EP4240905A1 - Segment für rauchartikel mit kalandrierter faserbahn - Google Patents

Segment für rauchartikel mit kalandrierter faserbahn

Info

Publication number
EP4240905A1
EP4240905A1 EP23701682.9A EP23701682A EP4240905A1 EP 4240905 A1 EP4240905 A1 EP 4240905A1 EP 23701682 A EP23701682 A EP 23701682A EP 4240905 A1 EP4240905 A1 EP 4240905A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
segment
fibrous web
calendered
filter
segment according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23701682.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Bachmann
Dietmar Volgger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Delfortgroup AG
Original Assignee
Delfortgroup AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Delfortgroup AG filed Critical Delfortgroup AG
Publication of EP4240905A1 publication Critical patent/EP4240905A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • 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
    • A24D3/10—Use of materials for tobacco smoke filters of organic materials as carrier or major constituent of cellulose or cellulose derivatives
    • 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
    • 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
    • A24D3/062—Use of materials for tobacco smoke filters characterised by structural features
    • 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
    • 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
    • A24D3/14—Use of materials for tobacco smoke filters of organic materials as additive
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H13/00—Pulp or paper, comprising synthetic cellulose or non-cellulose fibres or web-forming material
    • D21H13/02—Synthetic cellulose fibres
    • D21H13/04—Cellulose ethers
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H13/00—Pulp or paper, comprising synthetic cellulose or non-cellulose fibres or web-forming material
    • D21H13/02—Synthetic cellulose fibres
    • D21H13/06—Cellulose esters
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H13/00—Pulp or paper, comprising synthetic cellulose or non-cellulose fibres or web-forming material
    • D21H13/02—Synthetic cellulose fibres
    • D21H13/08—Synthetic cellulose fibres from regenerated cellulose
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H25/00—After-treatment of paper not provided for in groups D21H17/00 - D21H23/00
    • D21H25/08—Rearranging applied substances, e.g. metering, smoothing; Removing excess material
    • D21H25/12—Rearranging applied substances, e.g. metering, smoothing; Removing excess material with an essentially cylindrical body, e.g. roll or rod
    • D21H25/14—Rearranging applied substances, e.g. metering, smoothing; Removing excess material with an essentially cylindrical body, e.g. roll or rod the body being a casting drum, a heated roll or a calender
    • 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
    • A24D3/00—Tobacco smoke filters, e.g. filter-tips, filtering inserts; Filters specially adapted for simulated smoking devices; Mouthpieces for cigars or cigarettes
    • A24D3/04—Tobacco smoke filters characterised by their shape or structure

Definitions

  • the invention relates to a segment of a smoking article, the segment comprising a filter material that allows the properties of the segment, in particular draw resistance and filtration efficiency, to be easily and reliably adjusted over a wide range.
  • the filter material of the segment includes a calendered fiber web with special properties.
  • Smoking articles are typically rod-shaped articles consisting of at least two rod-shaped segments arranged one after the other.
  • One segment contains a material that is capable of forming an aerosol when heated, and at least one other segment contains a material that serves to affect properties of the aerosol.
  • the smoking article can be a filter cigarette in which a first segment contains the aerosol-forming material, in particular tobacco, and a further segment which is designed as a filter and is used to filter the aerosol.
  • the aerosol is generated by burning the aerosol-forming material, and the filter primarily serves to filter the aerosol and to provide the filter cigarette with a defined draw resistance.
  • the smoking article can also be a so-called tobacco heater, in which the aerosol-forming material is only heated but not burned. This reduces the number and amount of harmful substances in the aerosol.
  • a smoking article also consists of at least two, but more often more, in particular four segments.
  • One segment contains the aerosol forming material, which typically comprises tobacco, reconstituted tobacco, modified tobacco, or nicotine, and glycerol or propylene glycol.
  • Other segments in the tobacco heater are used to direct the aerosol, cool the aerosol or filter the aerosol.
  • the segments are mostly encased by an encasing material. Paper is very often used as a wrapping material. Forming such segments from cellulose acetate or polylactides is known from the prior art. Since polylactides, and in particular cellulose acetate, biodegrade only very slowly in the environment, the industry has an interest in making the segments of the smoking article from other materials that are more biodegradable and make it possible to avoid using cellulose acetate in particular . It is known in the prior art to produce segments for smoking articles, in particular filter segments, from paper. Although segments of this type are generally readily biodegradable, they also have disadvantages.
  • filter segments made of paper generally have a high filtration efficiency and therefore result in a dry aerosol, which affects the taste of the aerosol compared to cigarettes with the usual cellulose acetate filter segments. Furthermore, they often have a lower filtration efficiency for phenols than cellulose acetate. In addition, it has proven difficult to produce a segment from paper that is acceptable to consumers in terms of the combination of draw resistance, filtration efficiency and hardness. In order to reduce filtration efficiency, less paper is often used per filter volume, but this results in the segment becoming soft and having too low a draw resistance.
  • the object of the invention is to provide a segment of a smoking article or for a smoking article whose draw resistance and filtration efficiency can be adjusted easily and reliably largely independently of one another and which is superior to conventional segments in this respect.
  • a further object of the invention is to provide a readily biodegradable segment for smoking articles. This object is solved by a segment according to claim 1, a filter rod according to claim 35 and a smoking article according to claim 39.
  • this object can be achieved by a segment of a smoking article comprising a wrapping material and a filter material, the wrapping material encasing the filter material and the filter material being at least 10% and at most 100% of its mass formed by a calendered fibrous web , and wherein at least 50% and at most 100% of the mass of the calendered fibrous web is formed by organic polymer fibers and wherein the calendered fibrous web has a compression factor of at least 0.45 and at most 0.85, the compression factor being the ratio between the density of the calendered fibrous web and the volume weighted density of the components of the calendered fibrous web.
  • the filter material in a segment of a smoking article would like the filter material in a segment of a smoking article to have a low density porous structure in order to present sufficient surface area to the aerosol flowing through the segment so that components of the aerosol can be efficiently filtered.
  • draw resistance and filtration efficiency are related and the type and mass of the filter material in the segment is determined for the desired parameters.
  • other aspects also play a role, in particular the hardness of the segment, which is primarily determined by the mass of the filter material and partly by the encapsulation material.
  • a calendered fibrous web as part of the segment in a smoking article can solve this problem.
  • the person skilled in the art would not consider a calendered fibrous web for use as a filter material in a generic segment because he assumes that the calendering compresses the fibrous web, smoothes the surface and closes it and thus creates a non-porous structure that has a has very low filtration efficiency and makes such a fibrous web unsuitable for segments in smoking articles.
  • calendered fiber webs are suitable as filter material for such segments if they are calendered in such a way that their compression factor is in lies in the interval according to the invention.
  • the surprising effect is that the draw resistance of a segment made from it is comparatively low, but the filtration efficiency is still in the middle range and, in particular, that the filtration efficiency is practically independent of the draw resistance and the mass of the calendered fiber web in the segment and is constant.
  • a calendered fibrous web with the compression factor according to the invention therefore makes it possible to adjust the draw resistance or the hardness of the segment without changing the filtration efficiency. This is not possible to the same extent with the filter materials available in the prior art.
  • the compression factor is the ratio of the density of the calendered fibrous web and the volume weighted density of the components of the calendered fibrous web. The ratio essentially describes how much the fibrous web is compressed.
  • a compression factor of i means maximum compression such that there is no void volume in the calendered fibrous web, while at lower compression factors void volume still remains in the calendered fibrous web.
  • the basis weight can be determined according to ISO 536:2019 and the thickness according to ISO 534:2011.
  • the compression factor C is then the ratio of the density of the calendered fibrous web p c and the density of the components of the fibrous web p 0 , ie
  • the compression factor C must be at least 0.45 and at most 0.85. In order to calculate the compression factor C, it is not necessary to include all of the components. It is sufficient if the The total of the components used make up at least 90% of the mass of the calendered fibrous web. Exemplary compression factor calculations are set forth below.
  • a calendered fiber web has a filtration efficiency in the middle range and why the draw resistance is decoupled from the filtration efficiency in the range of the compression factor according to the invention.
  • the compression factor of the calendered fiber web is the essential criterion for achieving the inventive effect. It can also be assumed that the porous structure and surface of the calendered fibrous web produced by the calendering to the compression factor according to the invention are of importance.
  • the segment according to the invention comprises a filter material, with at least 10% and at most 100% of the mass of the filter material being formed by a calendered fiber web. Due to the calendered fiber web, draw resistance and filtration efficiency can be adjusted independently of each other. For example, the proportion of calendered fibrous web in the filter material can be increased to increase draw resistance but leave filtration efficiency unchanged. At least 20% and at most 90% of the mass of the filter material is therefore preferably formed by the calendered fiber web and particularly preferably at least 25% and at most 75% of the mass of the filter material. In some embodiments, the proportion of the calendered fiber web in the filter material is rather high and is at least 30% and at most 100% of the mass of the filter material.
  • the compression factor of the calendered fiber web is essential for the segment according to the invention because, according to the findings of the inventors, the draw resistance and the filtration efficiency are decoupled only for a specific interval of the compression factor.
  • the compression factor of the calendered fibrous web is preferably at least 0.50 and at most 0.80 and particularly preferably at least 0.55 and at most 0.75.
  • the investigations of the inventors show that draw resistance and filtration efficiency are decoupled from one another, but the calendering process can be carried out particularly efficiently in the preferred intervals of the compression factor.
  • the fibrous web forming at least part of the filter material is calendered.
  • This can mean that the fibrous web has passed through at least one nip in the course of its production, in which mechanical pressure is exerted on the fibrous web and it is thereby compressed and smoothed.
  • the mechanical pressure and the number of nips are chosen so that the compression factor of the calendered fiber web is in the interval according to the invention.
  • the rolls forming the nip can be heated and/or the moisture content of the fibrous web can be adjusted before calendering.
  • the moisture content of the fibrous web during calendering is increased compared to the equilibrium state of a dry fibrous web in order to achieve a compression factor according to the invention.
  • the person skilled in the art is able to adjust other parameters of the calendering process based on the properties of the fiber web in such a way that the desired compression factor is achieved.
  • This calendering process is to be distinguished from other processes, such as those in a size press or a coating unit, in which substances are applied to the surface of a fiber web.
  • the fibrous web can also pass through a roller gap, no great pressure is exerted on the fibrous web, so that the fibrous web is not compressed or is compressed only slightly and the compression factor according to the invention is not achieved.
  • the calendered fibrous web comprises organic polymer fibers.
  • Organic polymer fibers are fibers composed of polymers with carbon atoms in the main chain. In principle, such polymer fibers are suitable for forming and calendering a fiber web, so that the invention can be implemented therewith.
  • Inorganic fibers such as glass fibers, metal fibers or mineral fibers and fibers made from inorganic polymers such as polysiloxanes are not according to the invention.
  • the biodegradability of the calendered fibrous web can be improved or made possible in the first place by selecting the organic polymer fibers. Because smoking articles are often disposed of in the environment after use, it is important that the segments that make up the smoking article are readily biodegradable.
  • the organic polymer fibers are therefore preferably fibers made from biopolymers.
  • Biopolymers are polymers synthesized by living things or chemically identical to polymers synthesized by living things. Modified polymers synthesized or synthesizable by living beings are also biopolymers within the meaning of this invention. Not biopolymers and therefore less preferred, but according to the invention, are, for example, synthetic polymers such as polyethylene or polypropylene.
  • Preferably at least 80% by weight, particularly preferably at least 90% by weight and ideally all of the organic polymer fibers mentioned are fibers made from biopolymers.
  • the organic polymer fibers are fibers made from cellulose-based biopolymers.
  • fibers made from cellulose-based biopolymers are cellulose fibers, fibers made from regenerated cellulose and fibers made from cellulose acetate.
  • Fibers made from polylactides which are a biopolymer but not a cellulose-based biopolymer and are less biodegradable than, for example, cellulose fibers, are less preferred but according to the invention.
  • fibers made of cellulose acetate which are a cellulose-based biopolymer but are even less biodegradable than fibers made of polylactides.
  • the fibers made from biopolymers are cellulose fibers, fibers made from regenerated cellulose or a mixture thereof.
  • At least 80% by weight, preferably at least 90% by weight and in particular all of the organic polymer fibers mentioned are cellulose fibers obtained from coniferous trees, deciduous trees or other plants such as hemp, flax, jute, ramie, kenaf, kapok, coconut, abaca, sisal, bamboo, cotton or esparto grass, or a mixture of pulp fibers from two or more of these trees or plants.
  • the pulp fibers can be obtained from exactly one of the sources mentioned above, or they can be a mixture of pulp fibers obtained from two or more of the sources mentioned.
  • the fibers are also available in consistent quality and in large quantities.
  • the proportion of organic polymer fibers in the calendered fibrous web can vary. According to the invention, it is at least 50% and at most 100% of the mass of the calendered fibrous web in order to give the fibrous web a strength that is favorable for further processing. However, the proportion of organic polymer fibers in the mass of the calendered fibrous web is preferably higher and is at least 60% and at most 100% and particularly preferably at least 70% and at most 95%. A higher proportion of organic polymer fibers allows the fibrous web to be calendered with less pressure in order to set the compression factor according to the invention.
  • the calendered fibrous web contains less than 40%, particularly preferably less than 30% and very particularly preferably less than 20% fibers of cellulose acetate, the percentages relating to the mass of the calendered fibrous web.
  • the calendered fibrous web is free of cellulose acetate fibers.
  • the calendered fibrous web may contain filler. Filler creates a porous structure in the fibrous web and is generally not very compressible, so calendering the fibrous web requires higher pressure to achieve the desired compression factor.
  • the proportion of filler is therefore preferably at least 0% and at most 50% of the mass of the calendered fibrous web, particularly preferably at least 0% and at most 30% and very particularly preferably at least 0% and at most 5%, each based on the mass of the calendered fibrous web .
  • the filler can be useful to increase the whiteness of the fibrous web. This can be particularly important when the segment made from it is at one end of the smoking article and its cross-sectional area is visible.
  • the filler can also be used because it is cheaper than organic polymer fibers. For these reasons, a filler content of at least 5% and at most 35%, based on the mass of the calendered fibrous web, is alternatively preferred.
  • the filler is preferably selected from the group consisting of calcium carbonate, magnesium carbonate, titanium dioxide, magnesium oxide, magnesium hydroxide, aluminum hydroxide, magnesium silicate, aluminum silicate, kaolin, talc and bentonite, or formed by a mixture of two or more of these types of fillers.
  • the calendered fibrous web can contain additives to give the calendered fibrous web special properties. These additives can affect, for example, dry or wet strength, water absorption, filtration efficiency overall or for individual substances.
  • the proportion of additives in the calendered fibrous web is preferably at least 0% and at most 10% of the mass of the calendered fibrous web, particularly preferably at least 1% and at most 9% of the mass of the calendered fibrous web.
  • the additives are preferably selected from the group consisting of sizing agents, alkyl ketene dimers (AKD), alkenyl succinic anhydrides (ASA), fatty acids, starch, starch derivatives, carboxymethyl cellulose, alginates, chitosan, wet strength agents, citrates, trisodium citrate, tripotassium citrate, malates, tartrates, acetates, nitrates , succinates, fumarates, gluconates, glycolates, lactates, oxylates, salicylates, o-hydroxycaprylates, phosphates, polyphosphates, chlorides, hydrogen carbonates, triacetin, propylene glycol, ethylene glycol, sorbitol, glycerol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polyvinyl alcohol, triethyl citrate, catalysts, activated carbon , flavorings, encapsulated flavorings and mixtures thereof.
  • the basis weight of the calendered fibrous web is preferably at least 15 g/m 2 and at most 44 g/m 2 , preferably at least 20 g/m 2 and at most 40 g/m 2 and especially preferably at least 23 g/m 2 and at most 38 g/m 2 , in particular at least 31 g/m 2 and at most 37 g/m 2 .
  • This basis weight is beneficial in facilitating calendering of the fibrous web and further processing of the calendered fibrous web into a segment of a smoking article, and may impart beneficial strength to the calendered fibrous web.
  • the information relates to a basis weight measured according to ISO 536:2019.
  • the thickness of the calendered fiber web is preferably at least 15 ⁇ m and at most 55 ⁇ m and particularly preferably at least 20 ⁇ m and at most 50 ⁇ m and very particularly preferably at least 30 ⁇ m and at most 37 ⁇ m.
  • Caliper can be measured according to ISO 534:2011 and refers to the caliper of the fibrous web after calendering.
  • the mechanical properties of the calendered fibrous web are important for processing into a segment for a smoking article.
  • the width-related tensile strength of the calendered fiber web measured according to ISO 1924-2:2008, is preferably at least 6 N/15 mm and at most 70 N/15 mm, particularly preferably at least 8 N/15 mm and at most 60 N/15 mm.
  • the elongation at break of the calendered fibrous web is important because when the fibrous web is processed into a segment of a smoking article, the fibrous web is often crimped and a particularly high elongation at break is favorable for this.
  • the elongation at break of the calendered fiber web measured according to ISO 1924-2:2008, is therefore preferably at least 0.8% and at most 3.0% and particularly preferably at least 1.0% and at most 2.5%.
  • Tensile strength and elongation at break can depend on the direction in which the sample for the measurement was taken from the filter material. Due to the calendering, however, this directional dependency is low.
  • the stated characteristics of the calendered fibrous web are met in each case if the tensile strength or elongation at break in at least one direction are within the stated preferred or particularly preferred ranges.
  • a coating can increase the effect of the calendering and an even better decoupling of draw resistance and filtration efficiency can be achieved, particularly when the basis weight of the calendered fibrous web is low.
  • a coating also makes it possible to change the surface of the fiber web and, for example, achieve selective filtration of certain substances in the aerosol.
  • the coating can be applied in the form of a composition comprising the coating material and a solvent, the solvent after Order is removed, for example, by drying.
  • the coating includes only those components of the composition that remain on the calendered fibrous web.
  • the calendered fibrous web is coated on at least one side, the coating on at least one side covering at least 20% and at most 100% of the area of that side of the calendered fibrous web, and wherein the coating comprises a material that is selected from the group consisting of sizing agents, alkyl ketene dimers (AKD), alkenyl succinic anhydrides (ASA), fatty acids, starch, starch derivatives, carboxymethyl cellulose, alginates, chitosan, wet strength agents, citrates, trisodium citrate, tripotassium citrate, malates, tartrates, acetates, nitrates, succinates, fumarates , gluconates, glycolates, lactates, oxyalates, salicylates, o-hydroxycaprylates, phosphates, polyphosphates, chlorides, hydrogen carbonates, triacetin, propylene glycol, ethylene glycol, sorbitol, g
  • the coating comprises a material selected from the group consisting of starch, starch derivatives, cellulose derivatives and mixtures thereof.
  • the coating comprises a material selected from the group consisting of starch, starch derivatives, cellulose derivatives and mixtures thereof (i.e. the material is a mixture of two or more of these substances), and the proportion of this material in the coating is at least 20% and at most 100%, preferably at least 50% and at most 100%, particularly preferably at least 70% and at most 98% and very particularly preferably at least 80% and at most 95%, each based on the mass of the coating applied to the calendered fibrous web is.
  • only one side of the calendered fibrous web is coated and the coating covers at least 50% and at most 100% of the area of the coated side of the calendered fibrous web, and most preferably at least 90% and at most 100% of the area of the coated side of the calendered fibrous web, in particular if, for example for technical reasons, you want to refrain from coating the fibrous web over the entire surface, at least 80% and at most 95% of the surface of the coated side of the calendered fibrous web.
  • Such technical reasons can be that part of the calendered fibrous web should remain uncoated in order to be able to determine properties of the fibrous web without coating on the finished fibrous web.
  • the calendered fibrous web is coated on both sides and the coating covers at least 20% and at most 100% of the area of each of the two sides of the calendered fibrous web and most preferably at least 50% and at most 100% of the area of each of the two sides of the calendered fibrous web, in particular at least 90% and at most 100% of the area of each of the two sides of the calendered fibrous web, or, if for technical reasons one wishes to refrain from coating the entire surface of the fibrous web, at least 80% and at most 95% of the area of each of the both sides of the calendered fibrous web.
  • the amount of coating material applied to one side or both sides of the calendered fibrous web is more preferably at least 0.5 g/m 2 and at most 5.0 g/m 2 , most preferably at least 0.7 g/m 2 and a maximum of 4.0 g/m 2 , whereby the amount in g/m 2 refers only to the area to which the coating material is actually applied.
  • the calendered fibrous web is coated on at least one side, the coating on at least one side covering at least 20% and at most 100% of the area of this side of the calendered fibrous web, and the basis weight of the calendered fibrous web including the coating is at least 20 g/m 2 and not more than 35 g/m 2 .
  • the coating comprises a material selected from the group consisting of starch, starch derivatives, cellulose derivatives and mixtures of two or more thereof.
  • the calendered fibrous web is preferably a calendered paper or a calendered nonwoven. Such preferred calendered fibrous webs can be made by methods known in the art.
  • the segment according to the invention comprises a filter material, with at least 10% of the mass of the filter material being formed by the calendered fibrous web.
  • the filter material can be formed entirely by the calendered fibrous web.
  • the main purpose of the calendered fibrous web is to decouple the draw resistance of the segment from the filtration efficiency. In order to fulfill this purpose, at least 10% of the mass of the filter material must be made up of the calendered fibrous web. However, it is advantageous to combine the calendered fiber web with other filtration material.
  • the filter material of the segment according to the invention comprises the calendered fiber web and a further filtration material, the further Filtration material is preferably selected from the group consisting of filter papers, nonwovens or tows and combinations thereof.
  • the further filtration material is particularly preferably selected from the group consisting of filter papers, cellulose-based nonwovens, wet-needled nonwovens, tows comprising cellulose acetate, tows comprising regenerated cellulose and combinations of two or more of these. These additional filtration materials make it particularly easy to influence the filtration efficiency of the segment.
  • the further filtration material is a filter paper, a cellulose-based fleece, a wet-needled fleece or a combination of two or more of the same. These other filtration materials have good biodegradability and can therefore be combined with the calendered fiber web in a particularly advantageous manner.
  • the further filtration material is in the form of a web and is laminated onto the calendered fiber web.
  • At least 10% and at most 90% and particularly preferably at least 20% and at most 70% of the mass of the filter material are preferably formed by the further filtration material.
  • the segment of a smoking article comprises a wrapping material and a filter material, the wrapping material encasing the filter material and at least 70% and at most 100% of the mass of the filter material is formed by a calendered fibrous web, and wherein at least 50% and at most 100% of the mass of the calendered fibrous web is formed by organic polymer fibers and wherein the calendered fibrous web has a compression factor of at least 0.45 and has at most 0.85 and at most 30% and in particular at most 20% of the mass of the filter material is formed by cellulose acetate.
  • the segment for a smoking article according to the invention comprises the filter material and a wrapping material, wherein the wrapping material encases the filter material and is preferably paper or foil.
  • the wrapping material must be strictly distinguished from the calendered fiber web, which is part of the filter material. To the wrapping material of a segment for a Quite different requirements are imposed on smoking articles, such as gluing processability, air permeability, color, suitability for perforation and, in some cases, printability, while filtration properties and the effect on draw resistance are irrelevant.
  • the covering material of the segment according to the invention preferably has a basis weight of at least 20 g/m 2 and at most 150 g/m 2 , particularly preferably at least 30 g/m 2 and at most 130 g/m 2 .
  • a covering material with this preferred or particularly preferred weight per unit area gives the segment according to the invention covered therewith, in combination with the filter material, a particularly advantageous hardness. This means that the smoker cannot inadvertently squeeze the segment located in the smoking article.
  • the segment is cylindrical with an approximately circular or oval outer boundary of the cross-sectional area with a nominal diameter of this boundary of at least 3 mm and at most 10 mm, particularly preferably at least 4 mm and at most 9 mm and very particularly preferably of at least 5 mm and at most 8 mm.
  • These nominal diameters are favorable for use of the segments of the present invention in smoking articles.
  • the nominal diameter can be determined according to ISO 2971:2013.
  • the segment has a length of at least 4 mm and at most 40 mm, particularly preferably at least 6 mm and at most 35 mm and very particularly preferably at least 10 mm and at most 28 mm.
  • the draw resistance of the segment determines, among other things, what pressure difference the smoker must apply when consuming the smoking article in order to generate a specific volume flow through the smoking article, and it therefore significantly influences the smoker's acceptance of the smoking article.
  • the draw resistance of the segment can be measured according to ISO 6565:2015 and is given in mm water column (mmWG).
  • mmWG mm water column
  • the tensile resistance of the segment is proportional to the length of the segment, so that the tensile resistance can also be measured on rods that differ from the segment only in length. From this, the drag resistance of the segment can be easily calculated.
  • the tensile resistance of the segment per length of the segment is preferably at least 0.05 mmWG/mm and at most 12.0 mmWG/mm, particularly preferably at least 0.1 mmWG/mm and at most 10.0 mmWG/mm and very particularly preferably at least 0. 1 mmWG/mm and maximum 4.0 mmWG/mm.
  • the segment typically has an essentially cylindrical shape with an approximately circular or oval outer limit of the cross-sectional area and can have one or more cavities in its interior, for example to accommodate activated carbon particles or breakable capsules with aromatic substances.
  • the cavities may also be formed as one or more elongate tubes running at least approximately parallel to the longitudinal axis of the segment and located entirely within the segment or terminating at one or both end faces of the segment. Such voids can also affect filtration efficiency and draw resistance.
  • the direction of the longitudinal axis coincides with the direction of flow of the aerosol in the smoking article when the smoker draws on the smoking article during use of the smoking article.
  • the segment according to the invention can also contain an aerosol-forming material, in particular a tobacco material.
  • a segment according to the invention can be produced by the methods known in the prior art.
  • the filter rod according to the invention is cylindrical with an approximately circular or oval outer boundary of the cross-sectional area, has a length of at least 40 mm and at most 200 mm and comprises at least one segment according to the invention.
  • the filter rod preferably comprises at least one segment according to the invention and at least one further segment which comprises a filter material, the segments being arranged one after the other in the longitudinal direction of the filter rod.
  • the filter material of the further segment particularly preferably comprises cellulose acetate.
  • the filter rod preferably comprises a large number of segments according to the invention and a large number of further segments of the same type, the number of segments according to the invention and the number of further segments of the same type being the same in the filter rod and one segment according to the invention and another segment alternating in the longitudinal direction of the filter rod are arranged one after the other.
  • the number of segments according to the invention and the number of further segments of the same type is two, three, four, five or six in each case.
  • Such a filter rod referred to as a “dual filter”, allows the advantageous properties of the segment according to the invention to be combined with another segment which, in addition to its filtration properties, also ensures a good visual appearance of the mouth end of a smoking article made from the filter rod.
  • the filter rod is preferably cylindrical with an approximately circular or oval outer boundary of the cross-sectional area with a nominal diameter of at least 3 mm and at most 10 mm, more preferably at least 4 mm and at most 9 mm and most preferably at least 5 mm and at most 8 mm .
  • the nominal diameter can be determined according to ISO 2971:2013.
  • a filter rod according to the invention can be produced by the methods known in the prior art.
  • the smoking article according to the invention comprises at least two segments, one of the segments being a segment according to one of the embodiments described above and at least one of the segments containing an aerosol-forming material.
  • the segments according to the invention can be used particularly advantageously in smoking articles comprising at least three segments, a first segment containing an aerosol-forming material, a second segment being a segment according to one of the embodiments described above and a third segment of filtration can serve, and wherein the second segment is arranged between the first and the third segment.
  • a smoking article can be produced, for example, from the filter rod referred to above as a “dual filter”.
  • the smoking article therefore comprises at least three segments, wherein a first segment contains an aerosol-forming material, a second segment is a segment according to one of the embodiments described above and wherein the second segment is arranged between the first and the third segment.
  • the draw resistance of the third segment is higher than that of the second segment.
  • the ratio of the length of the second segment to the length of the third segment is at least 1:2 and at most 5:1, particularly preferably at least 1:1 and at most 3:1. The length of the segments influences the draw resistance, so that the draw resistance can be adjusted even better by choosing the length.
  • the third segment comprises a filter paper, a cellulose-based fleece, a wet-needled fleece, a tow comprising cellulose acetate or a tow comprising regenerated cellulose.
  • the smoking article is a filter cigarette and the aerosol forming material comprises tobacco.
  • the segment according to the invention is particularly well suited for smoking articles in the intended use of which the aerosol-forming material is only heated but not burned.
  • Such smoking articles often consist of several, typically two to four segments, with one segment containing the aerosol-forming material and the other segments serving to transfer, cool down or filter the aerosol.
  • These segments require very different draw resistances and filtration efficiencies, so that for such smoking articles there is a particular need to be able to easily and reliably adjust the draw resistance and filtration efficiency of a segment over a wide range.
  • the smoking article is therefore a smoking article in whose intended use the aerosol-forming material is only heated but not burned and the aerosol-forming material comprises a material selected from the group consisting of tobacco, reconstituted tobacco, nicotine, glycerol, propylene glycol, and flavoring agents, or a mixture of two or more of these materials, and most preferably the aerosol forming material is electrically heated.
  • the aerosol-forming material can also be present as a gel or in liquid form and can preferably be contained in a container in a segment of the smoking article.
  • Both the segment according to the invention and a smoking article according to the invention can be manufactured using methods known from the prior art.
  • FIGURE Figure 1 shows a graph of nicotine filtration efficiency versus draw resistance for segments according to the invention and prior art.
  • the compression factor is C p c 1 /m-. m 2 ⁇ 1 (TI, 0 3.2 ⁇
  • the densities of the components of the calendered fibrous web are generally known in the art. Table 1 shows some typical values as an example.
  • the density of the components, neglecting the starch, was therefore p 0 1.5 g/m 2 .
  • the basis weight was 35 g/m 2 and the caliper was 33 ⁇ m, therefore the compression factor is 0.672.
  • Tensile strength and elongation at break of the calendered fibrous web A were determined according to ISO 1924-2:2008, giving a value of 51.6 N/15 mm for the tensile strength in the machine direction and a value of 1.1% for the elongation at break in the machine direction .
  • the fibrous web was also calendered more and less intensively to result in different calipers and compression factors as detailed in Table 3 below.
  • Regenerated cellulose fibers were beaten to a freeness of 73°SR, measured according to ISO 5267-1:1999.
  • a fibrous web was formed from the fibers using suitable processing aids on a paper machine, so that the fibrous web consisted of about 99% of its mass from the fibers of regenerated cellulose.
  • the fibrous web was calendered in a calender integrated into the paper machine with increased moisture in the fibrous web.
  • the basis weight was 42 g/m 2 and the caliper was 38 ⁇ m, therefore the compression factor is 0.729.
  • Tensile strength and elongation at break of the calendered fibrous web B were determined according to ISO 1924-2:2008, giving a value of 61.7 N/15 mm for the tensile strength in the machine direction and a value of 1.0% for the elongation at break in the machine direction .
  • Cylindrical filter rods with a length of 108 mm and a diameter of about 7.1 mm were each made from the calendered fiber webs A and B, with the filter material of the filter rods being formed entirely by the calendered fiber web and a suitable wrapping material with a basis weight of 78 g/m 2 was coated.
  • the width of the fibrous web used to manufacture the filter rods varied between 60 mm and 242 mm, resulting in different amounts of filter material being present in the filter rod in order to change the draw resistance.
  • the length of the calendered fibrous web used to make the filter rods was about 108 mm.
  • Filter cigarettes were produced from the filter rods with a length of 108 mm, the filter rods, cut into segments with a length of 18 mm, serving as the filter segment in the filter cigarette.
  • the tobacco blend of the filter cigarette was an American blend and the filter cigarettes differed within the usual production tolerances only in the filter segment.
  • the filtration efficiency for nicotine was measured as a characteristic parameter for the filtration efficiency.
  • the filter cigarettes were smoked according to the method specified in ISO 3308:2012 and both the mass of nicotine escaping from the end of the mouth (m) and the mass of nicotine contained in the filter segment (mputer) were determined and filtered through m filters / (m + mFilter ) calculated the filtration efficiency for nicotine. It can be expressed as a percentage and describes the ratio of the amount of nicotine retained in the filter to the amount of nicotine flowing into the filter.
  • Table 2 shows the used width of the fibrous web (W), the draw resistance (PD) and the filtration efficiency (FE) for nicotine for an 18 mm long segment made from the calendered fibrous webs A and B, respectively.
  • FIG. 1 shows on the horizontal axis the draw resistance (PD) of an 18 mm long segment in mmWG and on the vertical axis the filtration efficiency (FE) for nicotine in %. Values for segments from the calendered fiber web A (circles), from the calendered fiber web B (crosses), from a non-calendered filter paper (triangles) and cellulose acetate (square) are shown.
  • PD draw resistance
  • FE filtration efficiency
  • a fibrous web with the composition of fibrous web A was calendered with different settings of the calender, resulting in different thicknesses and densities of the calendered fibrous web.
  • Filter rods 108 mm long were made from a 40 mm and a 159 mm wide calendered fiber web and cut into 18 mm long segments.
  • the draw resistance of the segments, Ap 40 for the 40 mm wide fibrous web and Api 59 for the 159 mm wide fibrous web, and the filtration efficiency for nicotine of the segments, F 40 for the 40 mm wide fibrous web and FI 59 for the 159 mm wide fibrous web, were determined as as described above, and from this a mean rate of change in filtration efficiency for nicotine relative to the change in draw resistance
  • Table 3 contains the thickness (D), compression factor (C) and mean rate of change in filtration efficiency for nicotine (AF/AP).
  • the data for the calendered fiber web B also shows that a decoupling of draw resistance and filtration efficiency occurs largely independently of the composition of the calendered fiber web.
  • the interval of the compression factor according to the invention therefore applies independently of the composition of the fibrous web.
  • a fiber web with a basis weight of 23 g/m 2 was produced from a mixture of cellulose fibers consisting of 45% cellulose fibers from spruce and pine and 55% cellulose fibers from eucalyptus.
  • the pulp fibers from spruce and pine were beaten to a freeness of 94°SR, measured according to ISO 5267-1:1999.
  • the fibrous web was produced on a conventional paper machine, then fully coated on both sides with starch on a separate coating device and calendered in another device with increased moisture content of the fibrous web to obtain the calendered fibrous web C.
  • the amount of starch applied to the two sides together by the coating was about 1.5 g/m 2 , ie 6.12% of the mass of the calendered fibrous web, giving a basis weight of 24.5 g/m 2 .
  • the density of the components, neglecting the starch, was therefore p 0 1.5 g/cm 3 .
  • a thickness of 20 pm results in a compression factor of
  • Tensile strength and elongation at break of the calendered fibrous web C were determined according to ISO 1924-2:2008, giving a value of 29 N/15 mm for the tensile strength in the machine direction and a value of 2.0% for the elongation at break in the machine direction.
  • a calendered fibrous web D was produced in the same way but without a coating.
  • Filter rods with a length of 108 mm were made from the calendered fiber webs, using the calendered fiber web C with a width of 120 mm and 220 mm and the calendered fiber web D with a width of 120 mm and 180 mm to create four different segments generate. In all cases, the length of the calendered fiber web approximately corresponded to the length of the filter rods of 108 mm.
  • the filter rods were wrapped with a wrapping material with a basis weight of 78 g/m 2 .
  • the filtration efficiency for nicotine was determined and Table 4 reports the width (W) of the calendered fibrous web, the draw resistance (PD) of an 18 mm segment and the filtration efficiency (FE) for nicotine.
  • a comparison of these rates of change of segments from calendered fibrous webs A and B, having a basis weight of 35 g/m 2 and 42 g/m 2 , respectively, with segments from calendered fibrous webs C and D, having a basis weight of 24.5 g/m 2 m 2 or 23 g/m 2 also shows that the positive effect of calendering is less with a lower basis weight of the calendered fiber web and that this effect can be well compensated for by a coating.
  • a filter cigarette F according to the invention with a length of 83 mm and a diameter of 7.8 mm consisting of three segments was produced, the first segment containing an American blend tobacco blend, the second segment being a segment of the calendered fiber web C according to the invention and the third segment contained a filter paper.
  • the second segment was positioned between the first and third segments and the third segment formed the mouth end of the filter cigarette.
  • the second segment was 18mm long with a draw resistance of 22mmWG, while the third segment was 9mm long with a draw resistance of 46mmWG.
  • the filter paper in the third segment was a paper consisting essentially of 100% cellulose fibers with a basis weight of 35 g/m 2 and a thickness of 88 ⁇ m.
  • a filter cigarette X with 83 mm, a diameter of 7.8 mm, an American blend tobacco mixture and a 27 mm long filter segment made of cellulose acetate was produced.
  • the filter segment had a draw resistance of 84 mmWG.
  • the smoke values can be very well adapted to an otherwise identical filter cigarette with a filter made of cellulose acetate.
  • a filter made of cellulose acetate In addition to the flexibility in setting the draw resistance and filtration efficiency, there are also significant ecological advantages here, because cellulose acetate, which is difficult to biodegrade, can be dispensed with.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Paper (AREA)

Abstract

Gezeigt wird ein Segment für einen Rauchartikel, welches ein Umhüllungsmaterial und ein Filtermaterial umfasst, wobei das Umhüllungsmaterial das Filtermaterial umhüllt und das Filtermaterial zu mindestens 10% und höchstens 100% seiner Masse durch eine kalandrierte Faserbahn gebildet wird, wobei mindestens 50% und höchstens 100% der Masse der kalandrierten Faserbahn durch organische Polymerfasern gebildet sind. Die kalandrierte Faserbahn weist einen Kompressionsfaktor C von mindestens 0,45 und höchstens 0,85 auf.

Description

SEGMENT FÜR RAUCHARTIKEL MIT KALANDRIERTER FASERBAHN
GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft ein Segment eines Rauchartikels, wobei das Segment ein Filtermaterial umfasst, das es erlaubt, die Eigenschaften des Segments, insbesondere Zugwiderstand und Filtrationseffizienz, in einem weiten Bereich einfach und zuverlässig einzustellen. Das Filtermaterial des Segments umfasst dabei eine kalandrierte Faserbahn mit besonderen Eigenschaften.
HINTERGRUND UND STAND DER TECHNIK
Rauchartikel sind typischerweise stabförmige Artikel, die aus mindestens zwei nacheinander angeordneten stabförmigen Segmenten bestehen. Ein Segment enthält ein Material, das in der Lage ist, beim Aufheizen ein Aerosol zu bilden, und mindestens ein weiteres Segment enthält ein Material, das dazu dient, Eigenschaften des Aerosols zu beeinflussen.
Bei dem Rauchartikel kann es sich um eine Filterzigarette handeln, bei der ein erstes Segment das aerosolbildende Material, insbesondere Tabak, enthält und ein weiteres Segment, das als Filter ausgeführt ist und der Filtration des Aerosols dient. Das Aerosol wird dabei durch Verbrennen des aerosolbildenden Materials erzeugt, und der Filter dient primär dazu, das Aerosol zu filtern und die Filterzigarette mit einem definierten Zugwiderstand auszustatten.
Bei dem Rauchartikel kann es sich aber auch um einen sogenannten Tabakerhitzer handeln, bei dem das aerosolbildende Material nur aufgeheizt aber nicht verbrannt wird. Dadurch wird die Zahl und Menge der gesundheitsschädlichen Substanzen im Aerosol vermindert. Ein derartiger Rauchartikel besteht ebenfalls aus mindestens zwei, häufiger aber aus mehr, insbesondere aus vier Segmenten. Ein Segment enthält das aerosolbildende Material, das typischerweise Tabak, rekonstituierten Tabak, nach anderen Verfahren aufbereiteten Tabak oder Nikotin und Glycerol oder Propylenglykol umfasst. Weitere, teilweise optionale Segmente im Tabakerhitzer dienen dazu, das Aerosol weiterzuleiten, das Aerosol abzukühlen oder das Aerosol zu filtern.
Die Segmente sind meistens von einem Umhüllungsmaterial umhüllt. Sehr oft wird Papier als Umhüllungsmaterial verwendet. Aus dem Stand der Technik ist bekannt, derartige Segmente aus Celluloseacetat oder Polylac- tiden zu bilden. Da Polylactide und insbesondere Celluloseacetat in der Umwelt nur sehr langsam biologisch abgebaut werden, hat die Industrie ein Interesse, die Segmente des Rauchartikels aus anderen Materialien zu fertigen, die besser biologisch abbaubar sind, und es erlauben, vor allem auf die Verwendung von Celluloseacetat zu verzichten. Es ist im Stand der Technik bekannt, Segmente für Rauchartikel, insbesondere Filtersegmente, aus Papier herzustellen. Derartige Segmente sind zwar generell gut biologisch abbaubar, weisen aber auch Nachteile auf. Beispielsweise haben Filtersegmente aus Papier generell eine hohe Filtrationseffizienz und führen daher zu einem trockenen Aerosol, was den Geschmack des Aerosols verglichen mit Zigaretten mit den üblichen Filtersegmenten aus Celluloseacetat beeinträchtigt. Des Weiteren haben sie aber oft eine niedrigere Filtrationseffizienz für Phenole als Celluloseacetat. Zudem erweist es sich als schwierig, aus Papier ein Segment herzustellen, das hinsichtlich der Kombination aus Zugwiderstand, Filtrationseffizienz und Härte für den Konsumenten akzeptabel ist. Um die Filtrationseffizienz zu senken, verwendet man oft weniger Papier pro Filtervolumen, was jedoch zur Folge hat, dass das Segment weich wird und einen zu niedrigen Zugwiderstand hat.
Bei der Gestaltung der Segmente eines Rauchartikels spielen der Zugwiderstand und die Filtrationseffizienz eine große Rolle. Für Rauchartikel benötigt man sowohl Segmente mit hohem Zugwiderstand als auch mit niedrigem Zugwiderstand und ebenso mit hoher oder niedriger Filtrationseffizienz. Da Zugwiderstand und Filtrationseffizienz eng Zusammenhängen, hat es sich als schwierig erwiesen, diese Parameter über einen großen Bereich unabhängig voneinander einzustellen.
Es besteht daher ein Interesse in der Industrie, ein Filtermaterial zur Verfügung zu haben, das es erlaubt, Segmente zu fertigen, bei denen Zugwiderstand und Filtrationseffizienz unabhängig voneinander über einen weiten Bereich verändert werden können.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Segment eines Rauchartikels oder für einen Rauchartikel zur Verfügung zu stellen, dessen Zugwiderstand und Filtrationseffizienz einfach und zuverlässig weitgehend unabhängig voneinander eingestellt werden können und das in dieser Hinsicht herkömmlichen Segmenten überlegen ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, ein gut biologisch abbaubares Segment für Rauchartikel zur Verfügung zu stellen. Diese Aufgabe wird durch ein Segment nach Anspruch 1, einen Filterstab nach Anspruch 35 und einen Rauchartikel nach Anspruch 39 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Erfinder haben gefunden, dass diese Aufgabe durch ein Segment eines Rauchartikels gelöst werden kann, das ein Umhüllungsmaterial und ein Filtermaterial umfasst, wobei das Umhüllungsmaterial das Filtermaterial umhüllt und das Filtermaterial zu mindestens 10% und höchstens 100% seiner Masse durch eine kalandrierte Faserbahn gebildet wird, und wobei mindestens 50% und höchstens 100% der Masse der kalandrierten Faserbahn durch organische Polymerfasern gebildet werden und wobei die kalandrierte Faserbahn einen Kompressionsfaktor von mindestens 0,45 und höchstens 0,85 aufweist, wobei der Kompressionsfaktor das Verhältnis zwischen der Dichte der kalandrierten Faserbahn und der volumengewichteten Dichte der Bestandteile der kalandrierten Faserbahn ist.
Gemäß dem Stand der Technik möchte der Fachmann, dass das Filtermaterial in einem Segment eines Rauchartikels eine poröse Struktur mit geringer Dichte aufweist, um dem durch das Segment strömenden Aerosol eine ausreichende Oberfläche zu bieten, sodass Bestandteile des Aerosols effizient gefiltert werden können. Dabei wird für jedes Filtermaterial separat untersucht, wie Zugwiderstand und Filtrationseffizienz Zusammenhängen und für die gewünschten Parameter die Art und Masse des Filtermaterials in dem Segment festgelegt. Dabei spielen aber neben dem Zugwiderstand und der Filtrationseffizienz auch andere Aspekte eine Rolle, insbesondere die Härte des Segments, die vor allem durch die Masse des Filtermaterials und teilweise durch das Umhüllungsmaterial bestimmt wird. Insbesondere erweist es sich als schwierig, einen niedrigen Zugwiderstand und niedrige Filtrationseffizienz bei ausreichender Härte zu erreichen. Ebenso ist es schwierig, für ein Segment einen niedrigen Zugwiderstand und hohe Filtrationseffizienz oder umgekehrt einen hohen Zugwiderstand und niedrige Filtrationseffizienz einzustellen. Es besteht aber in Rauchartikeln, insbesondere in Tabakerhitzern, großer Bedarf an solchen Segmenten.
Die Erfinder haben überraschend gefunden, dass eine kalandrierte Faserbahn als Bestandteil des Segments in einem Rauchartikel diese Aufgabe lösen kann. Gemäß dem Stand der Technik würde der Fachmann eine kalandrierte Faserbahn zur Verwendung als Filtermaterial in einem gattungsgemäßen Segment nicht in Betracht ziehen, weil er davon ausgeht, dass das Kalandrieren die Faserbahn verdichtet, die Oberfläche glättet und verschließt und so eine unporöse Struktur erzeugt, die eine sehr geringe Filtrationswirkung besitzt und eine solche Faserbahn für Segmente in Rauchartikeln ungeeignet macht. Die Erfinder haben aber gefunden, dass kalandrierte Faserbahnen als Filtermaterial für derartige Segmente entgegen der Erwartung des Fachmanns geeignet sind, wenn sie so kalandriert werden, dass ihr Kompressionsfaktor in dem erfindungsgemäßen Intervall liegt. In diesem engen Bereich des Kompressionsfaktors zeigt sich der überraschende Effekt, dass der Zugwiderstand eines daraus gefertigten Segments vergleichsweise niedrig ist, die Filtrationseffizienz aber trotzdem im mittleren Bereich liegt und insbesondere, dass die Filtrationseffizienz vom Zugwiderstand und der Masse der kalandrierten Faserbahn im Segment praktisch unabhängig und konstant ist. Eine kalandrierte Faserbahn mit dem erfindungsgemäßen Kompressionsfaktor erlaubt es daher, den Zugwiderstand oder die Härte des Segments anzupassen, ohne die Filtrationseffizienz zu verändern. Dies ist mit den im Stand der Technik verfügbaren Filtermaterialien nicht in gleichem Maß möglich.
Der Kompressionsfaktor ist das Verhältnis aus der Dichte der kalandrierten Faserbahn und der volumengewichteten Dichte der Bestandteile der kalandrierten Faserbahn. Das Verhältnis beschreibt im Wesentlichen, wie stark die Faserbahn komprimiert ist. Ein Kompressionsfaktor von i bedeutet eine maximale Kompression, sodass in der kalandrierten Faserbahn kein Porenvolumen vorhanden ist, während bei niedrigeren Kompressionsfaktoren noch Porenvolumen in der kalandrierten Faserbahn verbleibt.
Besteht die Faserbahn aus i = 1,2,3, ••• ,N Bestandteilen mit den Dichten p; und den flächenbezogenen Massen mi, dann berechnet sich die volumengewichtete Dichte p0 der Bestandteile der kalandrierten Faserbahn durch und die Dichte der kalandrierten Faserbahn pc ergibt sich aus der flächenbezogenen Masse der Bestandteile und der Dicke d der kalandrierten Faserbahn durch
Das Flächengewicht kann nach ISO 536:2019 und die Dicke nach ISO 534:2011 bestimmt werden. Der Kompressionsfaktor C ist dann das Verhältnis aus der Dichte der kalandrierten Faserbahn pc und der Dichte der Bestandteile der Faserbahn p0, also
Um den erfindungsgemäßen Effekt zu erzielen muss der Kompressionsfaktor C mindestens 0,45 und höchstens 0,85 betragen. Für die Berechnung des Kompressionsfaktors C ist es nicht erforderlich, die Gesamtheit aller Bestandteile zu erfassen. Es genügt, wenn die für die Berech- nung verwendeten Bestandteile in Summe mindestens 90% der Masse der kalandrierten Faserbahn ausmachen. Beispielhafte Berechnungen des Kompressionsfaktors sind weiter unten ausgeführt.
Eine Theorie, wieso wider Erwarten eine kalandrierte Faserbahn eine Filtrationseffizienz im mittleren Bereich aufweist und wieso in dem erfindungsgemäßen Bereich des Kompressionsfaktors der Zugwiderstand von der Filtrationseffizienz entkoppelt ist, haben die Erfinder bisher nicht gefunden. Wie weiter unten erläutert, lässt sich aber experimentell nachweisen, dass der Kompressionsfaktor der kalandrierten Faserbahn das wesentliche Kriterium ist, um den erfinderischen Effekt zu erzielen. Ebenso ist davon auszugehen, dass die durch das Kalandrieren auf den erfindungsgemäßen Kompressionsfaktor erzeugte poröse Struktur und Oberfläche der kalandrierten Faserbahn von Bedeutung sind.
Das erfindungsgemäße Segment umfasst ein Filtermaterial, wobei mindestens 10% und höchstens 100% der Masse des Filtermaterials durch eine kalandrierte Faserbahn gebildet werden. Durch die kalandrierte Faserbahn können Zugwiderstand und Filtrationseffizienz unabhängig voneinander eingestellt werden. Beispielsweise kann der Anteil der kalandrierten Faserbahn im Filtermaterial erhöht werden, um den Zugwiderstand zu erhöhen aber die Filtrationseffizienz unverändert zu lassen. Bevorzugt sind daher mindestens 20% und höchstens 90% der Masse des Filtermaterials durch die kalandrierte Faserbahn gebildet und besonders bevorzugt mindestens 25% und höchstens 75% der Masse des Filtermaterials. In manchen Ausführungsformen ist der Anteil der kalandrierten Faserbahn im Filtermaterial eher hoch und beträgt mindestens 30% und höchstens 100% der Masse des Filtermaterials.
Der Kompressionsfaktor der kalandrierten Faserbahn ist für das erfindungsgemäße Segment wesentlich, weil nach den Erkenntnissen der Erfinder nur für ein bestimmtes Intervall des Kompressionsfaktors der Zugwiderstand und die Filtrationseffizient entkoppelt sind. Bevorzugt beträgt der Kompressionsfaktor der kalandrierten Faserbahn mindestens 0,50 und höchstens 0,80 und besonders bevorzugt mindestens 0,55 und höchstens 0,75. Innerhalb des erfindungsgemäßen Intervalls zeigen die Untersuchungen der Erfinder, dass Zugwiderstand und Filtrationseffizienz voneinander entkoppelt sind, in den bevorzugten Intervallen des Kompressionsfaktors kann der Kalandrierprozess aber besonders effizient durchgeführt werden.
In dem erfindungsgemäßen Segment ist die Faserbahn, die mindestens einen Teil des Filtermaterials bildet, kalandriert. Dies kann bedeuten, dass die Faserbahn im Zuge ihrer Herstellung mindestens einen Walzspalt durchlaufen hat, in dem mechanischer Druck auf die Faserbahn ausgeübt wird und sie dabei komprimiert und geglättet wird. Dabei können beispiels- weise der mechanische Druck und die Zahl der Walzspalte so gewählt werden, dass der Kompressionsfaktor der kalandrierten Faserbahn im erfindungsgemäßen Intervall liegt. Zur Unterstützung des Kalandrierprozesses können die den Walzspalt bildenden Walzen beheizt und/oder kann die Feuchtigkeit der Faserbahn vor dem Kalandrieren angepasst werden. Zur Herstellung der kalandrierten Faserbahn für das erfindungsgemäße Segment ist es wichtig, dass die Feuchtigkeit der Faserbahn beim Kalandrieren gegenüber dem Gleichgewichtszustand einer trockenen Faserbahn erhöht ist, um einen erfindungsgemäßen Kompressionsfaktor zu erzielen. Darüberhinaus ist der Fachmann in der Lage, weitere Parameter des Kalandrierprozesses anhand der Eigenschaften der Faserbahn so einzustellen, dass der gewünschte Kompressionsfaktor erreicht wird.
Dieser Prozess des Kalandrierens ist dabei von anderen Prozessen, wie beispielsweise jenem in einer Leimpresse oder einem Streichaggregat zu unterscheiden, in denen Substanzen auf die Oberfläche einer Faserbahn aufgetragen werden. Dabei kann die Faserbahn zwar auch einen Walzspalt durchlaufen, es wird aber kein großer Druck auf die Faserbahn ausgeübt, sodass die Faserbahn nicht oder nur wenig komprimiert wird und der erfindungsgemäße Kompressionsfaktor nicht erreicht wird.
Die kalandrierte Faserbahn umfasst organische Polymerfasern. Organische Polymerfasern sind Fasern, die aus Polymeren bestehen, deren Hauptkette Kohlenstoffatome enthält. Solche Polymerfasern eignen sich prinzipiell, um eine Faserbahn zu bilden und zu kalandrieren, sodass die Erfindung damit verwirklicht werden kann.
Nicht erfindungsgemäß sind anorganische Fasern, wie Glasfasern, Metallfasern oder Mineralfasern und Fasern aus anorganischen Polymeren wie Polysiloxanen.
Die biologische Abbaubarkeit der kalandrierten Faserbahn kann durch Auswahl der organischen Polymerfasern verbessert oder überhaupt erst ermöglicht werden. Da Rauchartikel nach Gebrauch oft in der Umwelt entsorgt werden, ist es von Bedeutung, dass die Segmente, aus denen der Rauchartikel besteht, gut biologisch abbaubar sind.
Bevorzugt sind die organischen Polymerfasern daher Fasern aus Biopolymeren. Biopolymere sind Polymere, die von Lebewesen synthetisiert sind oder zu von Lebewesen synthetisierten Polymeren chemisch identisch sind. Modifizierte von Lebewesen synthetisierte oder synthetisierbare Polymere sind ebenfalls Biopolymere im Sinn dieser Erfindung. Keine Biopolymere und daher weniger bevorzugt, aber erfindungsgemäß, sind beispielsweise synthetische Polymere wie Polyethylen oder Polypropylen. Dabei sind vorzugweise mindestens 8o Gew.-%, besonders vorzugsweise mindestens 90 Gew.-% und idealerweise sämtliche der genannten organischen Polymerfasern Fasern aus Biopolymeren. Um die biologische Abbaubarkeit noch weiter zu optimieren sind in einer besonders bevorzugten Ausführungsform die organischen Polymerfasern Fasern aus cellulosebasierten Biopolymeren. Beispiele für Fasern aus cellulosebasierten Biopolymeren sind Zellstofffasern, Fasern aus regenerierter Cellulose und Fasern aus Celluloseacetat. Weniger bevorzugt, aber erfindungsgemäß, sind Fasern aus Polylactiden, die zwar ein Biopolymer aber kein cellulosebasiertes Biopolymer sind und schlechter biologisch abbaubar sind als beispielsweise Zellstofffasern. Ebenso weniger bevorzugt sind Fasern aus Celluloseacetat, die zwar ein cellulosebasiertes Biopolymer sind, aber noch schlechter biologisch abbaubar sind als Fasern aus Polylactiden.
Um die beste biologische Abbaubarkeit des erfindungsgemäßen Segments zu erzielen, sind in einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform die genannten Fasern aus Biopolymeren Zellstofffasern, Fasern aus regenerierter Cellulose oder eine Mischung daraus.
Insbesondere sind mindestens 8o Gew.-%, vorzugsweise mindestens 90 Gew.-% und insbesondere sämtliche der genannten organischen Polymerfasern Zellstofffasern, die aus Nadelbäumen, Laubbäumen oder anderen Pflanzen wie Hanf, Flachs, Jute, Ramie, Kenaf, Kapok, Kokosnuss, Abacä, Sisal, Bambus, Baumwolle oder aus Espartogras gewonnen sind, oder eine Mischung aus Zellstofffasern von zwei oder mehr dieser Bäume oder Pflanzen. Mit anderen Worten können die Zellstofffasern aus genau einer der oben genannten Quellen gewonnen sein, oder eine Mischung aus Zellstofffasern sein, die aus zwei oder mehr der genannten Quellen gewonnen sind. Neben der optimalen biologischen Abbaubarkeit sind die Fasern auch noch in gleichmäßiger Qualität und großer Menge verfügbar.
Der Anteil der organischen Polymerfasern an der kalandrierten Faserbahn kann variieren. Erfindungsgemäß beträgt er mindestens 50% und höchstens 100% der Masse der kalandrierten Faserbahn, um der Faserbahn eine für die weitere Verarbeitung günstige Festigkeit zu verleihen. Bevorzugt ist der Anteil der organischen Polymerfasern an der Masse der kalandrierten Faserbahn aber höher und beträgt mindestens 60% und höchstens 100% und besonders bevorzugt mindestens 70% und höchstens 95%. Ein höherer Anteil an organischen Polymerfasern erlaubt es, die Faserbahn mit weniger Druck zu kalandrieren, um den erfindungsgemäßen Kompressionsfaktor einzustellen.
Für die gute biologische Abbaubarkeit ist es bevorzugt, wenn die kalandrierte Faserbahn weniger als 40%, besonders bevorzugt weniger als 30% und ganz besonders bevorzugt weniger als 20% Fasern aus Celluloseacetat enthält, wobei sich die Prozentangaben auf die Masse der kalandrierten Faserbahn beziehen. Insbesondere ist die kalandrierte Faserbahn frei von Fasern aus Celluloseacetat. Die kalandrierte Faserbahn kann Füllstoff enthalten. Füllstoff erzeugt in der Faserbahn eine poröse Struktur und ist generell wenig kompressibel, sodass das Kalandrieren der Faserbahn einen höheren Druck erfordert, um den gewünschten Kompressionsfaktor zu erreichen. Bevorzugt beträgt der Anteil an Füllstoff daher mindestens o% und höchstens 50% der Masse der kalandrierten Faserbahn, besonders bevorzugt beträgt er mindestens 0% und höchstens 30% und ganz besonders bevorzugt mindestens 0% und höchstens 5% jeweils bezogen auf die Masse der kalandrierten Faserbahn. Der Füllstoff kann nützlich sein, um die Weiße der Faserbahn zu erhöhen. Dies kann besonders von Bedeutung sein, wenn sich das daraus gefertigte Segment an einem Ende des Rauchartikels befindet und dessen Querschnittsfläche sichtbar ist. Der Füllstoff kann auch deshalb eingesetzt werden, weil er billiger als organische Polymerfasern ist. Aus diesen Gründen ist alternativ auch ein Füllstoffgehalt von mindestens 5% und höchstens 35% bezogen auf die Masse der kalandrierten Faserbahn bevorzugt.
Bevorzugt ist der Füllstoff ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Calciumcarbonat, Magnesiumcarbonat, Titandioxid, Magnesiumoxid, Magnesiumhydroxid, Aluminiumhydroxid, Magnesiumsilikat, Aluminiumsilikat, Kaolin, Talkum, und Bentonit, oder durch eine Mischung aus zwei oder mehr dieser Füllstoffarten gebildet.
Die kalandrierte Faserbahn kann Zusatzstoffe enthalten, um der kalandrierten Faserbahn besondere Eigenschaften zu verleihen. Diese Zusatzstoffe können beispielsweise die Festigkeit in trockenem oder nassem Zustand, die Wasseraufnahme, die Filtrationseffizienz insgesamt oder für einzelne Substanzen beeinflussen. Der Anteil der Zusatzstoffe in der kalandrierten Faserbahn beträgt bevorzugt mindestens 0% und höchstens 10% der Masse der kalandrierten Faserbahn, besonders bevorzugt mindestens 1% und höchstens 9% der Masse der kalandrierten Faserbahn.
Bevorzugt sind die Zusatzstoffe ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Leimungsmitteln, Alkylketendimeren (AKD), Alkenylbernsteinsäureanhydriden (ASA), Fettsäuren, Stärke, Stärkederivaten, Carboxymethyl cellulose, Alginaten, Chitosan, Nassfestmitteln, Zitraten, Trinatriumzitrat, Trikaliumzitrat, Malaten, Tartraten, Acetaten, Nitraten, Succinaten, Fumaraten, Gluconaten, Glycolaten, Lactaten, Oxyalaten, Salicylaten, o-Hydroxycaprylaten, Phosphaten, Polyphosphaten, Chloriden, Hydrogencarbonaten, Triacetin, Propylenglykol, Ethylenglykol, Sorbitol, Glycerol, Polyethylenglykol, Polypropylenglykol, Polyvinylalkohol, Tri-Ethlyzitrat, Katalysatoren, Aktivkohle, Aromastoffen, verkapselten Aromastoffen und Mischungen daraus.
Das Flächengewicht der kalandrierten Faserbahn beträgt bevorzugt mindestens 15 g/m2 und höchstens 44 g/m2, bevorzugt mindestens 20 g/m2 und höchstens 40 g/m2 und besonders bevorzugt mindestens 23 g/ m2 und höchstens 38 g/ m2, insbesondere mindestens 31 g/ m2 und höchstens 37 g/m2. Dieses Flächengewicht ist vorteilhaft, um das Kalandrieren der Faserbahn und die Weiterverarbeitung der kalandrierten Faserbahn zum Segment eines Rauchartikels zu erleichtern und es kann der kalandrierten Faserbahn eine günstige Festigkeit verleihen. Die Angaben beziehen sich auf ein Flächengewicht, das nach ISO 536:2019 gemessen wird.
Die Dicke der kalandrierten Faserbahn beträgt bevorzugt mindestens 15 pm und höchstens 55 pm und besonders bevorzugt mindestens 20 pm und höchstens 50 pm und ganz besonders bevorzugt mindestens 30 pm und höchstens 37 jun. Die Dicke kann nach ISO 534:2011 gemessen werden und bezieht sich auf die Dicke der Faserbahn nach dem Kalandrieren.
Die mechanischen Eigenschaften der kalandrierten Faserbahn sind für die Verarbeitung zu einem Segment für einen Rauchartikel von Bedeutung. Die breitenbezogene Zugfestigkeit der kalandrierten Faserbahn, gemessen nach ISO 1924-2:2008, beträgt bevorzugt mindestens 6 N/15 mm und höchstens 70 N/15 mm, besonders bevorzugt mindestens 8 N/15 mm und höchstens 60 N/15 mm.
Die Bruchdehnung der kalandrierten Faserbahn ist von Bedeutung, weil bei der Verarbeitung der Faserbahn zu einem Segment eines Rauchartikels die Faserbahn oft gecrimpt wird und dabei eine besonders hohe Bruchdehnung günstig ist. Die Bruchdehnung der kalandrierten Faserbahn, gemessen nach ISO 1924-2:2008, beträgt daher bevorzugt mindestens 0,8% und höchstens 3,0% und besonders bevorzugt mindestens 1,0% und höchstens 2,5%.
Zugfestigkeit und Bruchdehnung können zwar von der Richtung abhängen, in der die Probe für die Messung aus dem Filtermaterial entnommen wurde. Durch das Kalandrieren ist diese Richtungsabhängigkeit allerdings gering. Die genannten Merkmale der kalandrierten Faserbahn sind jeweils erfüllt, wenn Zugfestigkeit oder Bruchdehnung in mindestens einer Richtung in den angegebenen bevorzugten oder besonders bevorzugten Intervallen liegen.
Die Erfinder haben zudem gefunden, dass eine Beschichtung die Wirkung des Kalandrierens steigern kann und sich eine noch bessere Entkopplung von Zugwiderstand und Filtrationseffizienz erreichen lässt, insbesondere dann, wenn das Flächengewicht der kalandrierten Faserbahn niedrig ist. Eine Beschichtung erlaubt es auch, die Oberfläche der Faserbahn zu verändern und beispielsweise eine selektive Filtration bestimmter Substanzen des Aerosols zu erreichen.
Die Beschichtung kann dabei in Form einer Zusammensetzung aufgetragen werden, die das Beschichtungsmaterial und ein Lösungsmittel umfasst, wobei das Lösungsmittel nach dem Auftrag beispielsweise durch Trocknen entfernt wird. Zur Beschichtung zählen nur jene Bestandteile der Zusammensetzung, die auf der kalandrierten Faserbahn verbleiben.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Segments ist die kalandrierte Faserbahn auf mindestens einer Seite beschichtet, wobei die Beschichtung auf mindestens einer Seite mindestens 20% und höchstens ioo% der Fläche dieser Seite der kalandrierten Faserbahn bedeckt, und wobei die Beschichtung ein Material umfasst, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Leimungsmitteln, Alkylketendimeren (AKD), Alkenylbernsteinsäureanhydriden (ASA), Fettsäuren, Stärke, Stärkederivaten, Carboxymethylcellulose, Alginaten, Chitosan, Nassfestmitteln, Zitraten, Trinatriumzitrat, Trikaliumzitrat, Malaten, Tartraten, Acetaten, Nitraten, Suc- cinaten, Fumaraten, Gluconaten, Glycolaten, Lactaten, Oxyalaten, Salicylaten, o-Hydro- xycaprylaten, Phosphaten, Polyphosphaten, Chloriden, Hydrogencarbonaten, Triacetin, Propylenglykol, Ethylenglykol, Sorbitol, Glycerol, Polyethylenglykol, Polypropylenglykol, Polyvinylalkohol, Tri-Ethlyzitrat, Katalysatoren, Aktivkohle, Aromastoffen, und verkapselten Aromastoffen oder wobei die Beschichtung eine Mischung aus zwei oder mehr dieser Materialien umfasst.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die Beschichtung ein Material, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Stärke, Stärkederivaten, Cellulosederivaten und Mischungen daraus. Ganz besonders bevorzugt umfasst die Beschichtung ein Material, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Stärke, Stärkederivaten, Cellulosederivaten und Mischungen daraus (d. h. das Material ist eine Mischung aus zwei oder mehr dieser Substanzen), und der Anteil dieses Materials in der Beschichtung beträgt mindestens 20% und höchstens 100%, bevorzugt mindestens 50% und höchstens 100%, besonders bevorzugt mindestens 70% und höchstens 98% und ganz besonders bevorzugt mindestens 80% und höchstens 95% jeweils bezogen auf die Masse der Beschichtung, die auf die kalandrierte Faserbahn aufgetragen ist.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist nur eine Seite der kalandrierten Faserbahn beschichtet und die Beschichtung bedeckt mindestens 50% und höchstens 100% der Fläche der beschichteten Seite der kalandrierten Faserbahn, und ganz besonders bevorzugt mindestens 90% und höchstens 100% der Fläche der beschichteten Seite der kalandrierten Faserbahn, insbesondere, wenn man beispielsweise aus technischen Gründen von einer vollflächigen Beschichtung der Faserbahn absehen möchte, mindestens 80% und höchstens 95% der Fläche der beschichteten Seite der kalandrierten Faserbahn. Solche technischen Gründe können sein, dass ein Teil der kalandrierten Faserbahn unbeschichtet bleiben soll, um an der fertigen Faserbahn noch Eigenschaften der Faserbahn ohne Beschichtung bestimmen zu können. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die kalandrierte Faserbahn auf beiden Seiten beschichtet und die Beschichtung bedeckt mindestens 20% und höchstens 100% der Fläche jeder der beiden Seiten der kalandrierten Faserbahn und ganz besonders bevorzugt mindestens 50% und höchstens 100% der Fläche jeder der beiden Seite der kalandrierten Faserbahn, insbesondere mindestens 90% und höchstens 100% der Fläche jeder der beiden Seiten der kalandrierten Faserbahn, oder, wenn man beispielsweise aus technischen Gründen von einer vollflächigen Beschichtung der Faserbahn absehen möchte, mindestens 80% und höchstens 95% der Fläche jeder der beiden Seiten der kalandrierten Faserbahn.
Die Menge an Beschichtungsmaterial, die auf eine Seite oder beiden Seiten der kalandrierten Faserbahn aufgetragen ist, beträgt besonders bevorzugt mindestens 0,5 g/m2 und höchstens 5,0 g/m2, ganz besonders bevorzugt mindestens 0,7 g/ m2 und höchstens 4,0 g/ m2, wobei sich die Menge in g/m2 jeweils nur auf die Fläche bezieht, auf die das Beschichtungsmaterial tatsächlich aufgetragen ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Segments ist die kalandrierte Faserbahn auf mindestens einer Seite beschichtet, wobei die Beschichtung auf mindestens einer Seite mindestens 20% und höchstens 100% der Fläche dieser Seite der kalandrierten Faserbahn bedeckt, und das Flächengewicht der kalandrierten Faserbahn inklusive Beschichtung beträgt mindestens 20 g/m2 und höchstens 35 g/m2. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform dieses Segments umfasst die Beschichtung ein Material, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Stärke, Stärkederivaten, Cellulosederivaten und Mischungen aus zwei oder mehr derselben.
Die kalandrierte Faserbahn ist bevorzugt ein kalandriertes Papier oder ein kalandriertes Vlies. Solche bevorzugten kalandrierten Faserbahnen können mittels den im Stand der Technik bekannten Verfahren hergestellt werden.
Das erfindungsgemäße Segment umfasst ein Filtermaterial, wobei mindestens 10% der Masse des Filtermaterials durch die kalandrierte Faserbahn gebildet werden. Das Filtermaterial kann vollständig durch die kalandrierte Faserbahn gebildet werden. Der Zweck der kalandrierten Faserbahn besteht aber vor allem darin, den Zugwiderstand des Segments von der Filtrationseffizienz zu entkoppeln. Um diesen Zweck zu erfüllen, müssen mindestens 10% der Masse des Filtermaterials durch die kalandrierte Faserbahn gebildet werden. Es ist aber vorteilhaft, die kalandrierte Faserbahn mit weiterem Filtrationsmaterial zu kombinieren.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Filtermaterial des erfindungsgemäßen Segments die kalandrierte Faserbahn und ein weiteres Filtrationsmaterial, wobei das weitere Filtrationsmaterial vorzugsweise ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Filterpapieren, Vliesen oder Spinnkabeln und Kombinationen derselben.
Besonders bevorzugt ist das weitere Filtrationsmaterial ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Filterpapieren, cellulosebasierten Vliesen, nassvernadelten Vliesen, Spinnkabeln umfassend Celluloseacetat, Spinnkabeln umfassend regenerierte Cellulose und Kombinationen zwei oder mehr derselben. Diese weiteren Filtrationsmaterialien erlauben es besonders gut die Filtrationseffizienz des Segments zu beeinflussen.
In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform ist das weitere Filtrationsmaterial ein Filterpapier, ein cellulosebasiertes Vlies, ein nassvernadeltes Vlies oder eine Kombination von zwei oder mehr derselben. Diese weiteren Filtrationsmaterialien weisen eine gute biologische Abbaubarkeit auf und können daher besonders vorteilhaft mit der kalandrierten Faserbahn kombiniert werden. In einer Weiterbildung dieser ganz besonders bevorzugten Ausführungsform ist das weitere Filtrationsmaterial bahnförmig und auf die kalandrierte Faserbahn kaschiert.
Bevorzugt sind mindestens 10% und höchstens 90% und besonders bevorzugt mindestens 20% und höchstens 70% der Masse des Filtermaterials durch das weitere Filtrationsmaterial gebildet.
In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform, die die Wirkung der kalandrierten Faserbahn auf den Zugwiderstand und die Filtrationseffizienz mit der biologischen Abbaubarkeit des Segments in besonders günstiger Weise kombiniert, umfasst das Segment eines Rauchartikels ein Umhüllungsmaterial und ein Filtermaterial, wobei das Umhüllungsmaterial das Filtermaterial umhüllt und mindestens 70% und höchstens 100% der Masse des Filtermaterials durch eine kalandrierte F aserbahn gebildet werden, und wobei mindestens 50% und höchstens 100% der Masse der kalandrierten Faserbahn durch organische Polymerfasern gebildet werden und wobei die kalandrierte Faserbahn einen Kompressionsfaktor von mindestens 0,45 und höchstens 0,85 aufweist und höchstens 30% und insbesondere höchstens 20% der Masse des Filtermaterials durch Celluloseacetat gebildet werden.
Das erfindungsgemäße Segment für einen Rauchartikel umfasst das Filtermaterial und ein Umhüllungsmaterial, wobei das Umhüllungsmaterial das Filtermaterial umhüllt und bevorzugt ein Papier oder eine Folie ist.
Das Umhüllungsmaterial ist dabei streng von der kalandrierten Faserbahn zu unterscheiden, die Bestandteil des Filtermaterials ist. An das Umhüllungsmaterial eines Segments für einen Rauchartikel werden ganz andere Anforderungen gestellt, wie Verarbeitbarkeit durch Verklebung, Luftdurchlässigkeit, Farbe, die Eignung zur Perforation und fallweise die Bedruckbarkeit, während Filtrationseigenschaften und die Auswirkung auf den Zugwiderstand bedeutungslos sind.
Das Umhüllungsmaterial des erfindungsgemäßen Segments hat bevorzugt ein Flächengewicht von mindestens 20 g/m2 und höchstens 150 g/m2, besonders bevorzugt von mindestens 30 g/m2 und höchstens 130 g/m2. Ein Umhüllungsmaterial mit diesem bevorzugten oder besonders bevorzugten Flächengewicht verleiht dem damit umhüllten, erfindungsgemäßen Segment in Kombination mit dem Filtermaterial eine besonders vorteilhafte Härte. Damit kann der Raucher das im Rauchartikel befindliche Segment nicht versehentlich zusammendrücken.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Segments ist das Segment zylindrisch mit einer näherungsweise kreisrunden oder ovalen äußeren Begrenzung der Querschnittsfläche mit einem nominalen Durchmesser dieser Begrenzung von mindestens 3 mm und höchstens 10 mm, besonders bevorzugt von mindestens 4 mm und höchstens 9 mm und ganz besonders bevorzugt von mindestens 5 mm und höchstens 8 mm. Diese nominalen Durchmesser sind für die Verwendung der erfindungsgemäßen Segmente in Rauchartikeln günstig. Der nominale Durchmesser kann gemäß ISO 2971:2013 bestimmt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Segments hat das Segment eine Länge von mindestens 4 mm und höchstens 40 mm, besonders bevorzugt von mindestens 6 mm und höchstens 35 mm und ganz besonders bevorzugt von mindestens 10 mm und höchstens 28 mm.
Der Zugwiderstand des Segments bestimmt unter anderem, welche Druckdifferenz der Raucher beim Konsum des Rauchartikels aufbringen muss, um einen bestimmten Volumenstrom durch den Rauchartikel zu erzeugen, und er beeinflusst daher wesentlich die Akzeptanz des Rauchartikels beim Raucher. Der Zugwiderstand des Segments kann nach ISO 6565:2015 gemessen werden und wird in mm Wassersäule (mmWG) angegeben. In sehr guter Näherung ist der Zugwiderstand des Segments proportional zur Länge des Segments, sodass die Messung des Zugwiderstands auch an Stäben erfolgen kann, die sich vom Segment nur in der Länge unterscheiden. Daraus kann der Zugwiderstand des Segments einfach berechnet werden.
Der Zugwiderstand des Segments pro Länge des Segments beträgt bevorzugt mindestens 0,05 mmWG/mm und höchstens 12,0 mmWG/mm, besonders bevorzugt mindestens 0,1 mmWG/mm und höchstens 10,0 mmWG/mm und ganz besonders bevorzugt mindestens 0,1 mmWG/mm und höchstens 4,0 mmWG/mm. Das Segment weist typischerweise eine im Wesentlichen zylindrische Form mit näherungsweise kreisrunder oder ovaler äußerer Begrenzung der Querschnittsfläche auf und kann in seinem Inneren einen oder mehrere Hohlräume aufweisen, beispielsweise um Aktivkohlepartikel oder zerbrechbare Kapseln mit Aromastoffen aufzunehmen. Die Hohlräume können auch als eine oder mehrere längliche Röhren gebildet sein, die zumindest näherungsweise parallel zur Längsachse des Segments verlaufen und sich ganz innerhalb des Segments befinden oder an einer oder beiden Endflächen des Segments enden. Solche Hohlräume können ebenfalls die Filtrationseffizienz und den Zugwiderstand beeinflussen. Die Richtung der Längsachse stimmt mit der Strömungsrichtung des Aerosols im Rauchartikel überein, wenn der Raucher beim Gebrauch des Rauchartikels an dem Rauchartikel zieht.
Das erfindungsgemäße Segment kann auch ein aerosolbildendes Material, insbesondere ein Tabakmaterial enthalten.
Die Herstellung eines erfindungsgemäßen Segments kann nach den im Stand der Technik bekannten Verfahren erfolgen.
Der erfindungsgemäße Filterstab ist zylindrisch mit näherungsweise kreisrunder oder ovaler äußerer Begrenzung der Querschnittsfläche, weist eine Länge von mindestens 40 mm und höchstens 200 mm auf und umfasst mindestens ein erfindungsgemäßes Segment.
Bevorzugt umfasst der Filterstab mindestens ein erfindungsgemäßes Segment und mindestens ein weiteres Segment, das ein Filtermaterial umfasst, wobei die Segmente in Längsrichtung des Filterstabs nacheinander angeordnet sind. Besonders bevorzugt umfasst das Filtermaterial des weiteren Segments Celluloseactetat.
Bevorzugt umfasst der Filterstab eine Vielzahl erfindungsgemäßer Segmente und eine Vielzahl weiterer, untereinander gleichartiger Segmente, wobei die Anzahl der erfindungsgemäßen Segmente und die Anzahl der weiteren, untereinander gleichartigen Segmente im Filterstab gleich ist und in Längsrichtung des Filterstabs jeweils ein erfindungsgemäßes Segment und ein weiteres Segment abwechselnd nacheinander angeordnet sind. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform dieses Filterstabs beträgt die Anzahl der erfindungsgemäßen Segmente und die Anzahl der weiteren, untereinander gleichartigen Segmente jeweils zwei, drei, vier, fünf oder sechs. Ein solcher, als „Dual-Filter“ bezeichneter Filterstab erlaubt es, die günstigen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Segments mit einem anderen Segment zu kombinieren, das neben seinen Filtrationseigenschaften auch für ein gutes optisches Erscheinungsbild des Mundendes eines aus dem Filterstab gefertigten Rauchartikels sorgt.
Bevorzugt ist der Filterstab zylindrisch mit einer näherungsweise kreisrunden oder ovalen äußeren Begrenzung der Querschnittsfläche mit einem nominalen Durchmesser von mindestens 3 mm und höchstens 10 mm, besonders bevorzugt von mindestens 4 mm und höchstens 9 mm und ganz besonders bevorzugt von mindestens 5 mm und höchstens 8 mm. Der nominale Durchmesser kann gemäß ISO 2971:2013 bestimmt werden.
Die Herstellung eines erfindungsgemäßen Filterstabs kann nach den im Stand der Technik bekannten Verfahren erfolgen.
Der erfindungsgemäße Rauchartikel umfasst mindestens zwei Segmente, wobei eines der Segmente ein Segment nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist und mindestens eines der Segmente ein aerosolbildendes Material enthält.
Die Erfinder haben gefunden, dass sich die erfindungsgemäßen Segmente besonders vorteilhaft in Rauchartikeln einsetzen lassen, die mindestens drei Segmente umfassen, wobei ein erstes Segment ein aerosolbildendes Material enthält, ein zweites Segment ein Segment nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist und ein drittes Segment der Filtration dienen kann, und wobei das zweite Segment zwischen dem ersten und dem dritten Segment angeordnet ist.
Durch die Kombination des zweiten Segments mit dem dritten Segment lässt sich ein noch größerer Bereich an Filtrationseffizienzen und Zugwiderständen abdecken und die Filtrationseffizienz noch besser an jene von üblichen Filtern, beispielsweise aus Celluloseacetat, anpassen. Dabei ergibt sich die gewünschte Filtrationseffizienz durch die Kombination des zweiten und dritten Segments und der Zugwiderstand kann dann durch die Menge der kalandrierten Faserbahn im zweiten Segment eingestellt werden, ohne die Filtrationseffizienz wesentlich zu verändern. Ein solcher Rauchartikel lässt sich beispielsweise aus dem weiter oben als „Dual- Filter“ bezeichneten Filterstab herstellen.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Rauchartikel daher mindestens drei Segmente, wobei ein erstes Segment ein aerosolbildendes Material enthält, ein zweites Segment ein Segment nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist und wobei das zweite Segment zwischen dem ersten und dem dritten Segment angeordnet ist. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform dieses Rauchartikels ist der Zugwiderstand des dritten Segments höher als jener des zweiten Segments. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform dieses Rauchartikels beträgt das Verhältnis der Länge des zweiten Segments zur Länge des dritten Segments mindestens 1:2 und höchstens 5:1, besonders bevorzugt mindestens 1:1 und höchstens 3:1. Die Länge der Segmente beeinflusst den Zugwiderstand, sodass sich durch Wahl der Länge der Zugwiderstand noch besser anpassen lässt.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform dieses Rauchartikels umfasst das dritte Segment ein Filterpapier, ein cellulosebasiertes Vlies, ein nassvernadeltes Vlies, ein Spinnkabel umfassend Celluloseacetat oder ein Spinnkabel umfassend regenerierte Cellulose.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Rauchartikel eine Filterzigarette und das aerosolbildende Material umfasst Tabak.
Das erfindungsgemäße Segment ist besonders gut für Rauchartikel geeignet, in deren bestimmungsgemäßem Gebrauch das aerosolbildende Material nur aufgeheizt aber nicht verbrannt wird. Solche Rauchartikel bestehen oft aus mehreren, typischerweise zwei bis vier Segmenten, wobei ein Segment das aerosolbildende Material enthält und die anderen Segmente dem Transfer, dem Abkühlen oder dem Filtrieren des Aerosols dienen können. Diese Segmente erfordern höchst unterschiedliche Zugwiderstände und Filtrationseffizienzen, sodass für derartige Rauchartikel ein besonderer Bedarf besteht, Zugwiderstand und Filtrationseffizienz eines Segments einfach und zuverlässig in einem weiten Bereich einstellen zu können.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist daher der Rauchartikel ein Rauchartikel, in dessen bestimmungsgemäßem Gebrauch das aerosolbildende Material nur aufgeheizt, aber nicht verbrannt wird und das aerosolbildende Material umfasst ein Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Tabak, rekonstituiertem Tabak, Nikotin, Glycerol, Propylenglykol, und Aromastoffen, oder eine Mischung aus zwei oder mehr dieser Materialien, und besonders bevorzugt wird das aerosolbildende Material elektrisch aufgeheizt. Das aerosolbildende Material kann dabei auch als Gel oder in flüssiger Form vorliegen und bevorzugt in einem Behältnis in einem Segment des Rauchartikels enthalten sein.
Sowohl das erfindungsgemäße Segment als auch ein erfindungsgemäßer Rauchartikel können mittels aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren hergestellt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUR Fig. 1 zeigt ein Diagramm der Filtrationseffizienz für Nikotin in Abhängigkeit von dem Zugwiderstand für Segmente gemäß der Erfindung und gemäß dem Stand der Technik.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN UND EINIGER VERGLEICHSBEISPIELE
Im Folgenden werden einige bevorzugte Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Segments beschrieben und mit nicht erfindungsgemäßen Beispielen verglichen.
Berechnung des Kompressionsfaktors
Eine bespielhafte Faserbahn eines erfindungsgemäßen Segments mit einem Flächengewicht von 32 g/ m2, deren flächenbezogene Masse aus mx = 27,0 g/ m2 Zellstofffasern, mit der Dichte Pi = 1,5 g/cm3, aus m2 = 3,2 g/m2 Calciumcarbonatpartikeln, mit der Dichte p2 = 2,7 g/cm3 und der restlichen Masse aus weiteren Zusatzstoffen besteht, hat im Sinne dieser Erfindung eine volumengewichtete Dichte p0 der Bestandteile von mi + m2 27,0 + 3,2 Po = 27,0 3,2 1,5 + 2,7
Die weiteren Zusatzstoffe wurden dabei vernachlässigt, weil ihr Einfluss auf die Dichte gering ist.
Wird aus diesen Bestandteilen eine kalandrierte Faserbahn mit einer Dicke von d = 28 pm gefertigt, beträgt der Kompressionsfaktor C pc 1 /m-. m2\ 1 (TI, 0 3,2\
C = — = - — + — = — — — + — = 0,685. p0 d p1 p2 J 28 \ 1,5 2,7/
Eine weitere beispielhafte Faserbahn eines erfindungsgemäßen Segments mit einem Flächengewicht von 25 g/ m2, deren flächenbezogene Masse aus mx = 22,5 g/m2 Polyethylenfasern, mit der Dichte pi = 0,95 g/cm3, aus m2 = 2,0 g/m2 Titandioxidpartikeln, mit der Dichte p2 = 4,2 g/cm3 und der restlichen Masse aus weiteren Zusatzstoffen besteht, hat im Sinne dieser Erfindung eine Dichte p0 der Bestandteile von mi + m2 22,5 + 2,0 9
Po = mi + m2 = 22,5 2,0 = 1,014 cmä
Pi P2 0,95 + 4,2 Die weiteren Zusatzstoffe wurden dabei vernachlässigt, weil ihr Einfluss auf die Dichte gering ist.
Wird aus diesen Bestandteilen eine kalandrierte Faserbahn mit einer Dicke von d = 30 pm gefertigt, beträgt der Kompressionsfaktor C 0,805
Die Dichten der Bestandteile der kalandrierten Faserbahn sind im Allgemeinen aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielhaft zeigt Tabelle 1 einige typische Werte.
Tabelle 1
Herstellung der kalandrierten Faserbahn
Kalandrierte Faserbahn A
Ein Gemisch aus Zellstofffasern bestehend aus 80% Zellstofffasern aus Fichte und Kiefer und 20% Zellstofffasern aus Birke wurde zur Herstellung der kalandrierten Faserbahn verwendet. Die Zellstofffasern aus Fichte und Kiefer wurden auf einen Mahlgrad von 67 °SR, gemessen nach ISO 5267-1:1999, gemahlen. Der Faserbahn wurde Stärke hinzugefügt, sodass sie zu etwa 95% ihrer Masse aus Zellstofffasern und zu 5% aus Stärke bestand. Die Faserbahn wurde auf einer üblichen Papiermaschine hergestellt und in einem in die Papiermaschine integrierten Kalander bei erhöhter Feuchtigkeit der Faserbahn kalandriert.
Die Dichte der Bestandteile, unter Vernachlässigung der Stärke, betrug also p0 = 1,5 g/m2. Das Flächengewicht betrug 35 g/m2 und die Dicke 33 pm, daher beträgt der Kompressionsfaktor 0,672.
Die Zugfestigkeit und die Bruchdehnung der kalandrierten Faserbahn A wurden gemäß ISO 1924-2:2008 bestimmt, wobei für die Zugfestigkeit in Maschinenrichtung ein Wert von 51,6 N/15 mm und für die Bruchdehnung in Maschinenrichtung ein Wert von 1,1% erhalten wurde.
Die Faserbahn wurde auch noch intensiver und weniger intensiv kalandriert, sodass sich andere Dicken und Kompressionsfaktoren ergaben, wie weiter unten in Tabelle 3 ausgeführt.
Kalandrierte Faserbahn B
Fasern regenerierter Cellulose wurden auf einen Mahlgrad von 73°SR, gemessen nach ISO 5267-1:1999, gemahlen. Aus den Fasern wurde mit geeigneten Prozesshilfsmitteln eine Faserbahn auf einer Papiermaschine gebildet, sodass die Faserbahn zu etwa 99% ihrer Masse aus den Fasern regenerierter Cellulose bestand. Die Faserbahn wurde in einem in die Papiermaschine integrierten Kalander bei erhöhter Feuchtigkeit der Faserbahn kalandriert.
Die Dichte der Bestandteile betrug also p0 = 1,5 g/cm3.
Das Flächengewicht betrug 42 g/m2 und die Dicke 38 pm, daher beträgt der Kompressionsfaktor 0,729.
Die Zugfestigkeit und die Bruchdehnung der kalandrierten Faserbahn B wurden gemäß ISO 1924-2:2008 bestimmt, wobei für die Zugfestigkeit in Maschinenrichtung ein Wert von 61,7 N/15 mm und für die Bruchdehnung in Maschinenrichtung ein Wert von 1,0% erhalten wurde.
Zusammenhang zwischen Zugwiderstand und Filtrationseffizienz
Aus den kalandrierten Faserbahnen A und B wurden jeweils zylindrische Filterstäbe mit einer Länge von 108 mm und einem Durchmesser von etwa 7,1 mm gefertigt, wobei das Filtermaterial der Filterstäbe vollständig durch die kalandrierte Faserbahn gebildet wurde und von einem geeigneten Umhüllungsmaterial mit einem Flächengewicht von 78 g/m2 umhüllt war. Die Breite der Faserbahn, die zur Herstellung der Filterstäbe verwendet wurde, variierte zwischen 6o mm und 242 mm, wodurch unterschiedlich viel Filtermaterial im Filterstab vorhanden war, um den Zugwiderstand zu verändern. Die Länge der kalandrierten Faserbahn, die zur Herstellung der Filterstäbe verwendet wurde, betrug etwa 108 mm.
Aus den Filterstäben mit 108 mm Länge wurden Filterzigaretten hergestellt, wobei die Filterstäbe, geschnitten zu Segmenten mit einer Länge von 18 mm, als Filtersegment in der Filterzigarette dienten. Die Tabakmischung der Filterzigarette war ein American Blend und die Filterzigaretten unterschieden sich im Rahmen der üblichen Produktionstoleranzen nur durch das Filtersegment.
Als charakteristischer Parameter für die Filtrationseffizienz wurde die Filtrationseffizienz für Nikotin gemessen. Dazu wurden die Filterzigaretten nach dem in ISO 3308:2012 spezifizierten Verfahren abgeraucht und sowohl die aus dem Mundende austretende Masse an Nikotin (m) als auch die im Filtersegment enthaltene Masse an Nikotin (mputer) bestimmt und durch mFilter / (m + mFilter) die Filtrationseffizienz für Nikotin berechnet. Sie kann als Prozentsatz ausgedrückt werden und beschreibt das Verhältnis der im Filter zurückgehaltenen Menge an Nikotin zu der in den Filter einströmenden Menge an Nikotin.
Tabelle 2 zeigt die verwendete Breite der Faserbahn (W), den Zugwiderstand (PD) und die Filtrationseffizienz (FE) für Nikotin jeweils für ein 18 mm langes Segment, gefertigt aus den kalandrierten Faserbahnen A und B.
Diese Ergebnisse wurden mit Filtern aus Papier, das der kalandrierten Faserbahn A hinsichtlich Zusammensetzung und Flächengewicht sehr ähnlich aber nicht kalandriert war, und Celluloseacetat verglichen. Die Ergebnisse sind in Fig. 1 dargestellt. Das Diagramm in Fig. 1 zeigt auf der horizontalen Achse den Zugwiderstand (PD) eines 18 mm langen Segments in mmWG und auf der vertikalen Achse die Filtrationseffizienz (FE) für Nikotin in %. Dabei sind Werte für Segmente aus der kalandrierten Faserbahn A (Kreise), aus der kalandrierten Faserbahn B (Kreuze), aus einem nicht kalandrierten Filterpapier (Dreiecke) und Celluloseacetat (Quadrat) dargestellt. Man erkennt den überraschenden Effekt, dass sich bei den Segmenten aus den kalandrierten Faserbahnen A und B die Filtrationseffizienz mit steigendem Zugwiderstand im Rahmen der Messtoleranzen nicht ändert, während sie für die Segmente aus dem nicht kalandrierten Filterpapier und dem Celluloseacetat deutlich zunimmt. Der Vergleich zwischen den Segmenten aus der kalandrierten Faserbahn A (Kreise) und aus dem nicht kalandrierten Filterpapier (Dreiecke) zeigt, dass das Kalandrieren und der damit erzielte Kompressionsfaktor ein wesentliches Merkmal ist, um Zugwiderstand und Filtrationseffizienz zu entkoppeln.
Tabelle 2
Einfluss des Kompressionsfaktors
Um festzustellen, in welchem Bereich des Kompressionsfaktors der kalandrierten Faserbahn der Zugwiderstand und die Filtrationseffizienz im Wesentlichen entkoppelt sind, wurde eine Faserbahn mit der Zusammensetzung der Faserbahn A bei unterschiedlichen Einstellungen des Kalanders kalandriert, sodass sich verschiedene Dicken und Dichten der kalandrierten Faserbahn ergaben. Es wurden jeweils aus einer 40 mm und einer 159 mm breiten kalandrierten Faserbahn 108 mm lange Filterstäbe gefertigt und in 18 mm lange Segmente geschnitten. Der Zugwiderstand der Segmente, Ap40 für die 40 mm breite Faserbahn und Api59 für die 159 mm breite Faserbahn und die Filtrationseffizienz für Nikotin der Segmente, F40 für die 40 mm breite Faserbahn und FI59 für die 159 mm breite Faserbahn, wurden wie weiter oben beschrieben bestimmt und daraus eine mittlere Änderungsrate der Filtrationseffizienz für Nikotin bezogen auf die Änderung des Zugwiderstands durch
(F159 - F40)/ ( Api59 - Ap4o) bestimmt.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 angegeben, wobei zum Vergleich auch eine in analoger Weise bestimmte mittlere Änderungsrate der Filtrationseffizienz für Nikotin für das Segment aus dem nicht kalandrierten Filterpapier (Y), p0 = 1,5 g/cm3, und aus Celluloseacetat (Z) aus den Daten von Fig.i angegeben sind. Die Tabelle 3 enthält die Dicke (D), den Kompressionsfaktor (C) und die mittlere Änderungsrate der Filtrationseffizienz für Nikotin (AF/AP).
Tabelle 3
Aus Tabelle 3 erkennt man, dass in einem Bereich des Kompressionsfaktors der kalandrierten Faserbahn von etwa 0,45 bis etwa 0,85 der Zugwiderstand und die Filtrationseffizienz für Nikotin weitgehend entkoppelt sind. Zwar ist auch bei einem Kompressionsfaktor von über 0,85 die mittlere Änderungsrate der Filtrationseffizient (AF/AP) noch gering, aber der für das Kalandrieren erforderliche Druck ist schon sehr hoch, sodass es sich als günstig erweist, den Kompressionsfaktor nicht höher als 0,85 zu wählen.
Im Zusammenhang mit Tabelle 2 zeigt sich des Weiteren anhand der Daten für die kalandrierte Faserbahn B, dass eine Entkopplung von Zugwiderstand und Filtrationseffizienz weitgehend unabhängig von der Zusammensetzung der kalandrierten Faserbahn auftritt. Das erfindungsgemäße Intervall des Kompressionsfaktors gilt daher unabhängig von der Zusammensetzung der Faserbahn.
Wirkung der Beschichtung
Kalandrierte Faserbahn C
Eine Faserbahn mit einem Flächengewicht von 23 g/m2 wurde aus einem Gemisch aus Zellstofffasern bestehend aus 45% Zellstofffasern aus Fichte und Kiefer und 55% Zellstofffasern aus Eukalyptus hergestellt. Die Zellstofffasern aus Fichte und Kiefer wurden auf einen Mahlgrad von 94 °SR, gemessen nach ISO 5267-1:1999, gemahlen. Die Faserbahn wurde auf einer üblichen Papiermaschine hergestellt, danach auf einer separaten Beschichtungsvorrichtung mit Stärke vollflächig auf beiden Seiten beschichtet und in einer weiteren Vorrichtung bei erhöhter Feuchtigkeit der Faserbahn kalandriert, um die kalandrierte Faserbahn C zu erhalten.
Die auf die beiden Seiten zusammen durch die Beschichtung aufgetragene Menge an Stärke betrug etwa 1,5 g/m2, also 6,12% der Masse der kalandrierten Faserbahn, sodass sich ein Flächengewicht von 24,5 g/m2 ergab. Die Dichte der Bestandteile, unter Vernachlässigung der Stärke, betrug also p0 = 1,5 g/cm3.
Aus einer Dicke von 20 pm ergibt sich ein Kompressionsfaktor von
0,767.
Die Zugfestigkeit und die Bruchdehnung der kalandrierten Faserbahn C wurden gemäß ISO 1924-2:2008 bestimmt, wobei für die Zugfestigkeit in Maschinenrichtung ein Wert von 29 N/15 mm und für die Bruchdehnung in Maschinenrichtung ein Wert von 2,0% erhalten wurde.
Eine kalandrierte Faserbahn D wurde auf gleiche Weise, allerdings ohne Beschichtung hergestellt.
Aus den kalandrierten Faserbahnen wurden Filterstäbe mit einer Länge von 108 mm hergestellt, wobei die kalandrierte Faserbahn C in einer Breite von 120 mm und 220 mm und die kalandrierte Faserbahn D in einer Breite von 120 mm und 180 mm verwendet wurden, um vier verschiedene Segmente zu erzeugen. Die Länge der kalandrierten Faserbahn stimmte in allen Fällen etwa mit der Länge der Filterstäbe von 108 mm überein. Die Filterstäbe waren mit einem Umhüllungsmaterial mit einem Flächengewicht von 78 g/m2 umhüllt. Wie für die Faserbahnen A und B wurde die Filtrationseffizienz für Nikotin bestimmt und in Tabelle 4 sind die Breite (W) der kalandrierten Faserbahn, der Zugwiderstand (PD) eines 18 mm langen Segments und die Filtrationseffizienz (FE) für Nikotin angegeben.
Tabelle 4
Während bei den aus der kalandrierten Faserbahn D hergestellten erfindungsgemäßen Segmenten, die Filtrationseffizienz noch etwas vom Zugwiderstand abhängt und sich mit einer Änderungsrate von (37,4 - 35,9)/ (6, 7-2, 9) = 0,39 %/ mmWG ändert, beträgt diese Änderungsrate bei den aus der beschichteten und kalandrierten Faserbahn C hergestellten erfindungsgemäßen Segmenten nur noch (29,3 - 30,8)7(22,5 - 5,9) = 0,09 %/mmwG. Dies zeigt, dass sich durch die Beschichtung Zugwiderstand und Filtrationseffizienz noch besser entkoppeln lassen. Ein Vergleich dieser Änderungsraten von Segmenten aus den kalandrierten Faserbahnen A und B, mit einem Flächengewicht von 35 g/m2 bzw. 42 g/m2, mit Segmenten aus den kalandrierten Faserbahnen C und D, mit einem Flächengewicht von 24,5 g/m2 bzw. 23 g/m2, zeigt auch, dass die positive Wirkung des Kalandrierens bei geringerem Flächengewicht der kalandrierten Faserbahn geringer ausfällt und dieser Effekt durch eine Beschichtung gut kompensiert werden kann.
Kombination mit Filtrationsmaterial
Ausgehend von einem 18 mm langen Filtersegment aus Celluloseacetat mit einem Zugwiderstand von etwa 30 mmWG und einer Filtrationseffizienz für Nikotin von 22,4% wurde die Masse an Celluloseacetat reduziert und eine 79 mm breite, kalandrierte Faserbahn A in das Filtermaterial hinzugefügt. Das 18 mm lange Segment hatte dann einen Zugwiderstand von etwa 15 mmWG und eine Filtrationseffizienz von 22,8%. Daran zeigt sich, dass es mit dem erfindungsgemäßen Segment möglich ist, den Zugwiderstand auf etwa die Hälfte zu reduzieren und die Filtrationseffizienz für Nikotin annähernd konstant zu halten. Möchte man eine solche Reduktion des Zugwiderstands ohne den Einsatz der kalandrierten Faserbahn A erreichen, wären sowohl die Filtrationseffizienz für Nikotin zu niedrig als auch die Härte des Filtersegments unzureichend.
Die Ergebnisse zeigen also, dass das erfindungsgemäße Segment große Vorteile bei der Einstellung von Zugwiderstand und Filtrationseffizienz unter Berücksichtigung der Härte des Segments bieten kann und dass auch zusätzliche Verbesserungen bei der biologischen Abbaubarkeit erreicht werden können.
Rauchartikel aus drei Segmenten
Eine erfindungsgemäße Filterzigarette F mit einer Länge von 83 mm und einem Durchmesser von 7,8 mm bestehend aus drei Segmenten wurde hergestellt, wobei das erste Segment eine American Blend Tabakmischung enthielt, das zweite Segment ein erfindungsgemäßes Segment aus der kalandrierten Faserbahn C war und das dritte Segment ein Filterpapier enthielt. Das zweite Segment war zwischen dem ersten und dem dritten Segment angeordnet und das dritte Segment bildete das Mundende der Filterzigarette.
Das zweite Segment hatte eine Länge von 18 mm bei einem Zugwiderstand von 22 mmWG, während das dritte Segment 9 mm lang war und einen Zugwiderstand von 46 mmWG hatte. Das Filterpapier im dritten Segment war ein im Wesentlichen aus 100% Zellstofffasern bestehendes Papier mit einem Flächengewicht von 35 g/ m2 und einer Dicke von 88 pm.
Als nicht erfindungsgemäßes Vergleichsbeispiel wurde eine Filterzigarette X mit 83 mm, einem Durchmesser von 7,8 mm, einer American Blend Tabakmischung und einem 27 mm langen Filtersegment aus Celluloseacetat hergestellt. Das Filtersegment hatte einen Zugwiderstand von 84 mmWG.
Die erfindungsgemäße Filterzigarette F und die als nicht erfindungsgemäßes Vergleichsbeispiel dienende Filterzigarette X enthielten dieselbe Masse an Tabak und waren durch eine Perforation im Bereich des Filters ventiliert, wobei der Ventilationsgrad so eingestellt wurde, dass beide Filterzigaretten einen offenen Zugwiderstand von etwa 110 mmWG aufwiesen.
Beide Filterzigaretten wurde nach den in ISO 3308 und ISO 4387 standardisierten Verfahren abgeraucht und die gesamte partikuläre Phase (TPM), Nikotin und Kohlenmonoxid (CO), sowie die Zugzahl (PC) bestimmt.
Dabei ergaben sich die in Tabelle 5 dargestellten Werte.
Tabelle 5
Man erkennt an diesen Daten, dass durch die Kombination des erfindungsgemäßen Segments mit einem weiteren der Filtration dienenden Segment die Abrauchwerte sich sehr gut an eine ansonsten identische Filterzigarette mit einem Filter aus Celluloseacetat anpassen lassen. Neben der Flexibilität bei der Einstellung von Zugwiderstand und Filtrationseffizienz ergeben sich hier noch bedeutende ökologische Vorteile, weil auf das nur schwer biologisch abbaubare Celluloseacetat verzichtet werden kann.

Claims

Ansprüche Segment für einen Rauchartikel, welches ein Umhüllungsmaterial und ein Filtermaterial umfasst, wobei das Umhüllungsmaterial das Filtermaterial umhüllt und das Filtermaterial zu mindestens 10% und höchstens 100% seiner Masse durch eine kalandrierte Faserbahn gebildet wird, wobei mindestens 50% und höchstens 100% der Masse der kalandrierten Faserbahn durch organische Polymerfasern gebildet sind, und wobei die kalandrierte Faserbahn einen Kompressionsfaktor C von mindestens 0,45 und höchstens 0,85 aufweist, wobei der Kompressionsfaktor C durch berechnet wird, wobei d die nach ISO 534:2011 bestimmte Dicke der kalandrierten Faserbahn ist, mi, mit 1 < i < N, die flächenbezogene Masse des i-ten von N > 1 Bestandteilen der kalandrierten Faserbahn ist, und pi, mit 1 < i < N, die Dichte des i-ten der N > 1 Bestandteile ist, wobei die N bei der Berechnung des Kompressionsfaktors C berücksichtigten Bestandteile so gewählt sind, dass die Summe der flächenbezogenen Massen m; von i=i bis i=N mindestens 90% der nach ISO 536:2019 bestimmten, flächenbezogenen Masse der kalandrierten Faserbahn beträgt. Segment nach Anspruch 1, bei dem mindestens 20% und höchstens 90%, vorzugsweise mindestens 25% und höchstens 75% oder mindestens 30% und höchstens 100% der Masse des Filtermaterials durch die kalandrierte Faserbahn gebildet ist. Segment nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Kompressionsfaktor der kalandrierten Faserbahn mindestens 0,50 und höchstens 0,80, vorzugsweise mindestens 0,55 und höchstens 0,75 beträgt. Segment nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem mindestens 80 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 90 Gew.-% und insbesondere sämtliche organischen Polymerfasern Fasern aus Biopolymeren sind, wobei die genannten Fasern aus Biopolymeren vorzugsweise Fasern aus cellulosebasierten Biopolymeren, und insbesondere Zellstofffasern, Fasern aus regenerierter Cellulose oder Fasern aus Celluloseacetat sind. - Segment nach Anspruch 4, bei dem die genannten Fasern aus Biopolymeren durch Zellstofffasern, Fasern aus regenerierter Cellulose, oder eine Mischung daraus gebildet sind. . Segment nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem mindestens 80 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 90 Gew.-% und insbesondere sämtliche der genannten organischen Polymerfasern durch Zellstofffasern gebildet sind, die aus Nadelbäumen, Laubbäumen, Hanf, Flachs, Jute, Ramie, Kenaf, Kapok, Kokosnuss, Abacä, Sisal, Bambus, Baumwolle oder Espartogras gewonnen sind, oder durch eine Mischung aus Zellstofffasern von zwei oder mehr dieser Bäume oder Pflanzen gebildet sind. . Segment nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Anteil der organischen Polymerfasern an der Masse der kalandrierten Faserbahn mindestens 60% und höchstens 100%, vorzugsweise mindestens 70% und höchstens 95% beträgt. . Segment nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die kalandrierte Faserbahn weniger als 40%, vorzugsweise weniger als 30% und besonders bevorzugt weniger als 20% Fasern aus Celluloseacetat, jeweils bezogen auf die Masse der kalandrierten Faserbahn, enthält , und insbesondere frei von Fasern aus Celluloseacetat ist. . Segment nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die kalandrierte Faserbahn Füllstoff enthält, wobei der Anteil an Füllstoff bezogen auf die Masse der kalandrierten Faserbahn mindestens 0% und höchstens 50%, vorzugsweise mindestens 0% und höchstens 30% und besonders bevorzugt mindestens 0% und höchstens 5% beträgt, oder bei dem der Anteil an Füllstoff bezogen auf die Masse der kalandrierten Faserbahn zwischen 5 % und 35 % beträgt. . Segment nach Anspruch 9, bei dem der Füllstoff ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Calciumcarbonat, Magnesiumcarbonat, Titandioxid, Magnesiumoxid, Magnesiumhydroxid, Aluminiumhydroxid, Magnesiumsilikat, Aluminiumsilikat, Kaolin, Talkum, Bentonit, oder durch eine Mischung aus zwei oder mehr dieser Füllstoffarten gebildet ist. 1. Segment nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem mindestens 0% und höchstens 10% der Masse der kalandrierten Faserbahn, vorzugsweise mindestens 1% und höchstens 9% der Masse der kalandrierten Faserbahn durch einen oder mehrere Zusatzstoffe gebildet sind, der bzw. die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Leimungsmitteln, Alkylketendimeren (AKD), Alkenylbernsteinsäureanhydriden (ASA), Fettsäuren, Stärke, Stärkederivaten, Carboxymethyl cellulose, Alginaten, Chitosan, Nassfestmitteln, Zitraten, Trinatriumzitrat, Trikaliumzitrat, Malaten, Tartraten, Acetaten, Nitraten, Succinaten, Fumaraten, Gluconaten, Glycolaten, Lactaten, Oxyala- ten, Salicylaten, o-Hydroxycaprylaten, Phosphaten, Polyphosphaten, Chloriden, Hyd- rogencarbonaten, Triacetin, Propylenglykol, Ethylenglykol, Sorbitol, Glycerol, Polyethylenglykol, Polypropylenglykol, Polyvinylalkohol, Tri-Ethlyzitrat, Katalysatoren, Aktivkohle, Aromastoffen, und verkapselten Aromastoffen. Segment nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Flächengewicht der kalandrierten Faserbahn mindestens 15 g/m2 und höchstens 44 g/m2, vorzugsweise mindestens 20 g/m2 und höchstens 40 g/m2, besonders bevorzugt mindestens 23 g/m2 und höchstens 38 g/m2, und ganz besonders bevorzugt mindestens 31 g/m2 und höchstens 37 g/m2 beträgt. Segment nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Dicke der kalandrierten Faserbahn mindestens 15 pm und höchstens 55 pm, vorzugsweise mindestens 20 pm und höchstens 50 pm und besonders bevorzugt mindestens 30 pm und höchstens 37 pm beträgt. Segment nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die breitenbezogene Zugfestigkeit der kalandrierten Faserbahn, gemessen nach ISO 1924-2:2008, in mindestens einer Richtung mindestens 6 N/15 mm und höchstens 70 N/15 mm, vorzugsweise mindestens 8 N/15 mm und höchstens 60 N/15 mm beträgt. Segment nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Bruchdehnung der kalandrierten Faserbahn, gemessen nach ISO 1924-2:2008, in mindestens einer Richtung mindestens 0,8% und höchstens 3,0%, vorzugsweise mindestens 1,0% und höchstens 2,5% beträgt. Segment nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die kalandrierte Faserbahn auf mindestens einer Seite beschichtet ist, wobei die Beschichtung auf mindestens einer Seite mindestens 20% und höchstens 100% der Fläche dieser Seite der kalandrierten Faserbahn bedeckt, und die Beschichtung ein Material umfasst, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Leimungsmitteln, Alkylketendimeren (AKD), Alke- nylbernsteinsäureanhydriden (ASA), Fettsäuren, Stärke, Stärkederivaten, Carboxymethylcellulose, Alginaten, Chitosan, Nassfestmitteln, Zitraten, Trinatriumzitrat, Trikaliumzitrat, Malaten, Tartraten, Acetaten, Nitraten, Succinaten, Fumaraten, Gluconaten, Glycolaten, Lactaten, Oxyalaten, Salicylaten, o-Hydroxycaprylaten, Phosphaten, Polyphosphaten, Chloriden, Hydrogencarbonaten, Triacetin, Propylenglykol, Ethylenglykol, Sorbitol, Glycerol, Polyethylenglykol, Polypropylenglykol, Polyvinylalkohol, Tri- Ethlyzitrat, Katalysatoren, Aktivkohle, Aromastoffen, und verkapselten Aromastoffen, oder eine Mischung aus zwei oder mehr dieser Materialien umfasst. Segment nach Anspruch 16, bei dem die Beschichtung ein Material umfasst, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Stärke, Stärkederivaten, Cellulosederivaten, oder eine Mischung aus mindestens zwei dieser Substanzen, wobei der Anteil dieses Materials in der Beschichtung vorzugsweise mindestens 20% und höchstens 100%, besonders bevorzugt mindestens 50% und höchstens 100%, ganz besonders bevorzugt mindestens 70% und höchstens 98% und insbesondere mindestens 80% und höchstens 95% beträgt, jeweils bezogen auf die Masse der Beschichtung, die auf die kalandrierte Faserbahn aufgetragen ist. Segment nach Anspruch 16 oder 17, bei dem nur eine Seite der kalandrierten Faserbahn beschichtet ist und die Beschichtung mindestens 50% und höchstens 100%, vorzugsweise mindestens 90% und höchstens 100% und besonders bevorzugt mindestens 80 % und höchstens 95 % der Fläche der beschichteten Seite der kalandrierten Faserbahn bedeckt. Segment nach Anspruch 16 oder 17, bei dem die kalandrierte Faserbahn auf beiden Seiten beschichtet ist und die Beschichtung mindestens 20% und höchstens 100%, vorzugsweise mindestens 50% und höchstens 100%, besonders bevorzugt mindestens 90 % und höchstens 100 %, oder mindestens 80 % und höchstens 95 % der Fläche jeder der beiden Seiten der kalandrierten Faserbahn bedeckt. Segment nach einem der Ansprüche 16 bis 19, bei dem die Menge an Beschichtungsmaterial, die auf eine Seite oder beiden Seiten der kalandrierten Faserbahn aufgetragen ist, mindestens 0,5 g/m2 und höchstens 5,0 g/m2, bevorzugt mindestens 0,7 g/m2 und höchstens 4,0 g/m2 beträgt, wobei sich die Menge in g/m2 jeweils nur auf die Fläche bezieht, auf die das Beschichtungsmaterial tatsächlich aufgetragen ist. Segment nach einem der Ansprüche 16 bis 20, bei dem die kalandrierte Faserbahn auf mindestens einer Seite beschichtet ist, wobei die Beschichtung auf mindestens einer Seite mindestens 20% und höchstens 100% der Fläche dieser Seite der kalandrierten Faserbahn bedeckt, und das Flächengewicht der kalandrierten Faserbahn inklusive Be- Schichtung mindestens 20 g/m2 und höchstens 35 g/m2 beträgt, wobei die Beschichtung vorzugsweise ein Material umfasst, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Stärke, Stärkederivaten, Cellulosederivaten und Mischungen aus zwei oder mehr derselben. Segment nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die kalandrierte Faserbahn ein kalandriertes Papier oder ein kalandriertes Vlies ist. Segment nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Filtermaterial die kalandrierte Faserbahn und ein weiteres Filtrationsmaterial umfasst, wobei das weitere Filtrationsmaterial vorzugsweise ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Filterpapieren, Vliesen oder Spinnkabeln und Kombinationen derselben. Segment nach Anspruch 23, bei dem das weitere Filtrationsmaterial ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Filterpapieren, cellulosebasierten Vliesen, nassvernadelten Vliesen, Spinnkabeln umfassend Celluloseacetat, Spinnkabeln umfassend regenerierte Cellulose und Kombinationen von zwei oder mehr derselben. Segment nach Anspruch 23 oder 24, bei dem das weitere Filtrationsmaterial ein Filterpapier, ein cellulosebasiertes Vlies, ein nassvernadeltes Vlies oder eine Kombination von mindestens zwei derselben ist, wobei das weitere Filtrationsmaterial vorzugsweise bahnförmig und auf die kalandrierte Faserbahn kaschiert ist. Segment nach einem der Ansprüche 23 bis 25, bei dem mindestens 10% und höchstens 90%, vorzugsweise mindestens 20% und höchstens 70% der Masse des Filtermaterials durch das weitere Filtrationsmaterial gebildet sind. Segment nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem mindestens 70% und höchstens 100% der Masse des Filtermaterials durch die kalandrierte Faserbahn gebildet werden und wobei höchstens 30%, bevorzugt höchstens 20%, der Masse des Filtermaterials durch Celluloseacetat gebildet werden. Segment nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Umhüllungsmaterial ein Papier oder eine Folie ist. Segment nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Umhüllungsmaterial ein Flächengewicht von mindestens 20 g/m2 und höchstens 150 g/m2, vorzugsweise von mindestens 30 g/m2 und höchstens 130 g/m2 hat. Segment nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Segment zylindrisch mit einer näherungsweise kreisrunden oder ovalen äußeren Begrenzung der Querschnittsfläche ist und einen nominalen Durchmesser von mindestens 3 mm und höchstens 10 mm, vorzugsweise von mindestens 4 mm und höchstens 9 mm und besonders bevorzugt von mindestens 5 mm und höchstens 8 mm aufweist. Segment nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Segment eine Länge von mindestens 4 mm und höchstens 40 mm, vorzugsweise von mindestens 6 mm und höchstens 35 mm und besonders bevorzugt von mindestens 10 mm und höchstens 28 mm hat. Segment nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dessen Zugwiderstand pro Länge des Segments mindestens 0,05 mmWG/mm und höchstens 12,0 mmWG/mm, vorzugsweise mindestens 0,1 mmWG/mm und höchstens 10,0 mmWG/mm und besonders bevorzugt mindestens 0,1 mmWG/mm und höchstens 4,0 mmWG/mm beträgt. Segment nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches in seinem Inneren einen oder mehrere Hohlräume aufweist, wobei in dem einen oder den mehreren Hohlräumen Aktivkohlepartikel oder zerbrechbare Kapseln mit Aromastoffen aufgenommen sind, oder wobei der eine oder die mehreren Hohlräume als längliche Röhre(n) ausgebildet ist bzw. sind, die zumindest näherungsweise parallel zu einer Längsachse des Segments verlaufen und sich ganz innerhalb des Segments befinden oder an einer oder beiden Endflächen des Segments enden. Segment nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Segment ein aerosolbildendes Material, insbesondere ein Tabakmaterial enthält. Filterstab, wobei der Filterstab zylindrisch mit näherungsweise kreisrunder oder ovaler äußerer Begrenzung der Querschnittsfläche ist, eine Länge von mindestens 40 mm und höchstens 200 mm aufweist und mindestens ein Segment nach einem der Ansprüche 1 bis 33 umfasst. Filterstab nach Anspruch 35, welcher mindestens ein Segment nach einem der Ansprüche 1 bis 34 und mindestens ein weiteres Segment mit einem Filtermaterial umfasst, wobei die Segmente in Längsrichtung des Filterstabs nacheinander angeordnet sind, und wobei das Filtermaterial des weiteren Segments vorzugsweise Celluloseacetat umfasst. Filterstab nach Anspruch 36, der eine Vielzahl von Segmenten nach einem der Ansprüche 1 bis 34 und eine Vielzahl weiterer, untereinander gleichartiger Segmente umfasst, wobei die Anzahl der Segmente nach einem der Ansprüche 1 bis 34 und die Anzahl der weiteren, untereinander gleichartigen Segmente im Filterstab gleich ist und in Längsrichtung des Filterstabs jeweils ein Segment nach einem der Ansprüche 1 bis 34 und ein weiteres Segment abwechselnd nacheinander angeordnet sind, wobei die Anzahl der Segmente nach einem der Ansprüche 1 bis 34 und die Anzahl der weiteren, untereinander gleichartigen Segmente jeweils zwei, drei, vier, fünf oder sechs beträgt. Filterstab nach einem der Ansprüche 35 bis 37, wobei der Filterstab zylindrisch mit einer näherungsweise kreisrunden oder ovalen äußeren Begrenzung der Querschnittsfläche ist und einen nominalen Durchmesser von mindestens 3 mm und höchstens 10 mm, vorzugsweise von mindestens 4 mm und höchstens 9 mm und besonders bevorzugt von mindestens 5 mm und höchstens 8 mm aufweist. Rauchartikel, der mindestens zwei Segmente umfasst, wobei eines der Segmente ein Segment nach einem der Ansprüche 1 bis 34 ist und mindestens eines der Segmente ein aerosolbildendes Material enthält. Rauchartikel nach Anspruch 39, der mindestens drei Segmente umfasst, wobei ein erstes Segment ein aerosolbildendes Material enthält, ein zweites Segment ein Segment nach einem der Ansprüche 1 bis 34 ist und ein drittes Segment vorgesehen ist, wobei das dritte Segment insbesondere der Filtration dient, und wobei das zweite Segment zwischen dem ersten und dem dritten Segment angeordnet ist. Rauchartikel nach Anspruch 40, bei dem der Zugwiderstand des dritten Segments höher ist als jener des zweiten Segments. Rauchartikel nach Anspruch 40 oder 41, bei dem das Verhältnis der Länge des zweiten Segments zur Länge des dritten Segments mindestens 1:2 und höchstens 5:1, vorzugsweise mindestens 1:1 und höchstens 3:1 beträgt. Rauchartikel nach einem der Ansprüche 40 bis 42, bei dem das dritte Segment ein Filterpapier, ein cellulosebasiertes Vlies, ein nassvernadeltes Vlies, ein Spinnkabel umfassend Celluloseacetat oder ein Spinnkabel umfassend regenerierte Cellulose umfasst. - Rauchartikel nach einem der Ansprüche 39 bis 43, wobei der Rauchartikel eine Filterzigarette ist und das aerosolbildende Material Tabak umfasst. . Rauchartikel nach einem der Ansprüche 39 bis 43, wobei das aerosolbildende Material im bestimmungsgemäßen Gebrauch des Rauchartikels nur aufgeheizt, aber nicht verbrannt wird und das aerosolbildende Material ein Material umfasst, dass ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Tabak, rekonstituiertem Tabak, Nikotin, Glycerol, Propylenglykol, und Aromastoffen, oder eine Mischung aus zwei oder mehr dieser Materialien umfasst. . Rauchartikel nach Anspruch 45, wobei das aerosolbildende Material im bestimmungsgemäßen Gebrauch elektrisch aufgeheizt wird und/ oder wobei das aerosolbildende Material als Gel oder in flüssiger Form vorliegt und bevorzugt in einem Behältnis in einem Segment des Rauchartikels enthalten ist.
EP23701682.9A 2022-01-28 2023-01-20 Segment für rauchartikel mit kalandrierter faserbahn Pending EP4240905A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022102066.5A DE102022102066A1 (de) 2022-01-28 2022-01-28 Segment für rauchartikel mit kalandrierter faserbahn
PCT/EP2023/051409 WO2023144038A1 (de) 2022-01-28 2023-01-20 Segment für rauchartikel mit kalandrierter faserbahn

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4240905A1 true EP4240905A1 (de) 2023-09-13

Family

ID=85037074

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP23701682.9A Pending EP4240905A1 (de) 2022-01-28 2023-01-20 Segment für rauchartikel mit kalandrierter faserbahn

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP4240905A1 (de)
DE (1) DE102022102066A1 (de)
WO (1) WO2023144038A1 (de)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3346682A (en) * 1962-03-16 1967-10-10 Du Pont Method for making a filtering medium from plexifilamentary material
DE19753195A1 (de) * 1997-11-21 1999-05-27 Reemtsma H F & Ph Biologisch abbaubarer Filter für Cigaretten
DE19951062C2 (de) * 1999-10-22 2002-04-04 Rhodia Acetow Gmbh Hochleistungs-Zigarettenfilter
DE102004048651A1 (de) 2004-10-06 2006-04-13 Rhodia Acetow Gmbh Tabakrauchfilter oder -filterelemente mit einem Gehalt an Zusatzstoffen

Also Published As

Publication number Publication date
DE102022102066A1 (de) 2023-08-03
WO2023144038A1 (de) 2023-08-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3433427B1 (de) Verbessertes filterpapier für zigarettenfilter
EP1796488B1 (de) Tabakrauchfilter oder-filterelemente mit einem gehalt an zusatzstoffen
DE19951062C2 (de) Hochleistungs-Zigarettenfilter
EP3861159B1 (de) Wasserstrahlverfestigtes filtermaterial für rauchartikel
WO2016166012A1 (de) Zigarettenpapier mit hohem kurzfaseranteil
DE960788C (de) Rauchfilterkoerper fuer Tabakwaren, insbesondere als Filtermundstueck fuer Zigaretten
EP3568523B1 (de) Verbessertes filterpapier
DE102020119388B4 (de) Plissiertes filtermaterial für rauchartikel
EP3700366B1 (de) Biologisch abbaubares segment eines rauchartikels
WO2015086221A1 (de) Umhüllungsmaterial für rauchartikel mit richtungsabhängiger diffusionskapazität
DE1517258A1 (de) Aerosolfilter und Verfahren zu seiner Herstellung
DE2744796A1 (de) Filtermaterial, seine herstellung und verwendung
EP4240905A1 (de) Segment für rauchartikel mit kalandrierter faserbahn
EP4125451A1 (de) Filtermaterial für segmente für rauchartikel mit reduzierter kriechneigung
DE102021104011B4 (de) Strukturiertes filtermaterial für nikotinabgabeprodukte
EP4132303B1 (de) Wasserstrahlverfestigtes filtermaterial für rauchartikel mit verbessertem dehnungsverhalten
WO2022175292A1 (de) Verbessertes umhüllungspapier mit niedriger diffusionskapazität
DE102021115450A1 (de) Filtermaterial für rauchartikel mit verbessertem dehnungsverhalten
DEM0015806MA (de)
DE1532152B (de) Filtermaterial für Tabakrauchfilter od. dgl. und Verfahren zu dessen Herstellung

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20230530

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

P01 Opt-out of the competence of the unified patent court (upc) registered

Effective date: 20231030