WO2000072705A1 - Ventilierte filtercigarette - Google Patents

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WO2000072705A1
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Paul-Georg Henning
Henning Seidel
Edgar Mentzel
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    • A24D3/16—Use of materials for tobacco smoke filters of inorganic materials
    • A24D3/163—Carbon

Definitions

  • the invention relates to a ventilated filter cigarette, according to the preamble of patent claim 1.
  • EP 0 875 160 A1 describes a ventilated filter cigarette which has a filter part which has a coaxial filter core and a filter jacket which surrounds the coaxial filter core.
  • ventilation holes for introducing ventilation air into the jacket are provided.
  • the design of the material specifications and the dimensioning of the individual elements of the tobacco rod and the filter are designed so that when the smoker covers the ventilation holes, the smoke is essentially passed through the filter jacket in the manner of a changeover valve, while in the case of uncovered ventilation holes, the smoke mainly flows through the filter core of the coaxial filter part.
  • the aim of this development is to be able to quantitatively control the smoke yield with different consumer behavior, for example to minimize an increase in the condensate values.
  • this smoke is an aerosol, i.e. a mixture of air and liquid droplets. These can be of significantly different sizes, but this is not recognizable to the human eye.
  • the taste assessment of tobacco smoke by the consumer i.e. the aroma quality or the intensity of the taste impression, is measured by the smoke flow rate and by the droplet size and distribution, which are measured with the help of mobility analyzers or by selective collection and sorting by particle weight or particle size can be influenced.
  • the object of the invention is to provide a filter construction with which the distribution of the droplet size supplied to the smoker and the flow rate of the smoke can be controlled.
  • a filter cigarette with the features of claim 1 is used to solve this problem.
  • the condensate and nicotine values are set over a very short distance in the filter section facing the tobacco rod.
  • the filter diameter used by the main flow smoke is reduced, which accelerates the smoke in this area to about three times the speed.
  • Such a filter construction leads to a significant increase in aroma compared to a conventional filter with low condensate values. It has been shown that both the smoke composition and the average droplet size are influenced by the change in the flow rate and that the aroma impression and thus the taste can be increased at significantly higher flow rates.
  • the drawing shows a schematic representation of a filter cigarette with a tobacco rod 6 and a filter 7, which are arranged in a colinear manner one behind the other and connected to one another by a wrapping paper 8.
  • the tobacco rod is usually between 55 and 75 mm long, while the length of the filter is 21 to 27 mm.
  • the wrapping paper 8 covers the interface between the filter 7 and the tobacco rod 6 about 2 to 5 mm.
  • Suitable filter materials for the filter 7 are sheet-like, fibrous or granular filter materials, such as cellulose, cellulose esters, preferably cellulose acetate, meltblown filters, e.g. manufactured according to WO97 / 33026, airlaid filter material e.g. manufactured according to US 4,375,447, additive filter materials, tobacco, other easily decomposable filter materials or thermoplastic filter fibers.
  • Additives can be added by sprinkling or spraying onto the filter materials, e.g. Fibers, or by direct injection into the material strand.
  • Possible additives for the filter material are: flavoring agents, acids or bases in suspended or dissolved form, or selectively acting adsorbents such as activated carbon or SiO 2.
  • the pH values of the particle spectra can be influenced by adding acids or bases.
  • additives with a selective retention effect are organic acids and their salts, metals and metal oxides, nitrogen components, ion exchange systems (e.g. zeolites), alcohols, polyphenols and porphyrin derivatives.
  • the tobacco rod 6 is initially connected to a tobacco rod-side filter part 3 in the form of a so-called monofilter, to which a mouth-side filter part 4 in the form of a coaxial filter is connected at the end facing away from the tobacco rod 6.
  • the monofilter forming the tobacco rod-side filter part 3 is made of one of the above-mentioned filter materials, preferably of cellulose acetate with a single titer of 2.50 den and a total titer of 35,000 den and optionally mixed with activated carbon.
  • the outside diameter of the filter part 3 on the tobacco rod side is 7.8 mm, and its length is 13.0 mm.
  • the pressure drop in the tobacco rod-side filter part 3 should be, for example, 30 to 50 mmWS, preferably 42 mmWS.
  • the wrapping paper 8 is provided with ventilation holes 5 as ventilation means, which are arranged in the form of 1 to 3 rows, preferably 2 rows of holes, around the filter 7, in the area of the mouth-end filter part 4 is the wrapping paper 8 however completely impermeable.
  • ventilation holes 5 ventilation air m is sucked into the filter 7, which leads to the fact that the condensate and nicotine values of the main flow smoke supplied from the tobacco rod 6 are reduced in the area of the filter part 3 on the tobacco rod side.
  • ventilation holes are to be produced, for example mechanically or electrostatically or by means of laser perforations.
  • Other also known ventilation means are cannulas or material savings.
  • the mouth-side filter part 4 forming a coaxial filter has a core 1 and a jacket 2 coaxially surrounding the core 1.
  • the pressure drop of the core can be between 10 and 50 mmWS.
  • the jacket is designed so that its pressure drop is at least a factor of 2 greater than that of the core.
  • the coat can also be smoke-tight.
  • the core 1 had a diameter of 4.0 mm and a length of 8.0 mm. In one embodiment it was made from cellulose acetate with a single titer of 6.0 denier and a total titer of 17,000 denier. The tensile resistance or pressure drop of core 1 was 20 mmWS.
  • the jacket 2 coaxially surrounding the core 1 had an inner diameter of 4.0 mm and an outer diameter of 7.8 mm with a length of likewise 8.0 mm.
  • the coaxial filter had a length of 8.0 mm with a diameter of 7.8 mm.
  • Possible ranges for other embodiments are: a single titer in the range from 3.0 to 8.0 den, preferably 6.0 den and a total titer in the range from 15,000 to 50,000 den, preferably 17,000 den, for the core.
  • the range for the tobacco rod-side single titer is 1.5 to 5 den and for the total titer 15000 to 60,000 den.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine ventilierte Filtercigarette mit umhülltem Tabakstrang und mit einem Ventilationsmittel aufweisenden Filter (7), der aus zwei Filterteilen (3, 4) besteht. Ventilationsmittel sind im Bereich des tabakstrangseitigen Filterteils (3) angeordnet. Ferner ist das tabakstrangseitige Filterteil (3) ein einteiliges Filtersegment, während das mundseitige Filterteil (4) ein zweiteiliges Filtersegment mit einem Kern (1) und einem Mantel (2), ein sogenanntes koaxiales Filterteil oder Koaxialfilter, ist.

Description

Ventilierte Filtercigarette
Die Erfindung betrifft eine ventilierte Filtercigarette, gemäß Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
In der EP 0 875 160 AI ist eine ventilierte Filtercigarette beschrieben, die ein Filterteil aufweist, das einen koaxialen Filterkern und einen den koaxialen Filterkern umgebenden Filtermantel besitzt. Im Bereich dieses koaxialen Filterteils sind Ventilationslöcher zum Einleiten von Ventilationsluft m den Mantel vorgesehen. Die Ausgestaltung der Materialspezifikationen und die Dimensionierung der Einzelelemente des Tabakstrangs sowie des Filters sind so ausgelegt, daß dann, wenn der Raucher die Ventilationslöcher abdeckt, der Rauch in der Art eines Umschaltventils im wesentlichen durch den Filtermantel geleitet wird, wahrend bei unabgedeckten Ventilationslochern der Rauch hauptsachlich durch den Filterkern des koaxialen Filterteils strömt. Ziel dieser Entwicklung ist es also, die Rauchausbeute bei unterschiedlichem Konsumenrenverhalten quantitativ steuern zu können, beispielsweise eine Erhöhung der Kondensatwerte zu minimieren.
Dieser Rauch ist physikalisch gesehen ein Aerosol, also ein Gemisch aus Luft und Flussigkeitstropfchen. Diese können von deutlich unterschiedlicher Große sein, was aber für das menschliche Auge nicht erkennbar ist.
Die geschmackliche Bewertung des Tabakrauches durch den Konsumenten, also die Aromaqualltat bzw. die Intensität des Geschmackeindruckes wird von der Rauchstromgeschwindigkeit und von der Tropfchengroße und αeren Verteilung,- welche mit Hilfe von Mobilitatsanalysatoren oder durch selektives Sammeln und Sortieren nach Partikelgewicht oder Partikelgroße gemessen werden können, beeinflußt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Filterkonstruktion zu schaffen, mit der die dem Raucher zugefuhrte Verteilung der Tropfchengroße und die Stromungsgeschwindigkeit des Rauchs steuerbar sind.
Zur Losung dieser Aufgabe dient eine Filtercigarette mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Wenn die Oberflache des Kerns im mundseitigen Filterteil undurchlässig umhüllt oder undurchlässig gemacht ist, kann eine Querstromung des Hauptstromrauches vermieden werden.
Dadurch wird gegenüber dem Stand der Technik eine wesentliche Verbesserung des Geschmacks erzielt.
Die erfmdungsgemaße Losung hat zu einer Filterkonstruktion gefuhrt, die mehrstufig wirkt:
In der ersten Stufe werden m dem dem Tabakstrang zugewandten Filterteil auf einer sehr kurzen Strecke die Kondensat- und Nikotinwerte eingestellt. In der zweiten Stufe erfolgt eine Verringerung des vom Hauptstromrauch genutzten Filterdurch- messers, was den Rauch m diesem Bereich auf die etwa dreifache Geschwindigkeit beschleunigt. Eine derartige Filterkonstruktion fuhrt bei geringen Kondensatwerten zu einer deutlichen Aroma- steigerung gegenüber einem herkömmlichen Filter. Es hat sich nämlich gezeigt, daß sowohl die Rauchzusammensetzung, als auch die mittlere Tropfchengroße durch die Änderung der Stromungsgeschwindigkeit beeinflußt werden und daß sich so der Aromaeindruck und damit der Geschmack bei deutlich höheren Durchstromgeschwmd gkeiten steigern laßt.
Da bei der erfmdungsgemaßen Cigarette der Zugwiderstand und die Retention entkoppelt sind, laßt sich außerdem eine für den Raucher sehr angenehme Zugigkeit erreichen. Die Erfindung wird nun anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert:
Die Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung eine Filtercigarette mit einem Tabakstrang 6 und einem Filter 7, die in üblicher Weise kolinear hintereinander angeordnet und durch ein Umwickelpapier 8 miteinander verbunden sind. Üblicherweise ist der Tabakstrang zwischen 55 und 75 mm lang, während die Länge des Filters 21 bis 27 mm beträgt. Das Umwickelpapier 8 überdeckt die Schnittstelle zwischen dem Filter 7 und dem Tabakstrang 6 etwa 2 bis 5 mm. Als Filtermaterialien für den Filter 7 kommen flächenförmige, faserförruige oder granulatförmige Filtermaterialien in Frage, wie Cellulose, Celluloseester, vorzugsweise Celluloseacetat, Meltblown- Filter aterial z.B. hergestellt nach WO97/33026, Airlaid- Filtermaterial z.B. hergestellt nach US 4,375,447, mit Additiven versetzbare Filtermaterialien, Tabak, andere leicht verrottbare Filtermaterialien oder thermoplastische Filterfasern.
Die Zugabe von Additiven kann durch Streuen oder Aufsprühen auf die Filtermaterialien, z.B. Fasern, oder aber durch direkte Injektion in den Materialstrang erfolgen.
Als Additive für das Filtermaterial kommen in Frage: Aromastoffe, Säuren oder Basen in suspendierter oder gelöster Form, oder selektiv wirkende Adsorbentien wie Aktivkohle oder Si02. Durch die Zugabe von Säuren oder Basen lassen sich die pH- Werte der Partikelspektren beeinflussen.
Weitere Additive mit selektiver Retentionswirkung sind organische Säuren und deren Salze, Metalle und Metalloxide, Stickstoffkomponenten, Ionenaustauschersysteme (z.B. Zeolithe) , Alkohole, Polyphenole und Porphyrinderivate .
An den Tabakstrang 6 schließt zunächst ein tabakstrangseitiges Filterteil 3 in Form eines sogenannten Monofilters an, an das an dem vom Tabakstrang 6 abgewandten Ende ein mundseitiges Filterteil 4 in Form eines Koaxialfilters anschließt. Der das tabakstrangseitige Filterteil 3 bildende Monofilter ist aus einem der oben erwähnten Filtermaterialien, vorzugsweise aus Celluloseacetat mit einem Einzeltiter von 2,50 den und einem Gesamttiter von 35.000 den hergestellt und gegebenenfalls mit Aktivkohle versetzt.
Der Außendurchmesser des tabakstrangseitigen Filterteils 3 betragt in einer Ausfuhrungsform 7,8 mm, seine Länge macht 13,0 mm aus. Der Druckabfall im tabakstrangseitigen Filterteil 3 soll beispielsweise 30 bis 50 mmWS, vorzugsweise 42 mmWS betragen.
Ausschließlich im Bereich des tabakstrangseitigen Filterteils 3 ist das Umwickelpapier 8 mit Ventilationslochern 5 als Ventilationsmitteln versehen, die m Form von 1 bis 3 Reihen, vorzugsweise 2 Reihen von Lochern rund um den Filter 7 angeordnet sind, im Bereich des mundse tigen Filterteils 4 ist das Umwickelpapier 8 hingegen vollständig undurchlässig. Durch die Ventilationslöcher 5 wird Ventilationsluft m den Filter 7 gesaugt, was dazu fuhrt, daß schon im Bereich des tabakstrangseitigen Filterteils 3 die Kondensat- und Nikotinwerte des aus dem Tabakstrang 6 zugefuhrten Hauptstromrauchs reduziert werden. Es ist dem Fachmann bekannt, wie Ventilationslöcher herzustellen sind, beispielsweise auf mechanischem oder elektrostatischem Wege oder durch Laserperforierungen. Andere ebenfalls bekannte Ventilationsmittel sind Kanülen oder Materialeinsparungen.
Das einen Koaxialfilter bildende mundseitige Filterteil 4 weist einen Kern 1 und einen den Kern 1 koaxial umgebenden Mantel 2 auf.
Der Druckabfall des Kerns kann zwischen 10 und 50 mmWS liegen. Der Mantel ist so ausgestaltet, daß sein Druckabfall mindestens um den Faktor 2 großer ist als der des Kerns. Der Mantel kann auch rauchundurchlassig sein. Beispiel : Ausführung mit einem 21 mm langen Filter
Der Kern 1 hatte einen Durchmesser von 4,0 mm bei einer Länge von 8,0 mm. Er war in einer Ausführungsform aus Celluloseacetat mit einem Einzeltiter von 6, 0 den und einem Gesamttiter von 17.000 den hergestellt. Der Zugwiderstand oder Druckabfall des Kerns 1 lag bei 20 mmWS.
Der den Kern 1 koaxial umgebende Mantel 2 hatte einen Innendurchmesser von 4,0 mm und einen Außendurchmesser von 7,8 mm bei einer Länge von ebenfalls 8,0 mm. Als Material wurde Celluloseacetat mit einem Einzeltiter von 2,1 den und einem Gesamttiter von 55.000 den verwendet, was zu einem Druckabfall von 120 mmWS führte.
In der Summe hatte der Koaxialfilter also eine Länge von 8,0 mm bei einem Durchmesser von 7,8 mm.
Als Bereich für andere Ausführungsformen kommen in Frage: Für den Kern ein Einzeltiter im Bereich von 3,0 bis 8,0 den, vorzugsweise 6,0 den und ein Gesamttiter im Bereich von 15.000 bis 50.000 den, vorzugsweise 17.000 den. Für den Mantel ein Einzeltiter im Bereich von 1,5 bis 3,0 den, vorzugsweise 2,1 den und ein Gesamttiter im Bereich von 40.000 bis 75.000 den, vorzugsweise 55.000 den.
Der Bereich für den tabakstrangseitigen Einzeltiter beträgt 1,5 bis 5 den und für den Gesamttiter 15000 bis 60000 den.
Figure imgf000008_0001
Das obige Beispiel zeigt, daß gegenüber der Strömungsgeschwindigkeit im strangseitigen Filterteil eine etwa dreifache Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit im Kern erzielt wurde.

Claims

Patentansprüche
Filtercigarette mit umhüllten. Tabakstrang und mit einem Ventilationsmittel aufweisenden Filter (7), der aus zwei Filterteilen (3, 4) besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilationsmittel im Bereich des tabakstrangseitigen
Filterteils (3) angeordnet sind; das tabakstrangseitige Filterteil (3) ein einteiliges
Filterteil und das mundseitige Filterteil (4) ein koaxialen Filterteil mit einem Kern (1) und einem Mantel
(2) ist; wobei der Druckabfall des Kerns (1) kleiner als der
Druckabfall des Mantels (2) ist.
2. Ventilierte Filtercigarette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das tabakstrangseitige Filterteil (3) aus flachenformigem, faserformigem, granulatfor igem oder verrottbarem Filtermateπal besteht.
3. Ventilierte Filtercigarette nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Filtermaterial Cellulose, Celluloseester, vorzugsweise Celluloseacetat, Meltblown- Filtermateπal, Airlaid-Filtermaterial, mit Additiven versetzbares Filtermaterial, Tabak, andere leicht verrottbare Filtermateπalien oder thermoplastische Filterfasern eingesetzt ist.
4. Ventilierte Filtercigarette nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermaterial mit einem Additiv versetzt ist.
5. Ventilierte Filtercigarette nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Additive Aromastoffe, Sauren oder Basen m suspendierter oder gelöster Form, oder selektiv wirkende Adsorbentien wie Aktivkohle oder Sι02 eingesetzt werden.
6. Ventilierte Filtercigarette nach einem der Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (1) des mundseitigen koaxialen Filterteils (4) aus grobtitrigem Fasermaterial besteht, wobei der Wert für Einzeltiter im Bereich von 3,0 bis 8,0 den und der Gesamttiter im Bereich von 15.000 bis 50.000 den liegt.
7. Ventilierte Filtercigarette nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Einzeltiter 6, 0 den und der
Gesamttiter bei 17.000 den liegt.
8. Ventilierte Filtercigarette nach einem der Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (2) des mundseitigen koaxialen Filterteils (4) aus Fasermaterial mit einem Einzeltiter im Bereich von 1,5 bis 3,0 den und der Gesamttiter im Bereich von 40.000 bis 75.000 den liegt.
9. Ventilierte Filtercigarette nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Einzeltiter 2,1 den und der Gesamttiter bei 55.000 den liegt.
10. Ventilierte Filtercigarette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Druckabfalls des Kerns (1) zu dem des Mantels (2) größer 2 ist.
11. Ventilierte Filtercigarette nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Druckabfalls des Kerns (1) zu dem des Mantels (2) bei 6 liegt.
12. Ventilierte Filtercigarette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflache des Kerns luftundurchlässig umhüllt oder luftundurchlässig gemacht ist.
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