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Dokumentenidentifikation DE69306323T2 03.04.1997
EP-Veröffentlichungsnummer 0579410
Titel Rauchartikel
Anmelder British-American Tobacco Co. Ltd., Staines, Middlesex, GB
Erfinder White, Peter Rex, Romsey, Hampshire, GB
Vertreter Schwabe, Sandmair, Marx, 81677 München
DE-Aktenzeichen 69306323
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, DK, ES, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 29.06.1993
EP-Aktenzeichen 933050825
EP-Offenlegungsdatum 19.01.1994
EP date of grant 04.12.1996
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.04.1997
IPC-Hauptklasse A24D 3/04

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft Rauchartikel, und insbesondere Rauchartikel mit Filterelementen, welche Einrichtungen zum Vermindern der in Dampfphase vorliegenden Bestandteile des Rauches aus dem Rauchartikel enthalten.

Die Verwendung von Graphit/Kohle/Kohlenstoff oder Aktivkohle in Tabakrauchfilterelementen zur Verminderung der in Dampfphase vorliegenden Bestandteile des Rauches ist seit einiger Zeit bekannt. Üblicherweise ist Graphit/Kohle in einer Doppelfilteranordnung verwendet worden, wobei die Kohlekörnchen auf haftendes Celluloseacetat-Tow aufgestreut werden und das Tow auf herkömmliche Weise zusammengefaßt ("gathered") und in Doppeleinheiten-Längen abgeschnitten wird. Die Doppeleinheiten-Längen des Kohle enthaltenden Acetats werden dann mit einfachen Celluloseacetatfilterelementen mit Doppeleinheiten-Längen zusammengestellt. Die zusammengestellten mehrteiligen Einheiten werden mit Filterumhüllungspapier umwickelt und dann sowohl am Mittelpunkt des Kohle enthaltenden Filterelements mit Doppeleinheiten-Länge als auch des einfachen Celluloseacetats mit Doppeleinheiten- Länge geschnitten, um umwickelte Filterelemente mit einem Kohle enthaltenden Abschnitt benachbart zu einem keine Kohle enthaltenden Abschnitt bereitzustellen. Dieser Filtertyp ist als Aktiv-Acetat oder AA-Filter bekannt.

Als Alternative ist Graphit/Kohle/Kohlenstoff in einer Dreifach-Filteranordnung verwendet worden, wobei die Kohle entweder im Celluloseacetat-Tow eingebracht war, wie oben und in der UK-Patentschrift Nr. 1,087,909 beschrieben, oder die Kohle frei in einem Hohlraum zwischen zwei Filtern aus Tabakrauch-Filtermaterial, wie zum Beispiel Celluloseacetat, gehalten wird, wie es im US-Patent Nr. 4,185,645 beschrieben ist. Eine weitere Alternative und ein kommerziell hergestellter Kohlefilter ist der ACT-(Active Carbon Thread) Filter, der von Filtrona, UK, hergestellt wird, bei dem die Kohle im Mittelabschnitt an einem Baumwollfaden angehaftet ist und dann von Celluloseacetat umgeben wird. Der Kohle-Fadenabschnitt bietet den Weg geringsten Widerstandes, und der Hauptteil des Rauches geht durch das Kohlezentrum hindurch.

Ein Nachteil dieser Anordnungen besteht darin, daß der Hauptteil, wenn nicht der gesamte Tabakrauch durch den Abschnitt des Filterelements hindurchgeführt wird, der den Kohle enthält.

Die UK-Patentschrift Nr. 1,410,048 versuchte die Probleme zu überwinden, die mit dem "Kohle-Nebengeschmack" verbunden sind, der ein Merkmal ist, das üblicherweise bei Kohle enthaltenden Filtercigaretten aufzufinden ist, bei denen der gesamte Rauch durch den Kohleabschnitt hindurchgeht. Filter wurden in dieser Schrift diskutiert und hergestellt, welche sich längs erstreckende Bereiche aufwiesen, die durch Membranen aus dampfdurchlässigem Material abgetrennt waren, wobei ein Bereich eine Strömungsstrecke für Rauch aufwies und ein Bereich Kohle enthielt und vom Rauch abgeschlossen war. Die Figur 1 dieser Schrift ist in den hierzu gehörigen Zeichnungen unter der Bezeichnung Figur 1 (Stand der Technik) nochmals wiedergegeben. Diese Ausführungsform zeigt ein Dreifach-Filterelement mit einem Filterabschnitt 1, der zwei konzentrische Rohre 5 und 6 aufweist, wobei das innere Rohr 6 für Dampf hochdurchlässiges Papier (> 1.000 Coresta-Einheiten) und das äußere Rohr 5 eine rauchundurchlässige Umhüllung umfassen. Der Ringraum 7' ist mit Kohleteilchen gefüllt, und das Innere des inneren Rohres 6 ist leer und bildet einen zentralen Rauchkanal 7. Der Ringraum 7' ist an beiden Enden mit undurchlässigen Ringabschlüssen 8 abgesperrt. An jedem Ende des Filterabschnitts 1 sind Filter 2 und 3 aus Celluloseacetat angeordnet. Beim Rauchen wird Rauch durch den Rauchkanal 7 gesaugt, ohne durch das Kohlematerial zu strömen. Flüchtige Bestandteile werden wegen der Diffusion der flüchtigen Bestandteile des Rauchs durch das innere Rohr 6 in dem mit Kohle gefüllten Ringraum 7 vermindert, in welchem sie absorbiert werden. Kohle-Nebengeschmack kommt nicht vor, da das Teilchenmaterial des Rauches nicht mit dem Kohlematerial in Kontakt kommt.

Der Filterabschnitt 1 aus der UK-Patentschrift Nr. 1,410,048 wurde durch das Aufstreuen von Kohle-Granulatteilchen auf die gesamte innere Oberfläche einer Filterumhüllung und das Umwickeln des Kernelements des inneren Rohrs 6 mit der kohlebehandelten Filterumhüllung hergestellt Diese abgeschnittenen Filterabschnitte wurden dann zusammen mit den ringförmigen scheibenartigen Absperrabschlüssen 8 in Anstoß an das Ende der Filter 2 und 3 gebracht, und zwar so wie bei Dreifach-Filterelementen üblich.

Ein Nachteil bei dieser Anordnung besteht darin, daß es schwierig ist, einen solchen Filter herzustellen, bei dem die Enden des Ringraumes in befriedigender Weise abgesperrt werden, und ebenso, die zahlreichen Bestandteile bei hohen Herstellungsgeschwindigkeiten zusammenzusetzen.

Desweiteren liegt die Filtrationsleistung von herkömmlichen, Kohle enthaltenden Dreifachfiltern für dampfphasige Bestandteile nur in der Größenordnung von ungefähr 20 % für beispielsweise Acetaldehyd und Acrolein.

Die vorliegende Erfindung versucht ein Tabakrauch-Filterelement zur Verfügung zu stellen, das einen Kohleabschnitt aufweist, wobei der Kohleabschnitt nicht mit der Teilchenphase des Rauchs in Kontakt kommt, und wobei der Filter eine höhere als die normale Filterleistung für die Entfernung von Dampfphase-Bestandteilen aufweist.

Die vorliegende Erfindung stellt einen Rauchartikel mit einem Strang aus umhülltem Fülltabak-Material und einem Tabakrauch-Filterelement zur Verfügung, wobei das Filterelement einen Bereich mit Einrichtungen zum Vermindern der in Dampfphase vorliegenden Bestandteile des Tabakrauchs und einen Bereich aufweist, der sich längs des Filterelements erstreckt und eine Tabakrauch-Strömungsstrecke bildet, wobei der erstgenannte Bereich sich ringförmig um den zweitgenannten Bereich erstreckt und der Rauchartikel mit einer Ventilationseinrichtung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilationseinrichtung bei oder zu einem stromaufwärtigen Ende des Filterelements angeordnet ist, wobei die Lage der Ventilationseinrichtung eine solche ist, daß der Tabakrauch beim Gebrauch von dem Bereich mit den Einrichtungen zum Vermindern der in Dampfphase vorliegenden Bestandteile des Tabakrauchs weggeführt wird und die in Dampfphase vorliegenden Bestandteile des Rauches in den Bereich mit den Einrichtungen zum Vermindern der in Dampfphase vorliegenden Bestandteile des Tabakrauchs diffundieren können.

Vorzugsweise ist der Bereich, der eine Tabakrauch-Strömungsstrecke ist, von dem Bereich getrennt, der Einrichtungen zum Vermindern der in Dampfphase vorliegenden Bestandteile des Tabakrauches aufweist.

Vorteilhafterweise ist die Einrichtung zum Vermindern der in Dampfphase vorliegenden Bestandteile des Tabakrauches ein Absorptionsmittel, wobei das Absorptionsmittel geeigneterweise Kohle bzw. Kohle/Graphit sein kann. Die Kohle kann in Granulatform vorliegen und kann Aktivkohle sein. Andere, Fachleuten bekannte Materialien können ebenfalls verwendet werden.

Vorteilhafterweise erstreckt sich der Bereich mit Einrichtungen zum Vermindern der in Dampfphase vorliegenden Bestandteile des Tabakrauches als Ring um den Bereich, der längs des Filterelements verläuft und eine Tabakrauch-Strömungsstrecke ist. Bevorzugt ist der Bereich, der Einrichtungen zum Vermindern der in Dampfphase vorliegenden Bestandteile des Tabakrauchs umfaßt, in seiner Ausdehnung nicht unterbrochen, obwohl der Bereich Taschen mit Einrichtungen zum Vermindern der in Dampfphase vorliegenden Bestandteile aufweisen kann, die nahe aneinander angeordnet sind. Der Bereich mit Einrichtungen zum Vermindern der in Dampfphase vorliegenden Bestandteile des Tabakrauches kann sich im wesentlichen über die volle Länge des Filterelements erstrecken und ebenso lang sein wie der Bereich, der eine Tabakrauch-Strömungsstrecke ist.

Das Tabakrauch-Filterelement kann beispielsweise diskrete bzw. getrennte Abschnitte aufweisen, die durch ein Filterumhüllungspapier aneinander befestigt sind, oder das Filterelement kann eine integrale Einheit sein. Vorzugsweise kann bei jedweder Anordnung des Filterelements der Bereich mit Einrichtungen zum Vermindern der in Dampfphase vorliegenden Bestandteile des Tabakrauches entweder bei oder in Richtung zum Ende des Filterelements hin, benachbart oder am nächsten zum Strang aus Fülltabak-Material, angeordnet sein. Eine solche Anordnung kann eine Doppelfilteranordnung oder ein Integralfilterelement sein.

Alternativ kann der Bereich mit Einrichtungen zum Vermindern der in Dampfphase vorliegenden Bestandteile in Richtung der Mitte des Filterelements angeordnet sein. Eine solche Anordnung kann eine Dreifach-Filteranordnung oder ein Integralfilterelement sein.

Bei einem Filterelement gemäß der vorliegenden Erfindung, das aus getrennten bzw. diskreten Abschnitten besteht, und bei einer solchen Anordnung als Doppelfilter, ist der Abschnitt des Filterelements mit dem Bereich, der Einrichtungen zum Vermindern der in Dampfphase vorliegenden Bestandteile aufweist, vorzugsweise als Ring angeordnet, der entweder Tabakrauch-Filtrationsmaterial umgibt, welches in einer porösen bzw. durchlässigen Membran eingehüllt sein kann oder nicht, oder einen leeren oder im wesentlichen leeren rohrförmigen Hohlraum umgibt, der aus einer durchlässigen bzw. porösen Membran besteht. Die durchlässige Membran ist vorzugsweise nur in Hinsicht auf die dampfphasigen Bestandteile des Tabakrauchs porös.

Bei Doppel- oder Dreifach-Filteranordnungen kann der Druckabfall der Filtrationsmaterial-Filter variiert werden.

Hierin verwendet, bedeuten die Ausdrücke "Doppelfilter" und "Dreifachfilter" Filterelemente mit zwei oder drei abgetrennten oder diskreten Bereichen. Jedoch können Filterelemente gemäß der vorliegenden Erfindung auch einen integralen Aufbau besitzen, jedoch das allgemeine Erscheinungsbild von Doppel- oder Dreifachfilterelementen haben.

Die Ventilationseinrichtungen können geeigneterweise Perforationslöcher in dem Belagpapier umfassen, daserwendet wird, um das Filterelement und den Strang des umhüllten Fülltabakmaterials aneinander zu befestigen.

Alternativ kann die Ventilationseinrichtung durch die Verwendung eines porösen bzw. durchlässigen Belagpapiers in Verbindung mit einer perforierten Filterumhüllung bereitgestellt werden. Das durchlässige Belagpapier kann über seine gesamte Ausdehnung oder nur über eine lokale Ausdehnung durchlässig sein, wobei die Ausdehnung mit Rücksicht auf die darunterliegende perforierte Filterumhüllung ausgestaltet wird.

Die Ventilationseinrichtungen können in der Mundstückumhüllung bzw. dem Belagpapier oder im Cigaretten-Umhüllungspapier vorgesehen sein, das das Fülltabakmaterial umhüllt.

Gemäß einer weiteren Alternative kann die Ventilationseinrichtung an der Stelle eines Bauteils vorgesehen sein, das zwischen dem Filterelement und dem Strang des umhüllten Fülltabak-Materials liegt.

Die Ventilationseinrichtung kann so vorgesehen werden, daß Luft durch den Bereich mit Einrichtungen zum Vermindern der in Dampfphase vorliegenden Bestandteile des Tabakrauchs hindurchgeht, um den Rauch von diesem Bereich wegzuführen, während die Diffusion der dampfphasigen Bestandteile in den Bereich hinein noch gestattet wird.

Damit die vorliegende Erfindung besser verständlich und ohne weiteres ausführbar wird, wird nunmehr auf die beiliegenden schematischen Zeichnungen bezuggenommen. Es zeigen:

Figur 1 (Stand der Technik) ein Filterelement, wie es in Figur 1 der UK-Patentschrift Nr. 1,410,408 beschrieben wird;

Figur 2 einen teilweisen Längsquerschnitt einer Cigarette gemäß der vorliegenden Erfindung, die einen Dreifachfilter aufweist;

Figur 3 einen teilweisen Längsquerschnitt einer Cigarette gemäß der vorliegenden Erfindung, die ein Integralfilterelement aufweist;

Figur 4 einen teilweisen Längsquerschnitt einer Cigarette gemäß der vorliegenden Erfindung, die einen Doppelfilter aufweist;

Figur 5 einen teilweisen Längsquerschnitt einer Cigarette gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem Integralfilterelement;

Figur 6 einen teilweisen Längsquerschnitt einer Cigarette gemäß der vorliegenden Erfindung;

Figur 7 einen teilweisen Längsquerschnitt einer Cigarette gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem Integralfilterelement;

Figur 8 einen teilweisen Längsquerschnitt einer Cigarette gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem Doppelfilter und einem weiteren rohrförmigen Bauteil als Dreifach-Filteranordnung;

Figur 9 den Oberflächenbereich/Mundstück- und Mundstück-Druckabfall als Balkendiagramm für Cigaretten, die zum Vergleich mit Cigaretten gemäß der vorliegenden Erfindung ausgewählt wurden;

Figur 10 die Basis-Rauchausbeute an Nikotin und Teer als Balkendiagramm für unventilierte Cigaretten der Figur 9;

Figur 11 die Nikotin- und Teerausbeute von Cigaretten der Figur 10 mit 30 % Ventilation;

Figur 12 den Mittelwert der Acetaldehyd- und Acrolein-Leistungen der Cigaretten der Figur 9;

Figur 13 das Öl-Wasser-Abscheidungsverhältnis für die Cigaretten der Figur 9;

Figur 14 eine Dampfphasen-Auswertung mit einem Gaschromatographen mit einer gepackten Kolonne für vier der unventilierten Cigaretten nach Figur 9; und

Figur 15 einen Ausdruck der weiteren prozentualen Verringerung von Peakhöhen der Auswertung aus Figur 14.

Die Figur 1 wird im Detail unter Bezugnahme auf den Stand der Technik weiter oben beschrieben.

Die Figur 2 der Zeichnungen zeigt eine Cigarette 10, die einen Strang 40 aus umhülltem Fülltabakmaterial und zwei Endfilter 20 und 30 aus Celluloseacetat- Filtrationsmaterial und einen Mittelabschnitt 90 aufweist, die zusammen einen Dreifachfilter 100 ausbilden. Der Dreifachfilter 100 ist mit einem porösen bzw. durchlässigen Filterumhüllungspapier 110 umhüllt. Ein Bereich mit Einrichtungen zum Vermindern der in Damphphase vorliegenden Bestandteile des Tabakrauches ist der Mittelabschnitt 90, welcher einen Ring 70 aus Kohlematerial, welches an der Filterumhüllung 110 angehaftet ist, und einen Kern 65 umfaßt, welcher in einer porösen bzw. durchlässigen Membran 60 eingehüllt ist. Das Vorhandensein der durchlässigen Membran 60 ist optional. Der Kern 65 umfaßt Celluloseacetat-Filtrationsmaterial. Die durchlässige Membran 60 ist für in Dampfphase vorliegende Bestandteile des Tabakrauches durchlässig. Der Dreifachfilter 100 ist an dem Strang 40 aus umhüllten Fülltabakmaterial mittels einer Mundstückumhüllung 50, in der Regel einem Belagpapier, befestigt. Die Mundstückumhüllung 50 ist mit Ventilationseinrichtungen in der Form von Ventilationsperforationen 55 versehen. Ein Bereich, der eine Rauch- Strömungsstrecke ist, erstreckt sich so durch den Endfilter 30, den Kern 65 und den Endfilter 20.

Der Dreifachfilter der Cigarette 10 wird herkömmlicher Weise gemäß dem Verfahren hergestellt, das oben bezüglich der Cigaretten der UK-Patentschrift Nr. 1,410,048 beschrieben wurde.

Beim Gebrauch wird, wenn an der Cigarette gezogen wird, Luft durch die Perforationslöcher 55 in den Endfilter 30 hineingesaugt. Diese einströmende Luft bewirkt die Ausbildung einer Lufthülle um den Rauch, der aus dem Strang 40 aus umhülltem Fülltabak angezogen wird. Der Rauch wird so durch den Kern 65 aus Celluloseacetat geführt. Es entsteht wenig oder kein Kontakt der Teilchenphase des Tabakrauches mit der im Ring 70 enthaltenen Kohle. Damphphasige Bestandteile können sich in den Kohle enthaltenden Ring 70 hinein ausbreiten, wo sie durch die Kohle absorbiert werden. Der Rauch wird von dem Kohle enthaltenen Ring 70 wegkanalisiert, wodurch die Kohle nicht mit dem gesamten Tabakrauch verunreinigt und kein Kohle-Nebengeschmack als Folge eines solchen Kontakts an dem Rauch abgegeben wird. Der Grad der Verminderung der Dampfphase, der durch eine solche Cigarette erreicht wird und den alle Cigaretten gemäß der vorliegenden Erfindung gemeinsam haben, wurde für größer befunden als die Verminderung, welche in Hinsicht auf den Ventilationsgrad erwartet werden würde, dem die Cigarette unterzogen wird.

Eine Ausführungsform, die nicht dargestellt ist, aber die in Aufbau und Funktion derjenigen, welche in Figur 2 gezeigt ist, sehr ähnlich ist, ist eine Cigarette, welche einen Mittelabschnitt hat, in welchem der Kern leer ist, und die ein Rohr aus einer für die Dampfphase porösen bzw. durchlässigen Membran aufweist. Der Bereich, der eine Tabak-Strömungsstrecke ist, erstreckt sich so durch Filtrationsmaterial im Endfilter 30, einen leeren Hohlraum im Kern 65 und weiteres Filtrationsmaterial im Endfilter 20.

Die Cigarette 11, die in Figur 3 dargestellt ist, umfaßt ein Integralfilterelement 200. Das Filterelement 200 weist ein Tabakrauch-Filtrationsmaterial 220 auf, über dessen Mittelabschnitt ein Ring 270 aus Kohlematerial vorgesehen ist, wobei das Material in Streifen angehaftet ist, die quer zur Lange der Filterumhüllung 210 angeordnet sind. Eine Mundstückumhüllung 250 (ein Belagpapier) ist mit Ventilationsperforationen 255 versehen.

Im Gebrauch verhält sich die Cigarette 11 in identischer Weise wie die Cigarette der Figur 1, wobei der Rauch dazu gezwungen wird, entlang dem Mittelabschnitt des Filterelements zu strömen.

Die Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei welcher die Cigarette 12 mit einem Doppelfilterelement 300 versehen ist. Ein Endfilter 320 aus Celluloseacetat- Filrationsmaterial ist am Mundende oder abstromwärtigen Ende der Cigarette 12 angeordnet. Im Anstoß an den Strang 340 aus umhüllten Fülltabakmaterial liegt ein Endabschnitt, der einen Ring 370 aus Kohlematerial aufweist, das an einer Filterumhüllung 310 angehaftet ist. Der Kern 365 ist ein leerer Hohlraum, der aus einem Rohr 360 aus Dampfphasen-durchlässiger Membran ausgebildet ist. Eine Mundstückumhüllung 315, die den Strang 40 aus umhüllten Fülltabakmaterial befestigt, hat Perforationslöcher 355, welche den Eintritt von Ventilationsluft durch die Kohle im Ring 370 gestatten, um den Rauch beim Ziehen entlang einer Rauch-Strömungsstrecke zu kanalisieren, welche die Kohle im Ring 370 nicht kontaktiert. Eine nach außen gerichtete Ausbreitung der in Dampfphase vorhandenen Bestandteile findet noch in den Kohle enthaltenden Ring 370 hinein statt, wo die dampfphasigen Bestandteile durch die Kohle absorbiert werden. Der Kern 365 kann, bei einer Alternative, mit Filtrationsmaterial gefüllt sein.

Eine Ausführungsform, die der alternativen Version der Figur 4 sehr ähnlich ist, ist diejenige, die in Figur 5 dargestellt ist. Ein Ring 470 aus Kohlematerial, welcher an der Filterumhüllung 410 angehaftet ist, ist um Filtermaterial 420 des Filterelements 400, wie Celluloseacetat, gewickelt. Das Filterelement 400 ist ein Integralelement. Das Filterelement 400 ist durch die Mundstückumhüllung 450 an dem Strang 440 aus umhülltem Fülltabakmaterial befestigt und mit Ventilationsperforierungen 455 versehen, die bei oder nahe dem Punkt des Zusammentreffens des Strangs 440 und des Filterelements 400 angeordnet sind.

Beim Gebrauch wird durch ventilierte Luft, die in das Filterelement 400 eintritt, Rauch durch den Ring 470 aus Kohle in den Mittelteil des Filterelements 400 kanalisiert. Eine nach außen gerichtete Diffusion der Dampfphasenbestandteile in die Kohle hinein findet trotz des nach innen gerichteten Durchströmen der Ventilationsluft noch statt.

Die Figur 6 zeigt eine Cigarette 14 mit einem Integralfilterelement 500, das einen Kern aus Filtrationsmaterial 520 aufweist, der in einer Filterumhüllung 510 eingewickelt ist, an welcher Kohlematerial über die gesamte untere Oberfläche der Filterumhüllung angehaftet ist. Ein Ring 570 aus Kohle enthaltendem Material, der sich längs des Filterelements erstreckt, ist um den Kern 565 des Filtrationsmaterials 520 herum ausgebildet. Ventilationsluft tritt durch Ventilationsperforierungen 550, die in der Mundstückumhüllung 550 vorgesehen sind, in das Filterelement 500 ein. Somit wird ein Mantel aus Ventilationsluft um den Rauch aus dem Strang 540 herum bereitgestellt, wodurch der Kontakt des Rauches mit der Kohle vermieden wird und eine nach außen gerichtete Ausbreitung der in Dampfphase vorliegenden Bestandteile in den Ring 570 hinein auftreten kann.

Die Ausführungsform der Figur 7 ist mit der Ausführungsform der Figur 5 identisch, mit dem Unterschied, daß die Ventilationsperforierungen 655 in der Mundstückumhüllung 650 stromaufwärts von der Verbindungsstelle oder der Stelle des Zusammentreffens zwischen dem Strang 640 aus Fülltabakmaterial und dem Filterelement 600 liegen. Ein Mantel aus Ventilationsluft drängt den Rauch zum Mittelteil des Filterelements 600.

Schließlich zeigt die Figur 8 eine Cigarette 16 mit einem Strang 740 aus Fülltabakmaterial und einem Filterelement 700, das aus einem Dreifachfilter besteht, der einen Endfilter 720 aus Celluloseacetat-Filtrationsmaterial, einem Mittelabschnitt 790 mit einem Ring 770 aus Kohlematerial und einem Kern 765 aus Celluloseacetat- Filtrationsmaterial, das in einer Damphphasen-durchlässigen Membran 760 eingewickelt ist, und einem rohrförmigen Endabschnitt 730 aus luftdurchlässigem Material 800 aufweist. Ventilationsperforierungen 755 in der Mundstückumhüllung (Belagpaper) 750 sind über dem Endabschnitt 730 angebracht.

Um einen quantitativen Nachweis der Wirkungsweise dieser erfindungsgemäßen Cigaretten zur Verfügung zu stellen, wurden die folgenden Cigaretten hergestellt.

Vier Cigarettentypen wurden mit einem herkömmlichen Durchmesser, d.h. ungefähr 24,5 mm, hergestellt. Aufgenommen in diese vier Typen wurden Cigaretten mit herkömmlichen Celluloseacetatfilterelementen, Cigaretten mit herkömmlichen Kohle enthaltenden Dreifachfilterelementen, Cigaretten mit einem alternativen, Kohle enthaltenden Filterelement und Cigaretten gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Tabelle 1 zeigt unten Umrisse der Herstellerspezifikationen der Filter (die in Klammern angegebenen Zahlenwerte sind die tatsächlich gemessenen Druckabfall- Zahlenwerte).

Tabelle 1 Herstellerspezifikationen der Filter

NWQ = nicht umhülltes Acetat

ACS = mit Adsorptionsmittel beschichteter Mantel

ACT = mit Adsorptionsmittel beschichteter Faden

CA = Celluloseacetat

CAV = Hohlraum

Zu Vergleichszwecken enthielten die vier Cigarettentypen zwei Cigarettensätze mit ACT-Filterelementen, wie sie oben beschrieben wurden, wobei Kohle vorhanden ist, die an Fäden angehaftet ist, welche sich durch den Kern des Mittelabschnittes des Filterelements erstrecken. Ein Satz dieser Cigaretten hatte einen Abschnitt mit einem höheren Druckabfall als der andere Satz der Cigaretten, so daß sie als "ACT-hi" bekannt waren, und der andere Satz der Cigaretten war als "ACT-lo" bekannt.

Drei Cigaretten des Typs gemäß der Erfindung wurden hergestellt. Diese Cigaretten hatten ACS-Filterelemente, bei denen Kohle als Streifen vorhanden ist, der einen Mittelkernabschnitt umgibt. Cigaretten mit einem Mittelabschnitt mit hohem Druckabfall wurden hergestellt und waren als "ACS-hi" bekannt. Cigaretten mit einem Mittelabschnitt mit niedrigerem Druckabfall wurden hergestellt und waren als "ACS- lo" bekannt. Cigaretten mit einem Mittelabschnitt mit einem sich koaxial erstreckenden Rohr von 2,5 mm Innendurchmesser wurden ebenfalls hergestellt. Diese Cigaretten waren als "ACS-Rohr" bekannt. Die Cigaretten vom ACS-Typ hatten eine konstruktive Ausgestaltung, wie sie in der Ausführungsform der Figur 2 gezeigt ist.

Die Figur 9 zeigt den Oberflächen/Mundstück und Mundstück-Druckabfall der Cigaretten als Balkendiagramm. Es wird ersichtlich, daß die Cigaretten im allgemeinen in Hinsicht auf die Übereinstimmung dieser Parameter gut zusammenpaßten. Dies stellt sicher, daß die Teerausbeute jedes der Cigarettentypen gleich ist. Die Kohlenstoff-Aktivität jedes Cigarettentyps war ebenfalls angepaßt, ebenso wie die Rauchmenge, und somit die Teermenge, die durch die Kohleabschnitte der Filterelemente strömte.

Diese sieben Cigaretten wurden auf einer Rauchmaschine unter Standard-Maschinenrauchbedingungen mit einem Zug von 2 s Dauer und 35 cm³ Volumen bei einer Frequenz von einem Zug pro Minute abgeraucht. Die Basis-Rauchausbeuten, die aus dem Hauptstromrauch der unventilierten Cigaretten erhalten wurde, sind in Tabelle 2 unten angegeben.

Tabelle 2 Rauchausbeuten unventilierter Cigaretten

Die Figur 10 zeigt die Basis-Rauchausbeuten an Nikotin und Teer für die unventilierten Cigaretten in einem Balkendiagramm. Aus dem Balkendiagramm wird ersichtlich, daß die Teer- und Nikotinausbeuten der Cigaretten vom ACT- und ACS- Typ beeinflußt werden, obwohl der Druckabfall für das gesamte Filterelement für jeden Cigarettentyp sehr ähnlich bleibt. Es wird angenommen, daß der Unterschied bei der Teer- und Nikotinausbeute für die Filterelemente vom ACT- und ACS-Typ jedoch durch verschiedene Mechanismen beeinflußt wird.

Ein weiterer Satz von sieben Cigaretten wurde mit Laserperforationen in der Mundstückumhüllung 20 mm im Mundende des Filterelements versehen, woraus sich ein 30 %-iges Ventilationsniveau ergab. Die perforierten Cigaretten wurden unter Standardabrauchbedingungen geraucht und die Basis-Rauchausbeuten, die aus diesen Cigaretten erhalten wurden, sind in Tabelle 3 unten aufgelistet.

Tabelle 3 Rauchausbeuten ventilierter Cigaretten

Die Figur 11 zeigt als Balkendiagramm die Nikotin- und Teerausbeuten der 30 %-ig ventilierten Cigaretten. Die Ventilation kanalisiert den Rauch durch den Mittelabschnitt jedes der Filterelemente. Eine entsprechend niedrigere Ausbeute an Teer und Nikotin wird für alle Cigaretten ersichtlich.

Die Tabellen 2 und 3 zeigen beide, daß die Ausbeuten, die mit Cigaretten gemäß der Erfindung erhalten wurden, denjenigen Ausbeuten ähnlich sind, die mit herkömmlichen Celluloseacetat- und Dreifachfiltern bei ventilierten und unventilierten Zuständen erhalten wurden.

Messungen für Acetaldehyd und Acroleinausbeuten aus dem Hauptstromrauch wurden für sowohl unventilierte als auch ventilierte Cigaretten durchgeführt. Die Mittelwerte der erhaltenen Messungen sind in Tabelle 4 unten als mittlere Filtrationleistung, sowohl für Acetaldehyd als auch Acrolein, kombiniert aufgeführt.

Tabelle 4 Mittelwerte für Acetaldehyd und Acrolein-Filterleistungen

Es wird ersichtlich, daß die Filterleistungen der ACT und ACS-Filtertypen im allgemeinen höher sind als die Filterleistungen der herkömmlichen Dreifachfilter- und Celluloseacetatfilterelemente. Im Falle der ACT-Filterelemente wird angenommen, daß die höhere Leistung daher kommt, daß der Hauptteil des Rauchs durch den Kohleabschnitt hindurchgeht. Es wird jedoch ersichtlich, daß die Verminderung aufgrund der Ventilation für die ACS-hi und ACS-lo-Filterelemente höher ist als für die ACT-hi und ACT-lo-Filterelemente. Es wird angenommen, daß die Reduktion aufgrund der Ventilation im Fall von ACT-Filtern nur auf der Verdünnung beruht. Jedoch wird ebenfalls angenommen, daß die verstärkte Verminderung aufgrund der Ventilation für die ACS-hi und die ACS-lo Filterelemente tatsächlich von der zusätzlichen Ausbreitung des Hauptstrom-Rauches von der Achse des Mittelabschnittes nach außen zum umgebenden äußeren Kohlebereich her resultiert, wo eine weitere Verminderung in der Dampfphase auftritt.

Die Gesamtverminderung basiert auf der Reduktion, die hinsichtlich der Messungen an einem nicht mit einem Filtermundstück versehenen, d.h. einfachen Tabakstrangs erhalten wurden. Sie stellt die Verminderung dar, die durch sowohl Filtration als auch Ventilation erreicht wurde.

Der Mittelwert der Acetaldehyd- und Acrolein-Leistungen ist in Balkendiagrammform als Filtrationsleistung des unventilierten Filterelements (Filter), als Verminderung aufgrund von Ventilation (30 % Ventilation) und als erreichte Gesamtverminderung (total) in Figur 12 gezeigt.

Ebenso wie es möglich war, Informationen betreffend die Teilchen- und Dampfphasen des Tabakrauches aus den sieben verschiedenen Cigaretten zu erhalten, wurde es auch für nützlich befunden, die halbflüchtigen Komponenten des Rauches zu untersuchen. Herkömmlicherweise ist dies durch das Messen des Öl-Wasser-Anteilsverhältnisses (OWP-Verhältnis) durchgeführt worden. Die OWP-Verhältnisse, die für alle Cigaretten erhalten wurden, sind in Figur 13 sowohl für ventilierte als auch für unventilierte Cigaretten gezeigt.

Eine weitere Untersuchung der durch den OWP-Scan detektierten Verbindungen wurde durchgeführt. Vergleiche des OWP-Scans für eine Cigarette mit einem herkömmlichen Dreifachfilterelement und eine Cigarette mit einem herkömmlichen Celluloseacetatfilterelement wurden mit den OWP-Scans für die ACT-hi-Cigarette und die ACS-hi- Cigarette durchgeführt. Die Figur 14 ist ein Ausdruck der Peak-Zahlen eines Dampfphasenscans bzw. -Auswertung mit einem Gaschromatographen mit bepackter Kolonne gegenüber der prozentualen Abnahme der Peak-Höhe für jede der vier Cigaretten (verglichen mit dem Peak-Höhen des Scans für einen reinen Tabakstrang). Es wird in Figur 14 ersichtlich, daß für alle vier Cigaretten das Muster der Peak- Höhen-Verminderung für unventilierte Cigaretten sehr ähnlich ist.

Die Figur 15 druckt die Peak-Zahl eines Gaschromatographen-Scans über einer weiteren prozentualen Verminderung der Peak-Höhe über dem OWP-Scan für eine spezielle Peak-Zahl der nicht ventilierten Cigaretten aus, die in Figur 14 zu sehen sind.

Die Figur 15 zeigt allerdings, daß, wenn die vier Cigaretten ventiliert werden (30 % Ventilationsniveau), es eine ziemlich naheliegende Korrelation beim Muster für die unteren Peak-Zahlen des Scans für die ACT-hi, Dreifach- und CA-Filterelemente gibt. Das ACS-Filterelement spiegelt dieses Muster ebenfalls für die niedrigeren Peak- Zahlen des Scans wider, jedoch mit einer sogar noch größeren Verminderung bei der OWP-Peak-Höhe, die beobachtet wurde.

Bei Peaks über 70, d.h. bei den phenolischen Verbindungen, verhalten sich die ACT- hi und Dreifachfilter in sehr ähnlicher Weise und divergieren merklich von dem Verhalten, das die herkömmlichen CA-Filter zur Schau stellen.

Im Gegensatz hierzu werden die OWP-Peak-Höhen der ACS-hi-Filtercigaretten, obwohl sie nicht exakt dem CA-Trend folgen, weniger durch Ventilation beeinflußt als die ACT-hi und Dreifachfiltercigaretten und liegen näher an den CA-Filter-OWP- Verhältnissen als die ACT-hi und Dreifachfiltercigaretten.

Cigaretten gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen so Gesamtverminderungen beim Mittelwert der Acetaldehyd und Acroleinwerte, welche den Verminderungen sehr ähnlich sind, die durch ACT-Filtercigaretten erreichbar sind, und welche merklich größer sind als die Verminderungen der Mittelwerte der Acetaldehyd und Acroleinwerte für herkömmliche Dreifachfilter. Jedoch ist das Gleichgewicht der Verbindungen, angedeutet durch die OWP-Peak-Höhen für Cigaretten gemäß der Erfindung so, daß es positive Auswirkungen für den Cigarettengestalter hinsichtlich der Geschmacks- und Aromaeigenschaften hat, die vom Raucher erfahren werden, und zwar in Hinsicht auf die größere Affinität bei CA-Filterelementen bei höheren Peak- Zahlen.


Anspruch[de]

1. Rauchartikel (10; 11; 12) mit einem Strang (40; 340) aus umhülltem Fülltabak- Material und einem Tabakrauch-Filterelement (100; 200; 300), wobei das Filterelement (100; 200; 300) einen Bereich (70; 270; 370) mit Einrichtungen zum Vermindern der in Dampfphase vorliegenden Bestandteile des Tabakrauches und einen Bereich (30, 65, 20; 220; 320, 365) aufweist, der sich längs des Filterelements erstreckt und eine Tabakrauch-Strömungsstrecke bildet, wobei der erstgenannte Bereich (70; 270; 370) sich ringförmig um den zweitgenannten Bereich (30, 65, 20; 220; 320, 365) erstreckt und der Rauchartikel (10; 11; 12) mit einer Ventilationseinrichtung (55; 255; 355) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß

die Ventilationseinrichtung (55; 255; 355) bei oder zu einem stromaufwärtigen Ende des Filterelements (100; 200; 300) angeordnet ist, wobei die Lage der Ventilationseinrichtung (55; 255; 355) eine solche ist, daß der Tabakrauch beim Gebrauch von dem Bereich (70; 270; 370) mit den Einrichtungen zum Vermindern der in Dampfphase vorliegenden Bestandteile des Tabakrauchs weggeführt wird und die in Dampfphase vorliegenden Bestandteile des Rauches in den Bereich (70; 270; 370) mit den Einrichtungen zum Vermindern der in Dampfphase vorliegenden Bestandteile des Tabakrauches diffundieren können.

2. Rauchartikel gemäß Anspruch 1, bei dem der Bereich (30, 65, 20; 220; 320, 365), der eine Tabakrauch-Strömungsstrecke ist, von dem Bereich (70; 270; 370) getrennt ist, der Einrichtungen zum Vermindern der in Dampfphase vorliegenden Bestand teile des Tabakrauches aufweist.

3. Rauchartikel gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem die Einrichtung zum Vermindern der in Dampfphase vorliegenden Bestandteile des Tabakrauches ein Absorptionsmittel ist.

4. Rauchartikel gemäß Anspruch 3, bei dem das Absorptionsmittel Kohlenstoff ist bzw. Kohle/Graphit ist.

5. Rauchartikel gemäß Anspruch 4, bei dem der Kohlenstoff Aktivkohle ist.

6. Rauchartikel gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Bereich (70; 270; 370) mit Einrichtungen zum Vermindern der in Dampfphase vorliegenden Bestandteile des Tabakrauches sich als Ring um den Bereich (30, 65, 20; 220; 320, 365) erstreckt, der längs des Filterelements verläuft und eine Tabakrauch-Strömungsstrecke ist.

7. Rauchartikel gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Bereich (70; 270; 370) mit Einrichtungen zum Vermindern der in Dampfphase vorliegenden Bestandteile des Tabakrauches sich im wesentlichen über die volle Länge des Filterelements (100; 200; 300) erstreckt.

8. Rauchartikel gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Bereich (70; 270; 370) mit Einrichtungen zum Vermindern der in Damphase vorliegenden Bestandteile des Tabakrauches bei oder in Richtung auf das Ende des Filterelements (100; 200; 300) angeordnet ist, das dem Strang des Fülltabak-Materials (40; 340) benachbart ist oder am nächsten liegt.

9. Rauchartikel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem der Bereich (70; 270; 370) mit Einrichtungen zum Vermindern der in Dampfphase vorliegenden Bestandteile des Rauches in Richtung auf die Mitte des Filterelements (100; 200; 300) angeordnet ist.

10. Rauchartikel gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Tabakrauch- Filterelement (100) diskrete bzw. getrennte Sektionen (20, 30, 90) aufweist, die durch ein Filterumhüllungspapier (110) aneinander befestigt sind.

11. Rauchartikel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem das Tabakrauch-Filterelement (200) eine integrale Einheit ist.

12. Rauchartikel gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Anordnung der Ventilationseinrichtung den Rauch von dem Bereich (70; 270; 370) wegführt, der Einrichtungen zum Vermindern der in Dampfphase vorliegenden Bestandteile des Tabakrauchs aufweist.

13. Rauchartikel gemäß Anspruch 7, bei dem die Ventilationseinrichtung (55; 255; 355) so vorgesehen ist, daß Luft durch den Bereich (70; 270; 370) mit Einrichtungen zum Vermindern der in Dampfphase vorliegenden Bestandteile des Tabakrauches hindurchgeht, um den Rauch von diesem Bereich wegzuführen, während die Diffusion der in Dampfphase vorliegenden Bestandteile in diesen Bereich hinein noch gestattet wird.







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