleibt.
    Ferner wird damit eine Erniedrigung der Gesamt­rauchausbeute sowohl in der Partikel - als auch in der Gasphase pro Zigarette erreicht.

Claims (5)

1. Ventilierte Zigarette, deren Mundstückszone aus Tabak oder einem Filter oder einem Hohlmundstück besteht und dort in der Umhüllung oder Wandung zumindest eine Ventilationszone enthält, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mundstückszone oder zwischen dieser und dem Tabakstrang oder in letzterem ein aus polymeren nichtgekräuselten Spinnfasern und/oder Filamenten bestehendes Ele­ment so angeordnet ist, daß es sich, von dem dem Mund zugekehrten Ende der Mundstückszone aus ge­sehen, hinter der Ventilationszone befindet, wo­bei die Spinnfasern und Filamente jeweils einen Durchmesser von 0,1 bis 20 µm besitzen und im wesentlichen quer zur Strömungsbahn des Tabak­rauchs angeordnet sind.
2. Ventilierte Zigarette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Element die Form einer Scheibe, einer Kugel oder eines Ringes aufweist.
3. Ventilierte Zigarette nach Anspruch 1 oder 2, da­durch gekennzeichnet, daß das Element den Quer­schnitt der Mundstückszone oder des Tabakstrangs teilweise oder vollständig ausfüllt.
4. Ventilierte Zigarette nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Element sich in einem Abstand von bis zu 30 mm von dem dem Mund zugekehrten Ende der Mundstückszone befindet.
5. Ventilierte Zigarette nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spinnfasern und Filamente jeweils einen Durchmesser von 1 bis 5 µm besitzen.
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