NO157124B - Tobakksroekfilter. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører et ventilert tobakksrøkfilter.

Det tas ved oppfinnelsen sikte på å frembringe et nytt, ventilert tobakksrøkfilter som reduserer tjære-utbyttet hovedsakelig ved luftuttynning isteden for ved mekanisk filtrering, samtidig som det tas sikte på opprettholdelsen av et relativt høyt filtertrykkfall (PD) sammenlignet med trykkfallet hos vanlige filtere med samme tjæretilbakeholdelse og luftuttynning.

Det skal i den forbindelse vises til vanlige slike homogene filtere som f.eks. kan være fremstilt av celluloseacetatfilamenter med 12 eller 15 dpf (denier pr. filament) som således gir lav filtreringseffektivitet når det benyttes i forbindelse med høye luftuttynningsnivåer. Imidlertid oppnås det med disse kjente filtre bare uakseptabelt lave filter- og filtersigarett-trykkfall.

Hensikten med foreliggende oppfinnelse er altså å forbe-dre et slikt ventilert filter. Denne hensikt oppnås ved de trekk som fremgår av kravene.

Det ventilerte tobakksrøkfilter ifølge oppfinnelsen er utstyrt med et røkfiltreringsmateriale som danner en ringformet plugg rundt en tettere strømningshemmende fibrøs eller filamentomfattende kjerne. Filtreringsmaterialet er fortrinnsvis selv omgitt av en luftgjennomtrengelig omvikling. Ved et filter i henhold til oppfinnelsen ha en prosentvis luftuttynning i filteret som er større enn den prosentvise ikke-ventilerte mekaniske tjæretilbakeholdelse, målt i forbindelse med ekvivalente tobakkstaver.

Filteret i henhold til oppfinnelsen vil som nevnt ovenfor fortrinnsvis ha en luftgjennomtrengelig omvikling, f.eks. av hovedsakelig ugjennomtrengelig papir med perforeringer, idet man under bruk fortrinnsvis vil ha 50% luftuttynning av røken. Sigaretter som er forsynt med slike filtre i henhold til oppfinnelsen, kan yte et CO/tjære-forhold som er lavere enn for de sigaretter som er utført med vanlige høyventilerte filtre (for hvilke der oppvises et forhold som generelt er omtrent 1), men med en sugemotstand som er av samme størrelsesorden som hos sigaretter med vanlige uventilerte eller svakt ventilerte filtre.

Trykkfallet (PD) hos hele filteret bibeholdes på et passende høyt nivå på grunn av det innsnevrede tverrsnittsareal av filtreringsmaterialet. Den mekaniske effekt hos filteret er lav på grunn av dette innsnevrede tverrsnittsareal og på grunn av den lave effektivitet hos selve filtreringsmaterialet.

Den prosent luftuttynning som det refereres til her, ut-gjør volumprosenten av ventilasjonsluft som tilføres via filteret i den totale blanding som leveres av filteret. Således skal det med 50% ventilasjon eller luftuttynning forstås at i hvert drag eksisterer der et 50/50 volumforhold av tilført luft til opprinnelig røk og 40% luftuttynning indikerer et 40/60 forhold osv.

Fortrinnsvis vil det aktuelle filter (dvs. med forhindret luftuttynning) ha et PD på minst 90 mm vannsøyle og en mekanisk tjæretilbakeholdelse på opptil 45%.

Filtreringsmaterialet kan være et kjent materiale med lav filtreringsvirkning, f.eks. celluloseacetat eller andre fibre med 8 dpf eller mer (f.eks. filamentstrie eller stapelfibre) eller samlet korrugert banemateriale.

Den strømningshindrende tettere fibrøse eller filterholdige kjerne kan være ugjennomtrengelig eller ha lav permeabilitet, f.eks. fibrøst materiale med lav permeabilitet eller filament-materiale, f.eks. "Transorb" eller en tett trukket stav ("drawn down rod") av bundne celluloseacetatfilamenter. Egenskapene hos "Transorb"-staver og fremgangsmåtene ved deres produksjon (som kan fjerne den første krymping), er beskrevet i UK patentskrift nr. 970.817 som der henvises til for ytterligere detaljer.

I tilfelle av en kjerne med lav permeabilitet kan en radial strømning av røk eller luft mellom den strømnings-hindrende kjerne og filtreringsmaterialet forhindres ved hjelp av en omvikling eller hylse (f.eks. av ikke-porøst papir eller ugjennomtrengelig film) eller et sammenhengende skinn rundt kjernen.

Den strømningshindrende kjerne som er omgitt av filtreringsmaterialet, kan strekke seg over hele eller deler av filterlengden. I tilfeller hvor den strømningshindrende kjerne ikke strekker seg fra den ene ende av filteret til den annen, kan den strekke seg fra en blottlagt ende eller være anordnet på avstand fra begge ender. Den hindrende kjerne vil normalt være parallell med filteraksen og vil fortrinnsvis være koaksial med filteret, men det er ikke absolutt nødvendig. Filteret i henhold til oppfinnelsen kan selvsagt ha to eller flere hindrende kjerner som beskrevet ovenfor. Filteret i henhold til oppfinnelsen kan lettvint fremstilles ved i lengderetningen kontinuerlig å fremmate en bane eller et bånd av røkfiltrerings-materialet, kontinuerlig å tilføre denne en sammenhengende hindrende kjerne eller å avsette på banen på innbyrdes, i lengderetningen anordnede intervaller lengder av hindrende kjerne, kontinuerlig å sammenføre sammenstillingen til stav-form, idet filtermaterialet omgir den hindrende kjerne, å omvikle stavformen i den luftgjennomtrengelige omvikling, og kontinuerlig å avkappe det resulterende kontinuerlig frembragte produkt i individuelle lengder.

Når der foreligger et perforert munnstykke-overdekke og en dellengdekjerne, kan sistnevnte med fordel plasseres nedstrøms eller oppstrøms i forhold til overdekkeperforeringene, dvs. henholdsvis ved eller på avstand fra filter-sugeenden.

Filtre i henhold til oppfinnelsen kan brukes alene eller som en komponent i et multippelfilter sammen med i det minste en ytterligere plugg med lavt trykkfall og lav tjæretilbakeholdelse .

Trykkfallene og tilbakeholdelses- og luftuttynningsverdier som er angitt her, blir målt ved hjelp av aksepterte fremgangs-måter som anbefales av CORESTA (Centre de Cooperation pour les Recherches Scientifiques Relatives au Tabac).

Når sammenstillingen av hemmende kjerne og omgivende filtermateriale som fremstilt er selv-opprettholdende, kan den luftgjennomtrengelige omvikling benyttes etter at den kontinuerlig produserte sammenstilling er blitt kappet til individuelle lengder - det kan f.eks. utgjøre munnstykkeoverdekket som forbinder filteret til en omviklet tobakksstav i en filtersigarett.

Eventuelt kan en luftgjennomtrengelig omvikling påføres samtidig som sammenstillingen blir produsert kontinuerlig, idet filteret da kan inkorporeres i en sigarett ved hjelp av ring-munnstykker, eller luftuttynningen under bruk kan finne sted gjennom både denne omvikling og et munnstykkeoverdekke.

Som påvist ovenfor, kan den strømningshemmende kjerne være fullstendig og iboende ugjennomtrengelig overfor røk, eller den kan være av en slik oppbygning og sammensetning at den i seg selv har målbar og observerbar røk-gjennomtrengelighet, men bi-drar lite eller intet til røkpermeabiliteten hos filteret som en helhet. Den eller hver strømningshemmende kjerne kan f.eks. være et legeme av bundne filamenter eller et fibrøst legeme med noe permeabilitet, som ved bruken av filteret ikke desto mindre er markert lavere enn den hos det omgivende røkfiltrerings-materiale. Når den eller hver strømningshemmende kjerne omfatter noe iboende røkpermeabilitet, kan den ha en røk-ugjennomtrengelig omvikling eller skinn som skiller den fra det omgivende røkfiltreringsmateriale.

Ved en foretrukken utførelsesform for oppfinnelsen er den eller hver strømningshemmende kjerne en "Transorb"-stav av bundet filament-celluloseacetat omgitt av vanlig røkfiltrerings-materiale, eventuelt med en ugjennomtrengelig omvikling mellom de to.

Ved et sett av slike utførelsesformer er den strømnings-hemmende kjernestav en uomviklet "Transorb"-stav av bundet, hovedsakelig avkrympet celluloseacetatfilamenter tildannet som beskrevet i UK patentskrift nr. 970.817, og det omgivende filtermateriale består av bundne, krympede celluloseacetatfilamenter. Kjernen og omgivende filterstav strekker seg hver den fulle lengde av filteret som har et rulledekke med høy permeabilitet (150 K). For de filtersigarett-utbyttetester som er angitt nedenfor, er slike omviklede filtermunnstykker festet til vanlige omviklede tobakksstaver (med 45 mm vannsøyle trykk- fall) ved hjelp av vanlig munnstykke-overdekke som er av ugjennomtrengelig materiale men med egenskaper som gir en tilstrekke-lig grad av luftuttynning inn i munnstykket ved normal røking. Detaljer av tre spesielle eksempler er gitt i tabell 1.

I tabell 1 angir betegnelsen "8/54 strie" en strie med 8 filamentdenier og 54 x 10 3 total denier. Uttrykket "1,6/70 strie" har en tilsvarende mening, og uttrykket "Lukket munnstykke, Trykkfall" innebærer trykkfallet for filtermunnstykket alene målt i mm vannsøyle, samtidig som sideveis inntrengning av luft er forhindret. Uttrykket "ikke-ventilert tjæretilbakeholdelse" betyr at ved røking av filtersigaretten som beskrevet ovenfor under standardbetingelser på en Filtrona 300 røkemaskin med munnstykkeoverdekke-perforeringene lukket.

I tabell 2 er der sammenlignet trykkfallegenskapene hos filteret alene og den ventilerte filtersigarett i henhold til eksempel 1 med egenskapene hos filtre og filtersigaretter hvor filteret utgjøres av en uniform plugg av bundne krympede cellu-loseacetatf ilamenter av grov eller vanlig størrelse. Sammen-ligningsdataene i likhet med eksempel 1 refererer seg til 25 mm munnstykkelengde, 42% ikke-ventilert tjæretilbakeholdelse og et tobakksstav-trykkfall på 45 mm vannsøyle.

Tabell 3 gir utbyttedata relatert til eksempler 1-3, idet røktestene ble utført under standard betingelser på en Filtrona 300 røkemaskin med åpne munnstykkeoverdekke-perforeringer. Eksempel 1 i tabell 3 skiller seg fra det som er angitt i tabell 2 bare ved at i den sistnevnte test ble luftuttynningen (ventilasjonen) begrenset til 50%, idet den ufUtrerte sigarett i hvert eksempel har et trykkfall på 45 mm vannsøyle, et tjæreutbytte som er vann- og nikotinfritt (WNF) på 29 mg, og et CO-utbytte på 15,7 mg. Den ventilerte filtersigarett i henhold

til eksempel 1 har et trykkfall på 95 mm vannsøyle.

TPM (WNF) refererer seg til total mengde partikkelstoff (vann-og nikotinfritt).

I nedenstående tabell 4 blir en vanlig filtersigarett og dennes vanlige (homogent bundet celluloseacetat-streng) ventilerte filter sammenlignet med et filter (av samme dimensjoner) og filtersigaretten (eksempel 4) i henhold til den foreliggende oppfinnelse, idet tobakksstavene ifølge eksempel 4 og dennes vanlige kommersielle sammenligning selvsagt er like.

En luftpermeabilitet pa nK betyr en luftpermeabilitet på

n x 1000 ml/min/10 cm 2/100 mm vannsøyletrykk, slik det be-stemmes ved måling av trykket "p" i mm vannsøyle, som fremskaffes ved en strømning på 1050 ml luft/min gjennom 10 cm 2 av papiret, idet permeabiliteten beregnes fra følgende ligning: , ~. , . , ... 1050 x 100

luftpermeabilitet = —p—

Oppfinnelsen skaffer også en tobakksrøk-filterstav omfattende et lag av tobakksrøk-filtreringsmateriale rundt en tettere strømhemmende, trukket kjerne av bundne filamenter, idet dette er den foretrukne form av filterstav som sådan for bruk i henhold til oppfinnelsen med et ventilasjons-munnstykkeoverdekke i en filtersigarett. Kjernefilamentene som f.eks. er av cellu-loseacétat, foreligger fortrinnsvis hovedsakelig ukrympet, dvs. de er blitt avkrympet ved trekkingen av kjernematerialet under kjernedannelsen. Filtermaterialet består passende av bundne, krympede filamenter, f.eks. celluloseacetat. Den sammensatte stav kan rundt seg ha et rulledekke med høy luftpermeabilitet (f.eks. 150 K) . Dersom en i og for seg kjent stav ikke er omviklet, vil den bli innbefattet i en filtersigarett ved hjelp av et ventilasjonsmunnstykke-overdekke. Dersom staven i og for seg innbefatter et meget gjennomtrengelig rulledekke, så kan det innbefattes i en filtersigarett ved hjelp av ring-munnstykke eller ved hjelp av et ventilasjons-munnstykkeoverdekke, vanligvis det sistnevnte.

Filtre i henhold til oppfinnelsen kan konstrueres ved valg av lengde av kjerne- og omgivende filtermateriale, oppbygning, pakkedensitet og relative tverrsnittsarealer osv. og prosentvis luftuttynning for å fremskaffe sammen med en hvilken som helst gitt tobakksstav et hvilket som helst aksepterbart forhåndsbe-stemt totalt ventilasjonsfiltersigarett-trykk i f.eks. området 80-120 mm vannsøyle, idet der for nåværende foretrekkes trykk på omtrent 80 eller omtrent 90 eller omtrent 100 mm vannsøyle. Imidlertid kan der fremskaffes ventilerte filtersigarett-trykk som er adskillig lavere (f.eks. 70, 60, 50, 40, 30 og t.o.m. 25 mm vannsøyle), alt ettersom aktuelle krav dikterer dette, og idet disse trykk i hvert tilfelle kan fremskaffes mer tilfreds-stillende enn det som er mulig ved vanlige filterkonstruk-sjoner.

Et utførelseseksempel for en filtersigarett med et ventilert tobakksrøkfilter ifølge en utførelsesform for oppfinnelsen er skjematisk illustrert på den vedlagte tegning.

Filtersigaretten på tegningen omfatter en tobakksstav 12 som er omhyllet av sigarettpapir 10 og som ved hjelp av en omvikling 14 av et, med en perforering 16 utstyrt munnstykke-overdekke er forbundet med en filterstav 18. Filterstaven 18 har en kjerne 20 av et materiale med relativ stor tetthet, som praktisk talt forhindrer gjennomstrømning av røk og luft og som består av innbyrdes sammenhengende celluloseacetatfilamenter. Konsentrisk rundt denne kjerne 20 er det anbragt et filtreringsmateriale 22 av krusede acetatfilamenter. Ved den viste utførelsesform begynner kjernen 20 ved sigarettens ende på munnsiden og utstrekker seg langs ca. 2/3 av filterlengden. Perforeringen 16 befinner seg ved den ende av kjernen som er vendt mot tobakken.

Således skaffer den foreliggende oppfinnelse et tobakks-røkf ilter med en ny ikke-homogen konstruksjon som reduserer CO, preferert i forhold til tjære. Dette oppnås ved hjelp av et filter med en forholdsvis lav mekanisk virkning i forbindelse med forholdsvis kraftig luftuttynning.

Vanlige filtre som er konstruert homogene av f.eks. 12 dpf eller 15 dpf celluloseacetat som skaffer forholdsvis lav mekanisk virkning, er beheftet med den ulempe at de under bruk i forbindelse med høye nivåer av luftuttynning, skaffer uaksep-table lave filter- og filtersigarett-trykkfall. Filtre tildannet i henhold til den foreliggende oppfinnelse skaffer lave mekaniske tilbakeholdelser samtidig som der bibeholdes et forholdsvis høyt trykkfall sammenlignet med trykkfallene i vanlige homogent fremskaffede filtre.

Sett under denne synsvinkel skaffer oppfinnelsen et ventilert tobakksrøkfilter som reduserer CO, fortrinnsvis i forhold til tjære, idet røkfiltreringsmaterialet danner et lag rundt en tettere strømningshemmende fibrøs eller filamentomfattende kjerne.

Sigaretter som er forsynt med slike filtre i henhold til den foreliggende oppfinnelse, gir et CO/tjæreutbytte som er lavere enn det for sigaretter med samme tjæreutbytte hvor der benyttes vanlige ventilerte filtre (ved hvilke det nevnte forhold generelt har verdien 1), idet ventilasjonsbidraget økes og bidraget fra mekanisk tilbakeholdelse i forhold til tjære-reduksjon reduseres, samtidig som der kan opprettholdes en tilsvarende sigarettsuge-motstand.

Claims (6)

1. Ventilert tobakksrøkfilter, karakterisert ved at det er utstyrt med et røkfiltreringsmateriale som danner en ringformet plugg (22) rundt en tettere strømningshemmende fibrøs eller filamentomfattende kjerne (20), hvilket filtreringsmateriale fortrinnsvis selv er omgitt av en luftgjennomtrengelig omvikling (14), og at den prosentvise luftuttynning i filteret er større enn den prosentvise ikke-ventilerte mekaniske tjæretilbakeholdelse, målt i forbindelse med ekvivalente tobakksstaver.

2. Filter som angitt i krav 1, karakterisert ved at det har et ikke-ventilert trykkfall på minst 90 mm vannsøyle og en ikke-ventilert mekanisk tjæretilbakeholdelse opp til 45%.

3. Filter som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at kjernen (20) er adskilt fra det omgivende filtreringsmateriale (22) ved hjelp av en omvikling eller hylse.

4. Filter som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at kjernen (20) er en truk^ ket stav av bundne, hovedsakelig avkrympede celluloseacetatfilamenter, og at filtreringsmaterialet (22) består av bundne, krympede celluloseacetatfilamenter.

5. Filter som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at den luftgjennomtrengelige omvikling (14) omfatter et munnstykkeoverdekke som innbefatter filteret i en filtersigarett.

6. Filter som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at kjernen (20) utstrekker seg langs en del av filterets lengde.