EP0254004B1 - Ventilierte Zigarette - Google Patents
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- EP0254004B1 EP0254004B1 EP87108239A EP87108239A EP0254004B1 EP 0254004 B1 EP0254004 B1 EP 0254004B1 EP 87108239 A EP87108239 A EP 87108239A EP 87108239 A EP87108239 A EP 87108239A EP 0254004 B1 EP0254004 B1 EP 0254004B1
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- A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
- A24D—CIGARS; CIGARETTES; TOBACCO SMOKE FILTERS; MOUTHPIECES OF CIGARS OR CIGARETTES; MANUFACTURE OF TOBACCO SMOKE FILTERS OR MOUTHPIECES
- A24D3/00—Tobacco smoke filters, e.g. filter tips or filtering inserts; Filters specially adapted for simulated smoking devices; Mouthpieces of cigars or cigarettes
- A24D3/06—Use of materials for tobacco smoke filters
- A24D3/08—Use of materials for tobacco smoke filters of organic materials as carrier or major constituent
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- A24D3/04—Tobacco smoke filters characterised by their shape or structure
- A24D3/043—Tobacco smoke filters characterised by their shape or structure with ventilation means, e.g. air dilution
Definitions
- the invention relates to a ventilated cigarette, the mouthpiece zone of which consists of tobacco or a filter or a hollow mouthpiece and there contains at least one ventilation zone in the casing or wall, wherein in the mouthpiece zone or between this and the tobacco rod or in the latter a polymeric non-crimped staple fibers and / or filaments existing element is arranged so that it is, seen from the mouth-facing end of the mouthpiece zone, behind the ventilation zone, the staple fibers and filaments each having a diameter of 0.1 to 20 microns.
- a generic ventilated cigarette is known from German Offenlegungsschrift (DE-A) 22 43 349, the mouthpiece zone of which consists of a filter or a hollow mouthpiece and there contains air holes in the casing or wall, with a disc of a tightly packed one between the mouthpiece zone and the tobacco rod Layer of fine fibers is arranged so that it is from the mouth-facing end of the mouthpiece zone, behind the air holes, the fine fibers, which consist for example of a synthetic textile material, each from 0.01 to 10 microns or 0.1 to 100 microns.
- a filter for tobacco smoke which is composed of several filter elements, at least one of the filter elements consisting entirely of non-crimped fibers made of thermoplastic polymeric non-absorbent material, which have a diameter of less than about 5 microns and the like the greater part is arranged so that the fibers are transverse to the tobacco smoke flow.
- this known filter is one without a ventilation zone (s).
- this known filter has the disadvantage that it becomes clogged after only a few puffs when a cigarette provided with such a filter is smoked, ie that a large amount of condensate is very quickly deposited on the filter element made of non-crimped fibers made of thermoplastic polymeric non-absorbent material, which means the draw resistance is increased excessively.
- the invention has for its object to provide a ventilated cigarette of the type described above, with which the smoke yield and taste are evened out and the overall smoke values are lowered both in the particle and in the gas phase.
- polymer blends or copolymers can also be used.
- the staple fibers and filaments of an element according to the invention consist of a single, ie of the same polymeric material; however, the element can also consist of a mixture of staple fibers and / or filaments made of two or more polymeric materials.
- the staple fibers and filaments of an element according to the invention can have the same diameter; however, it can also be staple fibers and filaments of different diameters.
- the element according to the invention is preferably located at a distance of up to 30 mm from the end of the mouthpiece zone facing the mouth.
- the staple fibers and filaments of an element according to the invention each have a diameter of 1 to 5 ⁇ m.
- Table 3 shows the values determined for the degree of ventilation and the draft resistance for the filter cigarette C during smoking.
- Table 3 train Degree of ventilation in percent Draw resistance in Pascal 0 17.5 1028 1 20.0 1125 2nd 22.4 1241 3rd 21.8 1226 4th 21.7 1230 5 20.6 1213 6 19.9 1200 7 20.5 1255 8th 19.9 1246 9 21.9 1376
- Tables 2 and 3 show in particular that the degree of ventilation of the original filter cigarette only increases by about 11 percent up to the ninth pull, while the degree of ventilation of the filter cigarette C increases by about 25 percent, which ultimately leads to a smoothing of the Tobacco smoke yield per train and thus also leads to a reduction in the overall smoke yield in both the particle and the gas phase.
- Table 4 shows the values determined for the degree of ventilation and the draw resistance for the filter cigarette A during smoking.
- Table 4 train Degree of ventilation in percent Draw resistance in Pascal 0 23.7 1298 1 26.7 1437 2nd 30.1 1604 3rd 30.0 1624 4th 30.6 1676 5 31.6 1767 6 32.3 1862 7 34.5 2029 8th 37.3 2267 9 43.0 2609
- Table 5 shows the ventilation degree and draft resistance values determined for filter cigarette B during smoking.
- Table 5 train Degree of ventilation in percent Draw resistance in Pascal 0 32.3 1692 1 34.5 1809 2nd 37.8 1991 3rd 39.1 2061 4th 41.2 2184 5 43.5 2325 6 47.2 2557 7 53.2 2945 8th 64.4 3695 9 74.3 4277
- discs A and B in the - ventilated - filter cigarettes achieve a very significant increase in the degree of ventilation during smoking, which naturally leads to a very strong equalization of the smoke yields per train and a reduction the total smoke yield per cigarette leads.
- the invention has the following advantages:
- the ventilated cigarette according to the invention shows - compared to commercially available ventilated cigarettes - an equalization of the smoke yield when smoking step by step, whereby the taste of the tobacco smoke remains practically the same during the smoking. Furthermore, a reduction in the overall smoke yield is achieved in both the particle and the gas phase per cigarette.
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Description
- Die Erfindung betrifft eine ventilierte Zigarette, deren Mundstückszone aus Tabak oder einem Filter oder einem Hohlmundstück besteht und dort in der Umhüllung oder Wandung zumindest eine Ventilationszone enthält, wobei in der Mundstückszone oder zwischen dieser und dem Tabakstrang oder in letzterem ein aus polymeren nichtgekräuselten Spinnfasern und/oder Filamenten bestehendes Element so angeordnet ist, daß es sich, von dem dem Mund zugekehrten Ende der Mundstückszone aus gesehen, hinter der Ventilationszone befindet, wobei die Spinnfasern und Filamente jeweils einen Durchmesser von 0,1 bis 20 µm besitzen.
- Aus Ergebnissen von Zug-für-Zug-Analysen an - handelsüblichen - Zigaretten mit einer Mundstückszone aus Tabak oder einem Filter oder einem Hohlmundstück ist es bekannt, daß die Tabakrauchausbeute beim Abrauchen von Zug zu Zug ansteigt.
Dieses kann u.a. zur Folge haben, daß sich der Geschmack des Tabakrauchs zugweise ändert.
Daher ist eine Vergleichmäßigung der Rauchausbeute pro Zug beim Abrauchen vor allem aus geschmacklichen Gründen erstrebenswert.
Eine Vergleichmäßigung der Rauchausbeute von Zug zu Zug ist auch deshalb wünschenswert, da damit eine Erniedrigung der Gesamtrauchausbeute sowohl in der Partikel- als auch in der Gasphase erreicht wird. - In der Literatur gibt es Ansätze zur Lösung der zuvor geschilderten Probleme:
So ist in der US-Patentschrift 3 526 904 eine ventilierte Zigarette beschrieben, bei der ein schmelzbarer Polymerfilm Teile der Ventilationszone am Tabakstrang abdeckt; nach dem Schmelzen des Polymerfilms - durch die nahende Glutzone - kommt es zu einer Erhöhung der Strangventilation. - Außerdem beschreiben Crellin et al. in "Beiträge zur Tabakforschung" 8, 70 (1975) ein ventiliertes Zigarettenfilter, bei dem das tabakseitige Filterende von einer unter Einfluß von Wärme schrumpfenden Folie umgeben ist. Durch diese Folie wird ein künstliches Kollabieren des Filters erzeugt, wodurch der Zugwiderstand im tabakseitigen Teil des Filters ansteigt und damit eine Erhöhung des Ventilationsgrades erzeugt wird.
- Gemäß der deutschen Offenlegungsschrift (DE-A) 27 45 028 wird bei einem Filter für Tabakrauchwaren eine Ventilationsgraderhöhung mit Hilfe einer tabakseitig angebrachten Rauchbeschleunigungsöffnung erreicht.
- Ferner ist aus der deutschen Offenlegungsschrift (DE-A) 22 43 349 eine gattungsgemäße ventilierte Zigarette bekannt, deren Mundstückszone aus einem Filter oder einem Hohlmundstück besteht und dort in der Umhüllung oder Wandung Luftlöcher enthält, wobei zwischen der Mundstückszone und dem Tabakstrang eine Scheibe einer dichtgepackten Schicht von feinen Fasern so angeordnet ist, daß sie sich, von dem dem Mund zugekehrten Ende der Mundstückszone aus gesehen, hinter den Luftlöchern befindet, wobei die feinen Fasern, die beispielsweise aus einem synthetischen textilen Werkstoff bestehen, jeweils einen Durchmesser von 0,01 bis 10 Mikrometer oder von 0,1 bis 100 Mikrometer besitzen. Mit dem aus der zuvor erwähnten Scheibe bestehenden Filter wird erreicht, daß das Druckgefälle in der Scheibe während der letzten Züge durch die zunehmende Verstopfung der Poren der dichtgepackten Schicht durch die aufgenommenen Feststoffteilchen in zunehmendem Maße ansteigt, wodurch wiederum eine erhöhte Filterleistung erreicht wird; außerdem sollen sich - durch die Luftlöcher - nur geringe Schwankungen des Gesamtdruckgefälles ergeben.
- Aus der deutschen Patentschrift 23 21 247 ist bereits ein Filter für Tabakrauch bekannt, das sich aus mehreren Filterelementen zusammensetzt, wobei wenigstens eines der Filterelemente vollständig aus nichtgekräuselten Fasern aus thermoplastischem polymerem nichtabsorbierendem Material besteht, die einen Durchmesser von weniger als etwa 5 Mikron besitzen und deren größerer Teil so angeordnet ist, daß die Fasern quer zur Tabakrauchströmung liegen. Bei diesem bekannten Filter handelt es sich jedoch um ein solches ohne Ventilationszone(n).
Ferner zeigt dieses bekannte Filter den Nachteil, daß es beim Abrauchen einer mit einem solchen Filter versehenen Zigarette bereits nach wenigen Zügen verstopft, d.h., daß sehr rasch eine große Menge an Kondensat auf das Filterelement aus nichtgekräuselten Fasern aus thermoplastischem polymerem nichtabsorbierendem Material abgeschieden wird, wodurch der Zugwiderstand übermäßig erhöht wird. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine ventilierte Zigarette der eingangs beschriebenen Gattung zur Verfügung zu stellen, mit der eine Vergleichmäßigung von Rauchausbeute und Geschmack und eine Erniedigung der Gesamtrauchwerte sowohl in der Partikel- als auch in der Gasphase erreicht wird.
- Diese Aufgabe wird bei einer ventilierten Zigarette der eingangs genannten Art durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.
- Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen ventilierten Zigarette sind in den Ansprüchen 2,3 und 4 angegeben.
- Das Element gemäß der Erfindung kann
- aus einem Gemisch von Spinnfasern (Stapelfasern), also Fasern endlicher Länge, und Filamenten, also endlosen Fäden,
- nur aus Spinnfasern
- nur aus Filamenten
- Die Spinnfasern und Filamente gemäß der Erfindung können aus natürlichen oder synthetischen thermoplastischen, polymeren Materialien bestehen, die sich zu Spinnfasern und Filamenten mit einem Durchmesser von 0,1 bis 20 µm verformen lassen. Beispiele für solche Materialien sind
- Polyolefine, wie Polypropylen und Polyethylen, aber auch substituierte Polyolefine, wie Polytrifluorethylen,
- Polyamide, wie Nylon-66, Nylon-6 und Nylon 610,
- Polyester, wie Polyethylenterephthalat
- Poly-(methylmethacrylat),
- Polystyrol.
- Es können jedoch auch Polymerenmischungen oder Copolymere verwendet werden.
- Im allgemeinen bestehen die Spinnfasern und Filamente eines Elements gemäß der Erfindung aus einem einzigen, also aus dem gleichen polymeren Material; das Element kann jedoch auch aus einem Gemisch von Spinnfasern und/oder Filamenten aus zwei oder mehreren polymeren Materialien bestehen.
- Die Spinnfasern und Filamente eines Elements gemäß der Erfindung können denselben Durchmesser aufweisen; es kann sich jedoch auch um Spinnfasern und Filamente unterschiedlichen Durchmessers handeln.
- Bevorzugt befindet sich das Element gemäß der Erfindung in einem Abstand von bis zu 30 mm von dem dem Mund zugekehrten Ende der Mundstückszone.
- Schließlich ist es von Vorteil, wenn die Spinnfasern und Filamente eines Elements gemäß der Erfindung jeweils einen Durchmesser von 1 bis 5 µm besitzen.
- Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Beispiels näher erläutert:
- Polypropylen mit einem Schmelzindex von 13 g/10 min bei 230°C/2,16 kg, einer Dichte von 0,902 g/cm bei 23°C und einem Schmelzbereich von 165-170°C wurde geschmolzen und mit Hilfe eines Spinnkopfs ähnlich dem gemäß der deutschen Patentschrift 25 50 463 zu Spinnfasern und Filamenten versponnen (blasgesponnen). Die Spinnfasern und Filamente wurden durch Ablage auf einer rotierenden Trommel zu einem Spinnvlies umgeformt.
Durch Änderung der Spinnparameter, insbesondere des Drucks der aus dem Spinnkopf austretenden Luft, die zur Bildung und Verstreckung der Spinnfasern und Filamente beiträgt, wurden in drei Versuchen folgende Spinnvliese erhalten: - Spinnvlies A mit einem Quadratmetergewicht von 85 g und einer Luftdurchlässigkeit von 65 l/min.cm² bei 50 Pascal (ca. 5 mm Wassersäule), bestehend aus Spinnfasern und Filamenten, die einen mittleren Durchmesser von 2 µm aufwiesen;
- Spinnvlies B mit einem Quadratmetergewicht von 85 g und einer Luftdurchlässigkeit von 21 l/min.cm² bei 50 Pascal, bestehend aus Spinnfasern und Filamenten, die einen mittleren Durchmesser von 1,4 µm aufwiesen;
- Spinnvlies C mit einem Quadratmetergewicht von 85 g und einer Luftdurchlässigkeit von 202 l/min.cm² bei 50 Pascal, bestehend aus Spinnfasern und Filamenten, die einen mittleren Durchmesser von 4,8 µm aufwiesen.
- Aus den Spinnvliesen A, B und C wurden jeweils runde Plättchen (Scheibchen) mit einem dem Durchmesser des Tabakstrangs und des Filterkörpers einer handelsüblichen Filterzigarette - mit einer Ventilationszone in der Umhüllung des Filterkörpers - entsprechenden Durchmesser ausgestanzt.
Die Scheibchen, nach den Spinnvliesen, denen sie entstammen, Scheibchen A , B und C genannt, wurden in die zuvor erwähnten ventilierten Filterzigaretten zwischen dem Tabakstrang und dem Filterkörper, der aus üblichen gekräuselten Cellulose-2,5-Acetatfasern bestand, eingesetzt (selbstverständlich wurde danach wieder eine übliche Umhüllung angebracht), so daß die Filterzigaretten A, B und C entstanden.
Die Spinnfasern und Filamente der Scheibchen waren im wesentlichen quer zur Strömungsbahn des Tabakrauchs angeordnet. - Bedingt durch den Einbau der Scheibchen steigt gegenüber der erwähnten Original-Filterzigarette und je nach Luftdurchlässigkeit der Scheibchen der Anfangs-Zugwiderstand und damit der Anfangs-Ventilationsgrad der Filterzigaretten A, B und C geringfügig an, wie die nachstehende Tabelle 1 zeigt:
Tabelle 1 Anfangs-Zugwiderstand in Pascal Anfangs-Ventilationsgrad in Prozent Original-Filterzigarette 955 14,7 Filterzigarette A 1298 23,7 Filterzigarette B 1692 32,3 Filterzigarette C 1028 17,5 - An den zuvor genannten Zigaretten, also an der Original-Filterzigarette und den Filterzigaretten A , B und C wurden Ventilationsgrad- und Zugwiderstandsmessungen während des Rauchens vorgenommen. Die Messungen erfolgten mit einer Meßvorrichtung, die es ermöglicht, Zug-für-Zug unter CORESTA-Normbedingungen (CORESTA = CENTRE DE COOPERATION POUR LES RECHERCHES SCIENTIFIQUES RELATIVES AU TABAC) den Zugwiderstand und den Ventilationsgrad zu ermitteln.
- Der Verlauf von Zugwiderstandskurven während des Rauchens wurde bereits von R.R. Baker in "Beiträge zur Tabakforschung" 8, 124 (1975) beschrieben, wo auch die Grundlage des "Heiß-Gas-Modells" theoretisch berechnet ist. Die nach diesem Beispiel ermittelten Meßwerte für die Original-Filterzigarette folgen jenem Modell, und es wurde ein ähnlicher Verlauf der Ventilationsgradkurve gefunden. Die nachfolgende Tabelle 2 zeigt die ermittelten Ventilationsgrad- und Zugwiderstandswerte für die Original-Filterzigarette während des Rauchens.
Tabelle 2 Zug Ventilationsgrad in Prozent Zugwiderstand in Pascal 0 14,7 955 1 17,3 1068 2 18,9 1163 3 18,2 1159 4 17,2 1144 5 16,0 1114 6 15,1 1104 7 15,2 1151 8 15,1 1178 9 16,3 1203 - Die Tabelle 3 zeigt die ermittelten Werte des Ventilationsgrads und des Zugwiderstands für die Filterzigarette C während des Rauchens.
Tabelle 3 Zug Ventilationsgrad in Prozent Zugwiderstand in Pascal 0 17,5 1028 1 20,0 1125 2 22,4 1241 3 21,8 1226 4 21,7 1230 5 20,6 1213 6 19,9 1200 7 20,5 1255 8 19,9 1246 9 21,9 1376 - Den Tabellen 2 und 3 ist insbesondere zu entnehmen, daß der Ventilationsgrad der Original-Filterzigarette bis zum neunten Zug nur um etwa 11 Prozent ansteigt, während der Ventilationsgrad der Filterzigarette C jedoch um etwa 25 Prozent ansteigt, was letztendlich zu einer Vergleichmäßigung der Tabakrauchausbeute pro Zug und damit auch zu einer Erniedrigung der Gesamtrauchausbeute sowohl in der Partikel - als auch in der Gasphase führt.
- Die nachstehende Tabelle 4 zeigt die ermittelten Werte für den Ventilationsgrad und den Zugwiderstand für die Filterzigarette A während des Rauchens.
Tabelle 4 Zug Ventilationsgrad in Prozent Zugwiderstand in Pascal 0 23,7 1298 1 26,7 1437 2 30,1 1604 3 30,0 1624 4 30,6 1676 5 31,6 1767 6 32,3 1862 7 34,5 2029 8 37,3 2267 9 43,0 2609 - Die nachfolgende Tabelle 5 zeigt die ermittelten Ventilationsgrad- und Zugwiderstandswerte für die Filterzigarette B während des Rauchens.
Tabelle 5 Zug Ventilationsgrad in Prozent Zugwiderstand in Pascal 0 32,3 1692 1 34,5 1809 2 37,8 1991 3 39,1 2061 4 41,2 2184 5 43,5 2325 6 47,2 2557 7 53,2 2945 8 64,4 3695 9 74,3 4277 - Wie den Tabellen 4 und 5 zu entnehmen ist, wird durch die Scheibchen A und B bei den - ventilierten - Filterzigaretten eine sehr deutliche Ventilationsgraderhöhung während des Rauchens erreicht, was naturgemäß zu einer sehr starken Vergleichmäßigung der Rauchausbeuten pro Zug und einer Verminderung der Gesamtrauchausbeute pro Zigarette führt.
- Schließlich wurden mit der Original-Filterzigarette und den Filterzigaretten A und B noch Zug-für-Zug-Rauchanalysen unter CORESTA-Normbedingungen durchgeführt. Wie die nachstehenden Tabellen 6, 7 und 8 zeigen, und wie auf Grund der Ventilationsgradmessungen zu erwarten war, ergab sich bei den Filterzigaretten A und B - gegenüber der Original-Filterzigarette - eine deutliche Vergleichmäßigung der Zug-für-Zug gebildeten Tabakrauchmenge und damit eine sehr starke Erniedrigung der Gesamtrauchausbeute pro Zigarette.
Tabelle 6 Original-Filterzigarette Zug Nikotin im Tabakrauch in mg Gesamtkondensat im Tabakrauch in mg 1 0,047 0,83 2 0,082 1,61 3 0,104 1,67 4 0,121 1,82 5 0,131 2,02 6 0,134 2,16 7 0,145 2,32 Σ pro Zigarette 0,764 12,43 Tabelle 7 Filterzigarette A Zug Nikotin im Tabakrauch in mg Gesamtkondensat im Tabakrauch in mg 1 0,030 0,59 2 0,053 0,82 3 0,069 1,01 4 0,076 1,15 5 0,087 1,27 6 0,091 1,36 7 0,100 1,61 Σ pro Zigarette 0,506 7,81 Tabelle 8 Filterzigarette B Zug Nikotin im Tabakrauch in mg Gesamtkondensat im Tabakrauch in mg 1 0,018 0,36 2 0,030 0,46 3 0,036 0,56 4 0,043 0,61 5 0,045 0,66 6 0,047 0,69 7 0,050 0,78 Σ pro Zigarette 0,269 4,12 - Die Erfindung weist folgende Vorteile auf:
Die erfindungsgemäße ventilierte Zigarette zeigt - gegenüber handelsüblichen ventilierten Zigaretten - eine Vergleichmäßigung der Rauchausbeute beim Abrauchen Zug für Zug, wodurch der Geschmack des Tabakrauchs während des Abrauchens praktisch gleich bleibt.
Ferner wird damit eine Erniedrigung der Gesamtrauchausbeute sowohl in der Partikel - als auch in der Gasphase pro Zigarette erreicht.
Claims (4)
- Ventilierte Zigarette, deren Mundstückszone aus Tabak oder einem Filter oder einem Hohlmundstück besteht und dort in der Umhüllung oder Wandung zumindest eine Ventilationszone enthält, wobei in der Mundstückszone oder zwischen dieser und dem Tabakstrang oder in letzterem ein aus polymeren nichtgekräuselten Spinnfasern und/oder Filamenten bestehendes Element so angeordnet ist, daß es sich, von dem dem Mund zugekehrten Ende der Mundstückszone aus gesehen, hinter der Ventilationszone befindet, wobei die Spinnfasern und Filamente jeweils einen Durchmesser von 0,1 bis 20 µm besitzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Spinnfasern und Filamente im wesentlichen quer zur Strömungsbahn des Tabakrauchs angeordnet sind und das Element eine Luftdurchlässigkeit von 21 l/min.cm² bis 202 l/min.cm² bei 50 Pascal aufweist.
- Ventilierte Zigarette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Element die Form einer Scheibe, einer Kugel oder eines Ringes aufweist.
- Ventilierte Zigarette nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Element den Querschnitt der Mundstückszone oder des Tabakstrangs teilweise oder vollständig ausfüllt.
- Ventilierte Zigarette nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Element eine aus einem aus Polypropylen-Spinnfasern und -Filamenten bestehenden Spinnvlies hergestellte Scheibe ist, wobei das Spinnvlies ein Quadratmetergewicht von 85 g und eine Luftdurchlässigkeit von 21 l/min.cm² bei 50 Pascal aufweist.
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