EP4408205B1 - Filterelement für mundstücke zur verwendung mit rauchwaren oder hnb-produkten - Google Patents

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EP4408205B1
EP4408205B1 EP22786028.5A EP22786028A EP4408205B1 EP 4408205 B1 EP4408205 B1 EP 4408205B1 EP 22786028 A EP22786028 A EP 22786028A EP 4408205 B1 EP4408205 B1 EP 4408205B1
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EP
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filter element
filter
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dtex
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Dirk HÖLTER
Uwe SCHÄFFNER
Eckart SCHÜTZ
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Cerdia International GmbH
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Definitions

  • the invention relates to a filter element for mouthpieces for use with tobacco products or HNB products and to the use of such a filter element in mouthpieces for tobacco products or in cigarette filters or in mouthpieces for HNB products.
  • Smoking products within the meaning of the present invention relate to classic tobacco products, in particular cigarettes, but also pipes and marijuana products as well as so-called Heat-Not-Burn (HNB) products, vaping products and so-called hybrid products.
  • HNB Heat-Not-Burn
  • mouthpieces for smoking products have different functions.
  • mouthpieces can serve as a filter device, for example, to extract harmful components from a stream of tobacco smoke, such as condensed substances, especially tar, as well as particulate matter entrained by the smoke stream.
  • This filter function is particularly useful in traditional tobacco applications.
  • a corresponding mouthpiece can be designed as an integral part of a cigarette or cigarillo, thus forming a "tip" on the cigarette or cigarillo.
  • mouthpiece is a replaceable device, such as a replaceable filter element, which can be removed after use.
  • a replaceable device such as a replaceable filter element
  • Such mouthpieces are housed in appropriate holders, such as a cigarette holder or a pipe mouthpiece.
  • the cigarette filter is an integral part of a cigarette's mouthpiece.
  • the filter is designed to reduce the amount of harmful substances such as condensate and gas in the cigarette smoke. Furthermore, the filter makes the smoke somewhat milder or more pleasant for a large proportion of smokers.
  • the filter In a classic filter cigarette, the filter is wrapped in a filter wrapping paper and is attached to the tobacco rod with the so-called tipping paper, although most industrially manufactured cigarettes are equipped with a filter.
  • filter materials are already in use, primarily to reduce the content of tobacco smoke constituents before they reach the smoker's respiratory system. In addition to removing large quantities of harmful components, a satisfactory filter must also be effective without unduly obstructing the passage of air or smoke through the filter, necessitating excessively strong drafts. When using tobacco smoke filters, the filter material must also not alter the taste of the tobacco smoke by imparting its own flavor.
  • JPH05276920 A discloses a cigarette filter containing cellulose acetate fibers whose surface area is 0.1 m /g.
  • the present invention relates not only to filter materials for the classic tobacco applications described above, but in particular to filter materials or filter elements for mouthpieces for use in smoking articles, wherein these filter elements in particular have functions other than merely a filtering function.
  • the filtering function of the mouthpiece is by no means the primary focus.
  • HNB products heat-not-burn products
  • a portion of processed tobacco is heated by a heat source during use, but not burned.
  • Volatile tobacco components such as flavorings, nicotine, glycerin, and water, evaporate and are entrained by the air drawn through the HNB product by the user. As the released substances cool, an aerosol forms, which is inhaled by the user.
  • HNB products usually comprise a device consisting of a power supply that supplies a heating element and a separate consumable consisting of a portion of processed tobacco, a support element, such as a tubular cellulose acetate segment, a so-called cooling element downstream in the direction of flow, for example in the form of a crimped polylactide film that forms a cylinder with multiple axial channels, as well as a mouth-side filter.
  • a support element such as a tubular cellulose acetate segment
  • a so-called cooling element downstream in the direction of flow for example in the form of a crimped polylactide film that forms a cylinder with multiple axial channels, as well as a mouth-side filter.
  • the consumables are inserted into the device before use so that the heating element heats the portion of tobacco when the HNB product is used.
  • IQOS/HEETS product For example, in a so-called IQOS/HEETS product from Philip Morris, the tobacco portion is skewered onto a heating element inside the device.
  • An IQOS/HEETS product is an IQOS device marketed by Philip Morris with the associated HEETS consumable.
  • the HEETS consumable is a heat-not-burn product that simply heats tobacco instead of burning it.
  • a competitor product from BAT heats the tobacco externally, replacing the so-called cooling element with a tube.
  • a portion of processed tobacco is also heated by a heat source during use, but not burned.
  • Volatile tobacco components such as flavorings, nicotine, glycerin, and water, vaporize and are entrained by the air drawn through the HNB product by the user. As the released substances cool, an aerosol forms, which is inhaled by the user.
  • an aerosol-forming agent (propylene glycol, glycerin) is first vaporized, and then cooled to form an aerosol. This aerosol is then passed through a portion of processed tobacco and inhaled by the consumer.
  • the mouthpiece also serves the primary function of protecting the end facing the user from unpleasant heating.
  • HNB products In contrast to conventional tobacco products, where tobacco is burned, it may be desirable for consumables of HNB products that the elements downstream of the heated tobacco portion in the flow direction, such as the cooling element and mouth-side filter, have only a low filtering effect in terms of have condensed components such as tar, as these smoke components can be produced in much smaller quantities.
  • the invention is based on the object of providing a filter element for mouthpieces for use with tobacco products or HNB products, wherein the filter element is suitable for a wide range of applications in tobacco products.
  • a filter element with low draw resistance and low filtration performance is to be provided, which has a sufficiently high Filtrona hardness that is as constant as possible when used in tobacco products, and wherein the filter element can nevertheless be manufactured particularly economically.
  • the filter element should in particular exhibit a selective filtration effect on phenols and be suitable for reliably cooling a heated, particle-laden gas so that the temperature of the gas, aerosol or vapor ingested by the user of a smoking article can be reduced.
  • the invention relates in particular to a filter element for mouthpieces for use with smoking articles or HNB products, wherein the filter element has a filter body made of a tow material, wherein the tow material is formed by a plurality of individual threads of cross-linked and crimped cellulose acetate filaments, and wherein the cellulose acetate filaments have in particular a polygonal and preferably Y-shaped cross-sectional geometry.
  • the tow material of the filter element according to the invention should have a mass-related specific surface area of less than 0.15 m 2 /g, and greater than 0.025 m 2 /g.
  • mass-related specific surface area value which lies between 0.15 m 2 /g and 0.025 m 2 /g, the performance achievable with the filter element and the range of applications can be significantly increased.
  • the cellulose acetate filter elements of the tow material have, at least in part, a trilobal, i.e., three-armed, star-shaped cross-sectional shape.
  • a trilobal shape is suitable when the cellulose acetate filaments are to have the largest possible specific surface area in order to enable—if desired, as is the case with classic cigarettes, for example—high filtration capacity while simultaneously using raw materials economically.
  • other cross-sectional shapes for the cellulose acetate filaments are also conceivable, such as a polygonal or quadrangular cross-sectional shape.
  • the tow material of the filter element according to the invention is formed from continuous stuffer-box-crimped cellulose acetate filaments.
  • a solution of approximately 30% cellulose 2,5-acetate in acetone is forced through spinnerets, the acetone is evaporated in a spinning shaft, a plurality of cellulose acetate filaments are gathered into a ribbon, and this ribbon is then stuffer-box-crimped.
  • the product is then dried and typically pressed into bales.
  • the tow material (“filter tow”) is removed from the bale and processed into filter rods on a filter rod machine.
  • the tow material is stretched in a stretching device, provided with an additive for bonding the cellulose acetate filaments, compacted transversely and axially after forming a so-called sliver, optionally wrapped with paper, and cut to the final length of the filter element.
  • a filter element By selecting a mass-related specific surface area for the tow material of the filter element, in particular in a range of less than 0.15 m 2 /g and greater than 0.025 m 2 /g, according to the invention, a filter element can be realized which achieves a desired reduced filtration performance with respect to condensable components but nevertheless a sufficient filter hardness while maintaining the total titre.
  • the cellulose acetate filaments of the individual threads of the tow material are formed at least in regions as hollow and/or tubular cellulose acetate filaments.
  • Hollow or tubular cellulose acetate filaments are to be understood as meaning, in particular, preferably cylindrical filaments which, viewed in cross-section, have one or more continuous cavities.
  • Such hollow fibers can be designed, at least partially, as multi-lumen hollow fibers. Compared to "solid" cellulose acetate filaments, single- or multi-lumen tubular cellulose acetate filaments are significantly more kink-resistant, allowing particularly high Filtrona hardnesses to be achieved without increased material densification.
  • the filter element according to the invention has a filter body which can be based at least partially on cellulose acetate filaments which are at least partially formed as hollow cellulose acetate filaments, a low tensile resistance and a low filtration performance can be realized, since the filaments of the filter element which are at least partially formed as hollow cellulose acetate filaments have a small outer surface relative to the total fiber volume.
  • filter elements that are at least partially formed from hollow cellulose acetate filaments (hollow fibers) achieve the desired minimum Filtrona hardness with a lower fiber weight per unit volume.
  • filter rods can be produced, particularly for cigarettes, which, with regard to the discussion on smoking and health, have proven to have outstanding properties regarding specific retention phenomena.
  • a cellulose acetate filter filters harmful nitrosamines and phenols far more effectively than condensate and nicotine. Furthermore, smokers find the smoky taste of today's common tobacco blends, such as "American Blend,” “German Blend,” and “Virginia,” most pleasant when combined with a cellulose acetate filter rod. Another not to be underestimated advantage of a cellulose acetate filter rod is the optical homogeneity of the filter's cut surfaces.
  • the filter element according to the invention is formed at least partially from hollow cellulose acetate filaments which serve as filling material, the tensile resistance and the filtration performance of filter rods made from the material according to the invention can be varied over a wide range.
  • a filter material which consists at least partially of hollow cellulose acetate filaments has an improved thermal cooling effect. It was found that the use of hollow cellulose acetate filaments as a filler material still a very low filter effect, i.e. retention effect, for the suspended matter and gases to be removed can be achieved.
  • the filter element according to the invention further has the advantage that it enables, in particular, adjustable cooling of a heated, particle-laden gas (in particular an aerosol), so that the temperature of the gas, aerosol, or vapor ingested by the user of a smoking article or HNB product can be specifically reduced.
  • a heated, particle-laden gas in particular an aerosol
  • the desired cooling effect can be adapted to the specific application.
  • the filtration-effective surface is by no means maximized, since the hollow cellulose acetate filaments in the tow material are not flowed through.
  • the hollow cellulose acetate filaments can thus have kinks that close the lumen of the hollow cellulose acetate filaments without this having an influence on the performance of the filter and/or filling material according to the invention with regard to the set target parameters.
  • hollow-shaped cellulose acetate filaments designed as hollow fibers do not necessarily have to be completely hollow, but can also be partially closed by kinks. They can also deviate from an ideal circular shape.
  • the hollow cellulose acetate filaments of the tow material serve both as a carrier material and as a cooling material.
  • the hollow cellulose acetate filaments allow for particularly compact filter elements that do not require an increase in the dimensions of the smoking article.
  • Filtrona hardness refers to the filter hardness determined according to the Filtrona principle. According to this principle, filter hardness is determined by pressing a 12 mm diameter cylindrical rod with its flat end vertically onto a horizontally positioned filter rod with a load of 300 g. The ratio of the compressed diameter to the initial diameter previously determined by the first contact yields the percentage of Filtrona hardness.
  • the hardness of the filter element or filter rod is an important target criterion, especially for cigarette filters. It is usually specified as the so-called Filtrona hardness. It should be noted that the Filtrona hardness is only measured on a filter element, not on the underlying filter (raw) material, i.e., the tow material.
  • the Filtrona hardness of a filter element is influenced in particular by the amount of triacetin that is/can be sprayed onto the filter element.
  • the minimum Filtrona hardness limit is approximately 88% and is based on market requirements.
  • the Filtrona hardness of the filter element can preferably be set to approximately 88% to 95%, in particular approximately 90% to 93%.
  • the filter body is designed in particular as a filter rod and preferably has a diameter between approximately 8 mm and approximately 5 mm and in particular has a diameter of approximately 7.8 mm or approximately 5.35 mm, wherein the filter body is at least partially covered with a paper material or a paper-like material.
  • the Filtrona hardness of the filter element should preferably be greater than 85% and in particular greater than 90%.
  • the Filtrona hardness is determined in particular by the fiber weight per volume, whereby the filament titer of the cellulose acetate filaments of the tow material has only a minor influence on the Filtrona hardness.
  • the filter body has a fiber weight which is a maximum of 10 mg/mm filter element length.
  • the Filtrona hardness of the filter element can also be achieved by using a stronger filter wrapping paper or a stronger tipping paper.
  • Tipping paper is a paper used to either connect multiple filter elements together or to connect a filter element to a tobacco rod.
  • increasing the Filtrona hardness of the filter element by using a thicker filter wrapping paper or a thicker tipping paper has economic disadvantages, as this approach is expected to result in higher costs.
  • the degree of decrease in Filtrona hardness due to the "hot collapse” phenomenon can be significantly reduced if the starting material of the filter element according to the invention is a Tow material with the stated mass-related specific surface area of less than 0.15 m 2 /g is used.
  • the draw resistance and filtration performance of the filter element according to the invention can be reduced without reducing the length of the filter element.
  • relatively long filter elements can be realized, allowing a correspondingly long cooling section, which is advantageous for heat management, especially when using the filter element with HNB products.
  • the inventive method allows the draw resistance and filtration performance of the filter element to be reduced without reducing the fiber weight in the filter element per volume fraction and/or without reducing the total titer of the tow material.
  • This has the advantage that no decrease in the Filtrona hardness of the filter element occurs due to a reduction in the fiber weight in the filter element material per volume fraction and/or due to a reduction in the total titer.
  • the filter body has a fiber weight of max. 10 mg/mm filter element length.
  • the tow material, which forms the starting product for the production of the filter element according to the invention should have a total titer of 10,000 denier to 40,000 denier.
  • the cellulose acetate filaments of the tow material serving as the starting material for producing the filter element according to the invention are, in particular, cellulose 2,5-acetate, cellulose butyrate, cellulose acetobutyrate, cellulose acetopropionate, and/or cellulose propionate filaments.
  • the cellulose acetate filaments preferably have a degree of substitution of approximately 1.5 to 3.0, more preferably approximately 2.2 to 2.6.
  • the plasticizers preferably used for plasticizing and in particular thermoplasticizing the cellulose acetate fibers and applied to the fibers can, for example, be selected from the following groups: glycerol esters (especially glycerol triacetate), ethylene and propylene carbonate, citric acid esters (especially acetyl, triethyl citrate), glucose esters or diethylene glycol dibenzoate.
  • water-soluble adhesives which are preferably present on the surface of the cellulose acetate filaments
  • high-boiling solvents such as polyalkylene oxide, water-soluble esters or ethers, starch, starch derivatives, P-polyvinyl alcohols, polyvinyl ethers, P-polyvinyl acetates and/or polysaccharides, water-soluble polyamides and polyacrylates, which are applied to the individual threads of the tow material or to the tow material.
  • the residual crimp (RS) of the tow material of the filter body should not exceed the value of 1.7 and in particular the value of 1.45, wherein the residual crimp (RS) of the tow material is preferably between about 1.05 and about 1.4 and in particular between 1.1 and 1.3.
  • the coefficient of variation of the uniform filament titer which can also be referred to as the deviation coefficient, is a statistical parameter and describes - in contrast to the variance - a relative measure of dispersion, i.e. it does not depend on the unit of measurement of the statistical variable or random variable.
  • this can be achieved by assigning each spinneret its own spinning pump, in particular a frequency-controlled spinning pump, to ensure that the spinning liquid (solution of approximately 30% cellulose-2,5-acetate in acetone) is supplied to each spinneret of the spinning machine in such a way that a uniform nozzle pressure and a uniform amount of spinning liquid delivered per unit of time by each spinneret can be achieved.
  • a frequency-controlled spinning pump to ensure that the spinning liquid (solution of approximately 30% cellulose-2,5-acetate in acetone) is supplied to each spinneret of the spinning machine in such a way that a uniform nozzle pressure and a uniform amount of spinning liquid delivered per unit of time by each spinneret can be achieved.
  • the individual threads of the tow material formed from the cellulose acetate filaments have a predetermined or definable and preferably uniform thread titer of at least 200 denier and a maximum of 4,000 denier and preferably of at least 250 denier and a maximum of 2,500 denier, wherein a variation coefficient of the uniform thread titer is preferably at most 0.1 and in particular at most 0.05 to a maximum of 0.01.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Filterelement für Mundstücke zur Verwendung mit Rauchwaren oder HNB-Produkten sowie die Verwendung eines solchen Filterelements in Mundstücken für Rauchwaren bzw. in Zigarettenfiltern oder in Mundstücken für HNB-Produkte.
  • Rauchwaren im Sinne der vorliegenden Erfindung betreffen klassische Tabakwaren, insbesondere Zigaretten, aber auch Pfeifen und Marihuana-Produkte sowie so genannte Heat-Not-Burn (HNB) Produkte, Vaping-Produkte und so genannte hybride Produkte.
  • Je nach Anwendungsfall haben Mundstücke zur Verwendung von Rauchwaren unterschiedliche Funktionen. Zum einen können Mundstücke als Filtervorrichtung dienen, um beispielsweise aus einem Tabakrauchstrom schädliche Bestandteile, wie kondensierte Stoffe, insbesondere Teer, sowie vom Rauchstrom mitgerissene teilchenförmige Materie, rauszuziehen. Diese Filterfunktion kommt insbesondere bei klassischen Tabakanwendungen zum Einsatz. Dabei kann ein entsprechendes Mundstück als integrales Teil einer Zigarette oder eines Zigarillos ausgebildet sein und somit eine "Spitze" an der Zigarette bzw. an dem Zigarillo bilden.
  • Eine andere Art von Mundstück sind austauschbare Vorrichtungen, wie beispielsweise austauschbare Filterelemente, die nach Benutzung entfernt werden können. Solche Mundstücke sind in entsprechenden Haltern aufgenommen, beispielsweise in einem Zigarettenhalter oder in einem Pfeifenmundstück.
  • Ein als integrales Teil einer Zigarette ausgebildetes Mundstück ist der Zigarettenfilter. Der Zigarettenfilter soll den Anteil gesundheitsschädlicher Stoffe wie Kondensat und Gas im Rauch der Zigarette reduzieren. Zudem wird durch den Filter der Rauch von einem großen Anteil der Raucher etwas milder oder angenehmer empfunden. Bei einer klassischen Filterzigarette ist der Filter von einem Filterumhüllungspapier umhüllt und wird mit dem so genannten Tipping-Papier an den Tabakstrang angekoppelt, wobei die meisten industriell gefertigten Zigaretten mit einem Filter versehen sind.
  • Es sind bereits zahlreiche Arten von Filtermaterialien eingesetzt, insbesondere um den Gehalt der Inhaltsstoffe des Tabakrauchs herabzusetzen, bevor diese das Atmungssystem des Rauchers erreichen. Zusätzlich zu dem Entfernen der schädlichen Bestandteile in großen Mengen muss ein zufriedenstellender Filter aber auch wirksam sein, ohne in unerwünschter Weise den Durchgang von Luft oder Rauch durch den Filter zu erschweren, so dass ein zu starker Zug erforderlich wird. Bei der Verwendung von Tabakrauchfiltern darf das Filtermaterial aber auch nicht den Geschmack des Tabakrauchs dadurch verändern, dass sein eigener Geschmack hinzukommt.
  • JPH05276920 A offenbart einen Zigarettenfilter enthaltend Zelluloseazetatfasern, deren 2 Oberfläche 0,1 m /g ist.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft nicht lediglich Filtermaterialien für die zuvor beschriebenen klassischen Tabakanwendungen, sondern insbesondere Filtermaterialien bzw. Filterelemente für Mundstücke zur Verwendung von Rauchwaren, wobei diesen Filterelementen insbesondere andere Funktionen zukommen als lediglich eine Filterfunktion.
  • Bei anderen Anwendungsfällen steht eine Filterfunktion der Mundstücke keinesfalls im Vordergrund. Dies gilt beispielsweise für Heat-Not-Burn Produkte ("HNB-Produkte"), welche sich in den letzten Jahren zunehmender Beliebtheit erfreuen. In diesen Geräten wird während der Benutzung eine Portion verarbeiteten Tabaks durch eine Wärmequelle erhitzt aber nicht verbrannt. Dabei verdampfen flüchtige Tabakbestandteile, wie Aromastoffe, Nikotin, Glycerin und Wasser, und werden von der Luft mitgerissen, die von dem Benutzer durch das HNB-Produkt gezogen wird. Während die freigesetzten Substanzen abkühlen, bildet sich ein Aerosol, welches von dem Benutzer inhaliert wird.
  • Handelsübliche HNB-Produkte umfassen üblicherweise eine Gerät bestehend aus einer Stromversorgung, die ein Heizelement versorgt und einen separaten Verbrauchsartikel bestehend aus einer Portion verarbeiteten Tabaks, einem Stützelement, wie beispielsweise einem röhrenförmig ausgeführten Celluloseacetat Segment, einem in Strömungsrichtung nachgelagerten sogenannten Kühlelement, beispielsweise in Gestalt einer gekräuselten Polylactid-Folie, die zu einem Zylinder mit vielen axialen Kanälen zusammengerafft ist, sowie einem mundseitigen Filter. Die Verbrauchsartikel werden vor Gebrauch in das Gerät so eingebracht, dass das Heizelement die Portion Tabak bei Gebrauch des HNB-Produktes erhitzt.
  • Beispielsweise wird bei einem sogenannten IQOS/HEETS Produkt von Philip Morris die Tabakportion auf ein Heizblatt im Gerät aufgespießt. Unter einem IQOS/HEETS Produkt ist ein von Philip Morris vermarktetes IQOS-Gerät mit dem zugehörigen Verbrauchsartikel HEETS zu verstehen. Der Verbrauchsartikel HEETS ist ein Heat-Not-Burn-Produkt, bei dem Tabak, anstelle ihn zu verbrennen, lediglich erhitzt wird.
  • Ein Wettbewerbsprodukt von BAT ("Glo") heizt den Tabak von außen, wobei das sogenannte Kühlelement durch eine Röhre ersetzt ist. Auch in diesen Geräten wird während der Benutzung eine Portion verarbeiteten Tabaks durch eine Wärmequelle erhitzt aber nicht verbrannt. Dabei verdampften flüchtige Tabakbestandteile, wie Aromastoffe, Nikotin, Glycerin und Wasser, und werden von der Luft mitgerissen, die vom Benutzer durch das HNB-Produkt gezogen wird. Während die freigesetzten Substanzen abkühlen, bildet sich ein Aerosol, welches vom Benutzer inhaliert wird.
  • Die für diese Anwendung bekannten Verbrauchsartikel haben den Nachteil, dass sich ihre mundseitigen Filter durch die Nähe zu dem Heizelement und durch den beim Gebrauch des HNB-Produktes entstehenden heißen Dampf erheblich erhitzen können.
  • Bei sogenannten Hybriden Produkten, wird zunächst ein Aerosolbildner verdampft (Propylenglycol, Glycerin), durch Abkühlung entsteht ein Aerosol. Dieses Aerosol wird durch eine Portion verarbeitenden Tabaks geleitet und vom Konsumenten inhaliert. Auch bei solchen Anwendungen kommt dem Mundstück insbesondere die Funktion zu, das benutzerseitige Ende gegen eine für den Nutzer unangenehme Erwärmung zu schützen.
  • Im Gegensatz zu konventionellen Tabakprodukten, bei denen Tabak verbrannt wird, kann es bei Verbrauchsartikeln von HNB-Produkten erwünscht sein, dass die der erhitzten Tabakportion in Strömungsrichtung nachgelagerten Elemente, wie Kühlelement und mundseitiger Filter, nur eine geringe Filterwirkung in Bezug auf kondensierte Bestandteile wie Teer haben, da diese Rauchbestandteile in wesentlich geringerer Menge entstehen können.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Filterelement für Mundstücke zur Verwendung mit Rauchwaren oder HNB-Produkten anzugeben, wobei das Filterelement für einen breiten Anwendungsbereich bei Rauchwaren geeignet ist. Insbesondere soll ein Filterelement mit niedrigem Zugwiderstand und niedriger Filtrationsleistung angegeben werden, wobei dieses eine hinreichend hohe und bei der Anwendung in Rauchwaren möglichst konstante Filtronahärte aufweist, und wobei sich dennoch das Filterelement besonders wirtschaftlich herstellen lässt.
  • Darüber hinaus soll das Filterelement insbesondere eine selektive Filtrationswirkung auf Phenole zeigen und geeignet sein, zuverlässig ein erwärmtes partikelbeladenes Gas zu kühlen, so dass die Temperatur des von dem Anwender eines Rauchartikels aufgenommenen Gases, Aerosols oder Dampfs reduziert werden kann.
  • Diese und weitere Aufgaben werden durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Demgemäß betrifft die Erfindung insbesondere ein Filterelement für Mundstücke zur Verwendung mit Rauchwaren oder HNB-Produkten, wobei das Filterelement einen Filterkörper aus einem Tow-Material aufweist, wobei das Tow-Material durch eine Vielzahl von Einzelfäden aus vernetzten und gekräuselten Celluloseacetat-Filamenten gebildet wird, und wobei die Celluloseacetat-Filamente insbesondere eine polygonale und vorzugsweise Y-förmige Querschnittsgeometrie aufweisen.
  • Bei einem derartigen Filterelement wurde überraschend festgestellt, dass insbesondere unter Beibehaltung des Gesamt-Titers des Tow-Materials eine gewünschte reduzierte Filtrationsleistung in Bezug auf kondensierbare Bestandteile, wie Teer, sowie eine ausreichende Filterhärte erzielbar sind, wenn das Tow-Material eine möglichst geringe massenbezogene spezifische Oberfläche aufweist.
  • Insbesondere soll das Tow-Material des erfindungsgemäßen Filterelements eine massenbezogene spezifische Oberfläche von kleiner als 0,15 m2/g, und größer als 0,025 m2/g aufweisen. Mit einem derartigen massenbezogenen spezifischen Oberflächenwert, der zwischen 0,15 m2/g und 0,025 m2/g liegt, kann die mit dem Filterelement erzielbare Performance und das Anwendungsspektrum deutlich erhöht werden.
  • Gemäß bevorzugten Realisierungen des erfindungsgemäßen Filterelements weisen die Celluloseacetat-Filterelemente des Tow-Materials zumindest teilweise eine trilobale, das heißt dreiarmig sternförmige Querschnittsform auf. Eine solche Querschnittsform bietet sich an, wenn die Celluloseacetat-Filamente eine möglichst große spezifische Oberfläche aufweisen sollen, um - falls dies gewünscht ist, wie beispielsweise bei klassischen Zigaretten - ein hohes Filtrationsvermögen bei gleichzeitigem sparsamen Rohstoffeinsatz zu ermöglichen. Alternativ dazu ist es möglich, die gewünschte große spezifische Oberfläche durch ein Bündel extrem feiner Filamente beispielsweise kreisförmigen Querschnitts zu erhalten. Allerdings sind auch andere Querschnittsformen für die Celluloseacetat-Filamente denkbar, wie beispielsweise eine polygonale oder viereckige Querschnittsform.
  • Das Tow-Material des erfindungsgemäßen Filterelements ist aus endlosen stauchkammergekräuselten Celluloseacetat-Filamenten gebildet. Dabei wird eine Lösung von ca. 30% Cellulose-2,5-Acetat in Aceton durch Spinndüsen gepresst, das Aceton in einem Spinnschacht verdampft, eine Vielzahl von Celluloseacetat-Filamenten zu einem Band zusammengefasst und dieses anschließend stauchkammergekräuselt. Das Produkt wird daraufhin getrocknet und üblicherweise zu Ballen gepresst. Das Tow-Material ("Filter-Tow") wird dem Ballen entnommen und auf einer Filterstabmaschine zu Filterstäben verarbeitet. Dabei wird das Tow-Material in einer Streckeinrichtung verstreckt, mit einem zur Verklebung der Celluloseacetat-Filamente dienenden Zusatzmittel versehen, nach Bildung einer so genannten Lunte quer-axial verdichtet und optional mit Papier umhüllt sowie auf die Endlänge des Filterelements geschnitten.
  • Indem erfindungsgemäß für das Tow-Material des Filterelements eine massenbezogene spezifische Oberfläche insbesondere in einem Bereich von kleiner als 0,15 m2/g und größer als 0,025 m2/g gewählt wird, ist ein Filterelement realisierbar, welches eine gewünschte reduzierte Filtrationsleistung in Bezug auf kondensierbare Bestandteile aber dennoch eine ausreichende Filterhärte unter Beibehaltung des Gesamttiters erzielt.
  • Gemäß Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Filterelements sind die Celluloseacetat-Filamente der Einzelfäden des Tow-Materials zumindest bereichsweise als hohlförmige und/oder rohrförmige Celluloseacetat-Filamente ausgebildet.
  • Unter hohlförmigen bzw. rohrförmigen Celluloseacetat-Filamenten sind insbesondere vorzugsweise zylinderförmige Filamente zu verstehen, die im Querschnitt gesehen einen oder mehrere durchgängige Hohlräume aufweisen.
  • Derartige hohlförmige Fasern können zumindest teilweise als mehrlumige Hohlfasern ausgeführt sein. Im Vergleich zu "massiv" ausgeführten Celluloseacetat-Filamenten sind ein- oder mehrlumig ausgeführte rohrförmige Celluloseacetat-Filamente deutlich knickstabiler, wodurch besonders hohe Filtronahärten ohne erhöhte Materialverdichtung realisierbar sind.
  • Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weisen die hohlförmigen Celluloseacetat-Filamente zumindest teilweise eine trilobale, d.h. dreiarmigsternförmige Querschnittsform auf. Eine solche Querschnittsform bietet sich an, wenn die Celluloseacetat-Filamente eine möglichst große spezifische Oberfläche aufweisen sollen, um beispielsweise ein hohes Filtrationsvermögen bei gleichzeitigem sparsamen Rohstoffeinsatz zu ermöglichen.
  • Alternativ dazu ist es möglich, die gewünschte große spezifische Oberfläche durch ein Bündel extrem feiner Filamente kreisförmigen Querschnitts zu erhalten. Allerdings sind auch andere Querschnittsformen für die hohlförmigen Celluloseacetat-Filamente denkbar, wie beispielsweise einen viereckige Querschnittsform.
  • Dadurch, dass das erfindungsgemäße Filterelement einen Filterkörper aufweist, welcher zumindest teilweise auf Celluloseacetat-Filamenten basieren kann, die zumindest teilweise als hohlförmige Celluloseacetat-Filamente ausgebildet sind, kann ein niedriger Zugwiderstand und eine niedrige Filtrationsleistung realisiert werden, da die zumindest teilweise als hohlförmige Celluloseacetat-Filamente ausgebildeten Filamente des Filterelements eine geringe äußere Oberfläche bezogen auf das Gesamtfaservolumen aufweisen.
  • In diesem Zusammenhang wurde überraschend festgestellt, dass aufgrund der zumindest teilweise als hohlförmige Celluloseacetat-Filamente ausgebildeten Filamente mit dem Filterelement besonders hohe Filtronahärten realisierbar sind.
  • Tatsächlich hat sich herausgestellt, dass Filterelemente, die zumindest teilweise aus hohlförmigen Celluloseacetat-Filamenten (Hohlfasern) gebildet sind, bei geringerem Fasergewicht pro Volumeneinheit die gewünschte Mindest-Filtronahärte erreichen.
  • Da das erfindungsgemäße Filterelement auf Celluloseacetat-Filamenten basiert, ist das erfindungsgemäße Filterelement ausgebildet, um eine gleichmäßige, weiße und ebene mundseitige Stirnseite für einen Tabakstrang beispielsweise einer Zigarette zu bilden, wobei ferner eine selektive Filtrationswirkung auf Phenole realisierbar ist.
  • Durch die Verwendung eines Filterelements, welches auf Celluloseacetat-Filamenten basiert, sind einerseits Filterstäbe insbesondere für Zigaretten herstellbar, welche im Hinblick auf die Diskussion bezüglich Rauchen und Gesundheit nachweislich hervorzuhebende Eigenschaften betreffend spezifischer Retentionsphänome aufweisen.
  • So filtert ein Filter aus Celluloseacetat gesundheitlich bedenkliche Nitrosamine und Phenole weitaus effizienter als Kondensat und Nikotin. Außerdem wird der Rauchgeschmack der heute üblichen Tabakmischung, wie zum Beispiel "American Blend", "German Blend" und "Virginia" in Kombination mit einem Filterstab aus Celluloseacetat durch den Raucher als am angenehmsten beurteilt. Ein weiterer nicht zu unterschätzender Vorteil eines Filterstabes aus Celluloseacetat ist in der optischen Homogenität der Schnittflächen der Filter begründet.
  • Indem gemäß Ausführungsformen das erfindungsgemäße Filterelement zumindest teilweise aus hohlförmigen Celluloseacetat-Filamenten ausgebildet ist, die als Füllmaterial dienen, können bei aus dem erfindungsgemäßen Material hergestellten Filterstäben über einen weiten Bereich der Zugwiderstand und die Filtrationsleistung variiert werden.
  • Insbesondere hat sich gezeigt, dass ein Filtermaterial, welches zumindest bereichsweise aus hohlförmigen Celluloseacetat-Filamenten besteht, eine verbesserte thermische Kühlwirkung aufweist. Es wurde festgestellt, dass durch den Einsatz von hohlförmigen Celluloseacetat-Filamenten als Füllmaterial nach wie vor eine sehr niedrige Filterwirkung, d.h. Rückhaltewirkung, für die zu entfernenden Schwebstoffe und Gase, erreicht werden kann.
  • Es wird vermutet, dass diese Wirkung dadurch erreicht wird, dass durch die hohlförmigen Celluloseacetat-Filamente die Oberfläche oder der Durchfluss des zu reinigenden Gases oder der Luft derart verändert wird, dass die in dem Gas bzw. in der Luft gegebenenfalls vorhandenen Schwebstoffe kaum zurückgehalten werden. Ein weiterer Grund könnte darin liegen, dass durch die Verwendung von hohlförmigen Celluloseacetat-Filamenten eine andere, besonders vorteilhafte Oberflächenstruktur des Filtermateriales erzielbar ist.
  • Das erfindungsgemäße Filterelement weist ferner den Vorteil auf, dass es eine insbesondere einstellbare Kühlung eines erwärmten partikelbeladenen Gases (insbesondere Aerosols) ermöglicht, so dass die Temperatur des von dem Anwender eines Rauchartikels oder HNB-Produktes aufgenommenen Gases, Aerosols oder Dampfes gezielt reduziert werden kann. Durch eine Variation des Anteils der hohlförmigen Celluloseacetat-Filamente in dem Filter- und/oder Füllmaterial ist dabei die angestrebte Kühlwirkung anwendungsspezifisch anpassbar.
  • Wichtig zu erwähnen ist ferner, dass die hohlförmigen Celluloseacetat-Filamente (= Hohlfasern) in dem erfindungsgemäßen Filterelement im Wesentlich umströmt werden und weniger durchströmt werden. Aus geometrischen Überlegungen ist ersichtlich, dass dabei die Faser-zu-Faser-Abstände wesentlich größer sind als das Lumen (Hohlanteil) der Hohlfaser. Die Viskosität des Aerosols (im wesentlichen Luft) für dann dazu, dass der Weg des geringsten Widerstandes gewählt wird (d.h. es strömt zwischen den Filamenten und nicht durch jedes einzelne Filament.
  • Mit anderen Worten, bei der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filterelements wird keinesfalls die filtrationswirksame Oberfläche maximiert, da in dem Tow-Material die hohlförmigen Celluloseacetat-Filamente nicht durchströmt werden.
  • Insbesondere können somit die hohlförmigen Celluloseacetat-Filamente Knickstellen aufweisen, die das Lumen der hohlförmigen Celluloseacetat-Filamente verschließen, ohne dass dies im Hinblick auf die eingestellten Zielparameter einen Einfluss auf die Performance des erfindungsgemäßen Filter- und/oder Füllmaterial hat.
  • Insbesondere ist in diesem Zusammenhang zu erwähnen, dass die als Hohlfasern ausgeführten hohlförmigen Celluloseacetat-Filamente nicht durchgängig hohl sein müssen, sondern auch partiell durch Knicke verschlossen sein können. Auch können sie von einer idealen Kreisform abweichen.
  • Bei Ausgestaltungen der Erfindung ist vorgesehen, dass die hohlförmigen Celluloseacetat-Filamente des Tow-Materials einerseits als Trägermaterial und andererseits als Kühlmaterial dienen. Indem die hohlförmigen Celluloseacetat-Filamente gleichzeitig als Trägermaterial dienen sind besonders kompakte Filterelemente realisierbar, bei denen die Dimensionen des Rauchartikels nicht vergrößert werden müssen.
  • Unter dem hierin verwendeten Begriff "Filtronahärte" ist die nach dem Filtrona-Prinzip bestimmte Filterhärte zu verstehen. Bei diesem Prinzip wird die Filterhärte bestimmt, indem ein zylindrischer Stab von 12 mm Durchmesser mit seiner flachen Stirnseite vertikal mit einer Last von 300 g auf einen horizontal positionierten Filterstab gedrückt wird. Das Verhältnis des zusammengedrückten Durchmessers zum vorher durch die erste Berührung ermittelten Ausgangsdurchmessers ergibt die prozentuale Angabe der Filtronahärte.
  • Die Filterelement- bzw. Filterstabhärte ist ein wichtiges Zielkriterium bei insbesondere Zigarettenfiltern. Sie wird üblicherweise als die genannte Filtronahärte angegeben. Hierbei ist zu beachten, dass die Filtronahärte nur an einem Filterelement gemessen wird, nicht aber an dem zugrundeliegenden Filter-(Roh)-Material, also dem Tow-Material. Die Filtronahärte eines Filterelements wird insbesondere durch die Menge an Triacetin beeinflusst, welches auf das Filterelement aufgesprüht wird/werden kann.
  • Der Mindestgrenzwert der Filtronahärte liegt bei etwa 88% und orientiert sich an den Markterfordernissen. Die Filtronahärte des Filterelements kann hierbei vorzugsweise auf etwa 88% bis 95%, insbesondere etwa 90% bis 93% eingestellt werden.
  • Gemäß bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Filterelements ist vorgesehen, dass der Filterkörper insbesondere als Filterstab ausgeführt ist und vorzugsweise einen Durchmesser zwischen etwa 8 mm und etwa 5 mm und insbesondere einen Durchmesser von etwa 7,8 mm oder etwa 5,35 mm aufweist, wobei der Filterkörper zumindest bereichsweise mit einem Papiermaterial oder einem papierähnlichen Material umhüllt ist.
  • Bei dieser Ausgestaltung sollte vorzugsweise die Filtronahärte des Filterelements bei größer als 85% und insbesondere größer als 90% liegen.
  • Bei gegebenem Filterelement-Durchmesser wird die Filtronahärte insbesondere durch das Fasergewicht pro Volumen bestimmt, wobei der Filament-Titer der Celluloseacetat-Filamente des Tow-Materials nur einen untergeordneten Einfluss auf die Filtronahärte aufweist.
  • Es ist bei Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Filterelements vorgesehen, dass der Filterkörper ein Fasergewicht aufweist, welches maximal 10 mg/mm Filterelementlänge beträgt.
  • Die Filtronahärte des Filterelements kann auch durch ein stärkeres Filterumhüllungspapier oder ein stärkeres Tipping-Papier erreicht werden.
  • Ein Tipping-Papier ist ein Papier, mit welchem entweder mehrere Filterelemente aneinandergekoppelt werden, oder ein Filterelement an einen Tabakstrang gekoppelt wird. Das Erhöhen der Filtronahärte des Filterelements durch die Verwendung eines stärkeren Filterumhüllungspapiers oder eines stärkeren Tipping-Papiers hat jedoch wirtschaftliche Nachteile, da bei diesem Ansatz höhere Kosten zu erwarten sind.
  • In Verbindung mit der Filtronahärte des Filterelements steht der so genannte "Hot Collapse", wonach die Filterhärte während der Benutzung des Filterelements, das heißt während der Verwendung des Filterelements mit Rauchwaren oder HNB-Produkten, abnimmt. Dieses Phänomen kann insbesondere dann auftreten, wenn bei einer klassischen Zigarette bei einem der letzten Züge das Filterelement in Gegenwart von Feuchte erwärmt wird. Aber auch bei HNB-Produkten kann dieser unerwünschte Effekt auftreten.
  • In diesem Zusammenhang hat sich gezeigt, dass der Grad der Abnahme der Filtronahärte aufgrund des "Hot Collapse"-Phänomens signifikant reduziert werden kann, wenn als Ausgangsmaterial des erfindungsgemäßen Filterelements ein Tow-Material mit der genannten massenbezogenen spezifischen Oberfläche von kleiner als 0,15 m2/g verwendet wird.
  • Indem das Tow-Material des Filterkörpers des erfindungsgemäßen Filterelements eine massenbezogene spezifische Oberfläche im Bereich zwischen 0,3 m2/g und 0,025 m2/g und insbesondere von kleiner als 0,15 m2/g aufweist, können der Zugwiderstand und die Filtrationsleistung des erfindungsgemäßen Filterelements reduziert werden, ohne dass die Länge des Filterelements reduziert wird. Somit sind relativ lange Filterelemente realisierbar, die eine entsprechend lange Kühlstrecke ermöglichen, was vorteilhaft für den Wärmehaushalt ist, insbesondere bei der Verwendung des Filterelements mit HNB-Produkten.
  • Zusätzlich hierzu kann durch die erfindungsgemäße Festlegung der massenbezogenen spezifischen Oberfläche des Tow-Materials auf einen Wert von insbesondere kleiner als 0,15 m2/g der Zugwiderstand und die Filtrationsleistung des Filterelements ohne Reduzierung des Fasergewichts im Filterelement pro Volumenanteil und/oder ohne Reduzierung des Gesamt-Titers des Tow-Materials reduziert werden. Dies hat den Vorteil, dass keine Abnahme der Filtronahärte des Filterelements aufgrund einer Reduzierung des Fasergewichts im Filterelementmaterial pro Volumenanteil und/oder aufgrund einer Reduzierung des Gesamt-Titers auftritt.
  • Gemäß Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Filterelements weist der Filterkörper ein Fasergewicht von max. 10 mg/mm Filterelementlänge auf. Insbesondere sollte das Tow-Material, welches das Ausgangsprodukt für die Herstellung des erfindungsgemäßen Filterelements bildet, einen Gesamt-Titer von 10.000 Denier bis 40.000 Denier aufweisen.
  • Die Celluloseacetat-Filamente des als Ausgangsprodukt zur Herstellung des erfindungsgemäßen Filterelements dienenden Tow-Materials sind insbesondere Cellulose-2,5-Acetat-, Cellulosebutyrat-, Celluloseacetobutyrat-, Celluloseacetopropionat- und/oder Cellulosepropionat-Filamente. Vorzugsweise weisen die Celluloseacetat-Filamente einen Substitutionsgrad von etwa 1,5 bis 3,0, vorzugsweise etwa 2,2 bis 2,6, auf.
  • Die vorzugsweise zur Plastifizierung und insbesondere Thermoplastifizierung der Celluloseacetat-Fasern eingesetzten und auf die Fasern applizierten Weichmacher können beispielsweise aus folgenden Gruppen ausgewählt sein: Glycerinester (insbesondere Glycerintriacetat), Ethylen- und Propylencarbonat, Zitronensäureester (insbesondere Acetyl-, Triethylcitrat), Glycoseester oder Diethylenglykoldibenzoat.
  • Die Menge an einzusetzendem plastifizierenden Weichmacher und/oder wasserlöslichem Verklebungsmittel ist dem Fachmann auf diesem technischen Gebiet geläufig. Im Allgemeinen liegt ein Gehalt an Weichmacher und/oder Verklebungsmittel von etwa 1 bis 14 Gewichts-Prozent vor, in besonderen Fällen kann der Gehalt an Weichmacher diesen Bereich jedoch ohne Weiteres übersteigen.
  • Als wasserlösliche Verklebungsmittel, die bevorzugt auf der Oberfläche der Celluloseacetat-Filamente vorliegen, können insbesondere hochsiedende Lösungsmittel, wie Polyalkylenoxid, wasserlösliche Ester oder Ether, Stärke, Stärkederivate, P-Polyvinylalkohole, Polyvinylether, P-Polyvinylacetate und/oder Polysaccharide, wasserlösliche Polyamide und Polyacrylate sein, die auf die Einzelfäden des Tow-Materials oder auf das Tow-Material appliziert werden.
  • Insbesondere wurde vorliegend erkannt, dass auch die Restkräuselung (RS) des Tow-Materials des Filterkörpers und die Dichte ( ρ ) des Filterkörpers einen entscheidenden Einfluss auf die Performance des Filterelements hat. Gemäß der Erfindung beträgt dabei ein restkräuselungsbezogener Dichtwert A mindestens 0,016 mg2 × mm6 mit: A = ρ 2 ∗ RS .
    Figure imgb0001
  • Dabei sollte insbesondere die Restkräuselung (RS) des Tow-Materials des Filterkörpers den Wert von 1,7 und insbesondere den Wert von 1,45 nicht übersteigen, wobei die Restkräuselung (RS) des Tow-Materials vorzugsweise zwischen etwa 1,05 und etwa 1,4 und insbesondere zwischen 1,1 und 1,3 liegt.
  • Die Restkräuselung versteht sich dabei als das Verhältnis der Länge der entkräuselten Celluloseacetat-Filamente zur Filterelementlänge. Die Restkräuselung ist für ein gegebenes Filterelement ein charakteristisches Merkmal.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kommt es darauf an, ein Tow-Material zur Herstellung eines Filterelements für Mundstücke zur Verwendung mit Rauchwaren oder HNB-Produkten anzugeben, wobei das Tow-Material dahingehend optimiert ist, dass die aus dem Tow-Material hergestellten Filterelemente eine möglichst gleichmäßige Performance insbesondere im Hinblick auf Filtrationsleistung und Filterhärte aufweisen.
  • In diesem Zusammenhang wurde festgestellt, dass es hierbei insbesondere auch darauf ankommt, dass die Celluloseacetat-Filamente des Tow-Materials einen insbesondere vorab festgelegten oder festlegbaren einheitlichen Filament-Titer aufweisen. Dieser vorab festgelegte oder festlegbare einheitliche Filament-Titer liegt insbesondere in einem Bereich zwischen 8 Denier und 30 Denier und vorzugsweise in einem Bereich zwischen 9 Denier und 30 Denier und noch bevorzugter zwischen 10 Denier und 20 Denier.
  • Um eine gleichmäßige Performance des aus dem Tow-Material hergestellten Filterelements insbesondere in Bezug auf Filtrationsleistung und Filterhärte zu erreichen, sollte ein Variationskoeffizient des einheitlichen Filament-Titers bei maximal 0,1 und vorzugsweise bei maximal 0,05 bis maximal 0,01 liegen.
  • Der Variationskoeffizient des einheitlichen Filament-Titers, der auch als Abweichungskoeffizient bezeichnet werden kann, ist eine statistische Kenngröße und beschreibt - im Gegensatz zur Varianz - ein relatives Streuungsmaß, das heißt er hängt nicht von der Maßeinheit der statistischen Variable bzw. Zufallsvariablen ab.
  • Mit anderen Worten, bei der Herstellung des Tow-Materials wird Sorge getragen, dass die Einzelnen von den jeweiligen Spinndüsen der eingesetzten Spinnmaschine hergestellten Filamente einen einheitlichen Filament-Titer aufweisen.
  • Dies ist in der Praxis dadurch realisierbar, dass jeder Spinndüse eine eigene insbesondere frequenzgesteuerte Spinnpumpe zugeordnet ist, um sicherzustellen, dass jeder Spinndüse der Spinnmaschine die Spinnflüssigkeit (Lösung von ca. 30% Cellulose-2,5-Acetat in Aceton) derart zugeführt wird, dass ein einheitlicher Düsendruck und eine einheitliche Menge an pro Zeiteinheit von jeder Spinndüse abgegebenen Menge an Spinnflüssigkeit realisierbar ist.
  • Mit dieser einfach zu realisierenden aber dennoch effektiven Weise ist es möglich, einen insbesondere vorab festgelegten oder festlegbaren einheitlichen Filament-Titer zu realisieren.
  • Alternativ oder zusätzlich hierzu ist es bevorzugt, dass die aus den Celluloseacetat-Filamenten gebildeten Einzelfäden des Tow-Materials einen vorab festgelegten oder festlegbaren und vorzugsweise einheitlichen Faden-Titer von mindestens 200 Denier und maximal 4.000 Denier und vorzugsweise von mindestens 250 Denier und maximal 2.500 Denier aufweisen, wobei hier ein Variationskoeffizient des einheitlichen Faden-Titers vorzugsweise bei maximal 0,1 und insbesondere bei maximal 0,05 bis maximal 0,01 liegt.

Claims (14)

  1. Filterelement für Mundstücke zur Verwendung mit Rauchwaren oder HNB-Produkten, wobei das Filterelement einen Filterkörper aus einem Tow-Material aufweist, wobei das Tow-Material durch eine Vielzahl von Einzelfäden aus vernetzten und gekräuselten Celluloseacetat-Filamenten gebildet wird, wobei die Celluloseacetat-Filamente insbesondere eine polygonale und vorzugsweise Y-förmigen Querschnittsgeometrie aufweisen, wobei das Tow-Material eine massenbezogene spezifische Oberfläche von kleiner als 0,15 m2/g und größer als 0,025 m2/g aufweist, und wobei das Tow-Material des Filterkörpers eine Restkräuselung (RS) und eine Dichte ( ρ ) aufweist, wobei ein restkräuselungsbezogener Dichtewert A mindestens 0,016 mg2 × mm6 beträgt, mit: A = ρ 2 ∗ RS .
    Figure imgb0002
  2. Filterelement nach Anspruch 1,
    wobei die Restkräuselung (RS) des Tow-Materials des Filterkörpers den Wert von 1,7 nicht übersteigt, wobei die Restkräuselung (RS) des Tow-Materials des Filterkörpers vorzugsweise zwischen etwa 1,1 und etwa 1,7 und insbesondere zwischen 1,3 und 1,7 liegt.
  3. Filterelement nach Anspruch 1 oder 2,
    wobei der Filterkörper ein Fasergewicht aufweist, wobei das Fasergewicht des Filterkörpers maximal 10 mg/mm Filterlänge beträgt.
  4. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    wobei die Celluloseacetat-Filamente des Tow-Materials einen, insbesondere vorab festgelegten oder festlegbaren, einheitlichen Filament-Titer aufweisen, insbesondere einen vorab festgelegten oder festlegbaren einheitlichen Filament-Titer in einem Bereich zwischen 8 Denier (8,88 dtex) und 30 Denier (33,33 dtex), und vorzugsweise zwischen 9 Denier (10 dtex) und 30 Denier (33,33 dtex), und noch bevorzugter zwischen 10 Denier (11,11 dtex) und 20 Denier (22,22 dtex).
  5. Filterelement nach Anspruch 4,
    wobei ein Variationskoeffizient des einheitlichen Filament-Titers bei maximal 0,1 und vorzugsweise bei maximal 0,05 bis maximal 0,01 liegt.
  6. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    wobei die aus den Celluloseacetat-Filamenten gebildeten Einzelfäden des Tow-Materials einen insbesondere vorab festgelegten oder festlegbaren und vorzugsweise einheitlichen Faden-Titer von mindestens 200 Denier (222 dtex) und maximal 4.000 Denier (4.444 dtex) und vorzugsweise von mindestens 250 Denier (277 dtex) und maximal 2.500 Denier (2.777 dtex) aufweisen.
  7. Filterelement nach Anspruch 6,
    wobei ein Variationskoeffizient des einheitlichen Faden-Titers bei maximal 0,1 und vorzugsweise bei maximal 0,05 bis maximal 0,01 liegt.
  8. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    wobei der Filterkörper insbesondere als Filterstab ausgeführt ist und vorzugsweise einen Durchmesser zwischen etwa 8 mm und etwa 5 mm und insbesondere einen Durchmesser von etwa 7,8 mm oder etwa 5,35 mm aufweist, wobei der Filterkörper zumindest bereichsweise mit einem Papiermaterial oder einem papierähnlichen Material umhüllt ist.
  9. Filterelement nach Anspruch 8,
    wobei der Filterkörper mit der aus dem Papiermaterial oder papierähnlichen Material bestehenden Umhüllung eine Kompressionstiefe von kleiner als 0,90 mm und insbesondere von kleiner als 0,85 mm aufweist, wenn senkrecht zur Filterkörperachse ein zylinderförmiger Prüfkörper mit einer Masse von 300 g und einem Durchmesser von 12 mm stirnseitig auf den Filterkörper gesetzt wird.
  10. Filterelement nach Anspruch 8,
    wobei der Filterkörper ohne der aus dem Papiermaterial oder papierähnlichen Material bestehenden Umhüllung eine Kompressionstiefe von kleiner als 0,90 mm und insbesondere von kleiner als 0,85 mm aufweist, wenn senkrecht zur Filterkörperachse ein zylinderförmiger Prüfkörper mit einer Masse von 300 g und einem Durchmesser von 12 mm stirnseitig auf den Filterkörper gesetzt wird.
  11. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
    wobei zumindest ein Teil der Celluloseacetat-Filamente der Einzelfäden des Tow-Materials zumindest bereichsweise als hohlförmige und/oder rohrförmige Celluloseacetat-Filamente ausgebildet ist.
  12. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
    wobei die Härte des Filterkörpers mindestens 80% Filtronahärte und vorzugsweise mindestens etwa 90% Filtronahärte beträgt.
  13. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
    wobei der Filterkörper einen Weichmacher mit einem Weichmachergehalt zwischen etwa 2% und etwa 15% und vorzugsweise zwischen etwa 4% und 10% liegt, wobei der Weichmacher insbesondere Triacetin, Triethylenglykoldiacetat und/oder Zitronensäurediethylester aufweist.
  14. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
    wobei das Tow-Material einen Gesamt-Titer zwischen 4.000 Denier (4.444 dtex) und 40.000 Denier (44.444 dtex) und vorzugsweise zwischen 6.000 Denier (6.667 dtex) und 30.000 Denier (33.333 dtex) aufweist.
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