NO300112B1 - Filtersigarett - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en filtersigarett som, når den røykes, vil tilføre mye mindre mengder uønskede komponenter til røykeren enn tidligere kjente filtersigaretter av lignende type.

Ved sammensetning av tobakksprodukter, både for røyking og andre typer forbruk, har det lenge vært etterstrebet å begrense i størst mulig grad mengdene av uønskede substanser som kan overføres . til forbrukeren. Imidlertid har denne bestrebelsen ofte vært i konflikt med bestrebelsene om å fremstille produkter som er akseptable for forbrukerne, siden mange av de komponentene som naturlig finnes i tobakken eller som dannes når tobakken brenner, bidrar til produktets smak og aroma.

Det har lenge vært tilstrebet å redusere konsentrasjonen av uønskede substanser i hovedrøkstrømmen fra røykeartiklene, og da spesielt sigaretter, ved hjelp av et filter plassert ved røykeartikkelens munnstykke. Literaturen beskriver mange materialer og konstruksjoner av slike filtere.

Filtermaterialene som i stor grad anvendes ved fremstilling av sigaretter, innbefatter fibrøse cellulose-baserte materialer, så som kreppapir, regenerert cellulose i forskjellige former og fremfor alt celluloseactatfibre. Hovedhensikten til slike fibrøse filtermaterialer er å fjerne noe av aerosol "tjæren" fra røyken. Sigarettfliterne kan også innbefatte forskjellige additiver som er tenkt å innfange gassformige røykkomponenter. Forskjellige typer av aktivert karbon er best kjent i denne forbindelse og er det som vanligvis brukes. Aktivert karbon kan fremstilles av et antall forskjellige utgangsmaterialer, som resulterer i sluttprodukter som har sterkt varierende egenskaper. En fagmann innen området er også kjent ved mange forskjellige måter å behandle aktivert karbon på for å modifisere karbonens evne til å innfange gassformige substanser. Innbefattelsen av aktivert karbon i sigarettfiltere vil resultere i innfanging av både gassformige substanser og flyktige tjærekomponenter i varierende grad. Forskjellige typer aktivert karbon vil også påvirke smak og aroma til røyken i forskjellig grad. Aktivert karbon kan vanskelig brukes alene som et filtermateriale, men må blandes med andre materialer, fortrinnsvis fibrøse materialer.

Et sigarettfilter som innbefatter aktivert karbon eller en annen aktiv substans, blir vanligvis produsert i form av flerkomponentfilter hvor den aktive substansen er fordelt i den delen av filteret som er plassert i umiddelbar nærhet av sigarettens tobakksdel eller, alternativt, er den aktive substansen fordelt i en seksjon som er anordnet mellom to filterdeler bestående av fibrøst materiale. Begge disse generelle filterkonstruksjonene kan anvendes for å oppnå et filter konstruert i henhold til foreliggende oppfinnelse.

Virkningsmekanismen til et filter er antatt å være at endel av partiklene i aerosolen absorberer på overflaten av det fibrøse fi 1termaterialet og at deres komponenter deretter absorberes inn i filtermaterialet. I motsetning til dette, virker aktivert karbon primært til å absorbere gassformige komponenter som er tilstede i røyken.

Et filter av denne typen konstruert i henhold til to-komponent modellen, er kjent under det registrerte varemerket

CURZEL.

Det er ofte tilstrebet å forbedre graden av filtrering av sigarettfiltere ved å tilføre såkalt ventilering. Ventilering betyr at det er fremstilt små hull i papiret som omgir filteret eller at det brukes luftgjennomtrengelig papir. Ventilasjonen resulterer i at sekundær fortynningsluft trekkes inn gjennom de luft-permeable områdene til et sigarettfil ters periferi mens sigaretten suges, samtidig som endel av det totalt innsugede volumet passerer direkte gjennom den glødende enden av sigaretten.

Mengden av uønskede komponenter i sigarettrøyken kan bli begrenset ved å bruke forskjellige typer tobakk eller ved å bruke spesielt behandlet tobakk. Disse foranstaltningene resulterer i målbare endringer i mengden av partikkelformig materiale i røyken, tjære, men kun marginale endringer av de gassformige komponentene.

I henhold til en beslutning fra det Europeiske Fellesmarkedet av 1993, er den høyeste mengden tjære som tillates fra sigarettene, begrenset til 15 mg, mens sigaretter som avgir fra 5 til 12 mg tjære er mest vanlig på det svenske markedet. Det er imidlertid noen få sigarettyper som gir ultralav røyk som inneholder ned til 1 mg tjære. Mengdene av tjære som dannes kan bestemmes ved standardiserte metoder, så som ISO STANDAKD 3308 OG 4387.

På tross av det utstrakte arbeidet som har pågått for å utvikle sigaretter som gir mindre mengder uønskede røykkompo-nenter, er det fremdeles behov for forbedringer innen området. Disse forbedringene oppnås i stor grad ved hjelp av foreliggende oppfinnelse.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en filtersigarett innbefattemde en stang av røykbart materiale som er angitt av en brennbar omhylning og et multi-komponentfilter forbundet til en ende av stangen, hvilken filtersigarett er kjenne-tegnet ved at multi-komponentfilteret består av en komponent som inneholder aktivert karbon og minst en komponent som inneholder cellulosebasert fibrøst filtermateriale og at filteret anbragt på en sigarett, har en ventilasjonsgrad på minst 50& og at filtersigaretten avgir maksimalt 5 mg tjære, bestemt ved en standard røykeanalyse. Filteret er enten fremstilt som et to-komponentfilter, hvorav en komponent består av et cellulosebasert fibrøst filtermateriale i blanding med aktivert karbon og en komponent som kun inneholder fibrøst filtermateriale. Alternativt er filteret et trekomponentfilter hvor en fremre komponent inneholder kun fibrøst filtermateriale, en mellomliggende komponent inneholder kun aktivert karbon og en bakre komponent inneholder kun fibrøst filtermateriale. Alternativt består trekomponentfilteret av en fremre komponent som kun inneholder fibrøst f iltermateriale, en mellomliggende komponent som inneholder det fibrøse filtermaterialet i blanding med aktivert karbon og en bakre komponent som kun inneholder det fibrøse filtermaterialet. Det aktiverte karbonet er fortrinnsvis av mineralsk opphav, spesielt kullopphav. Filteret har en ventilasjonskraft på minst 7056. Det cellulosebaserte fibrøse materialet er fortrinnsvis kreppapir regenerert cellulose eller celluloseacetat.

Alle komponenter i filterkonstruksjonen i henhold til oppfinnelsen er sylindriske og har en omkrets som i det vesentlige er lik omkretsen til stangen av røykbart materiale. Et filter av denne typen konstruert i henhold til oppfinnelsen er ventilert til en ventilasjonsgrad på minst 5056 og ved hjelp av måleutstyr som er typisk for tobakkindu-strien.

Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet mer detaljert med henvisning til tre forskjellige utførelsesformer av en filtersigarett i henhold til oppfinnelsen vist skjematisk i de medfølgende tegninger. De tre tegningene er langsgående snitt av endel av en filtersigarett ved munnstykket derav. Tilsvarende komponenter er angitt med samme referansenummer i figurene.

Figur 1 viser endel av en sigarett med en stang av røykbart materiale 1, spesielt tobakk, som er omgitt av en brennbar omhylning 2. Ved munnenden av sigaretten, er det anordnet et filter som består av to f ilterkomponenter 3 og 4. I det viste tilfellet inneholder den fremre filterkomponenten 3 et fibrøst filtermateriale 5, identifisert ved sikk-sakk linjer, i en blanding med partikler av aktivert karbon 6, identifisert ved prikker. Den bakre filterkomponenten 4, nærmest sigarettens munnende, inneholder kun et fibrøst filtermateriale 7. Figur 2 viser en annen utførelsesform hvor filteret består av tre filterkomponenter 8, 9 og 10. I dette tilfellet innbefatter den fremre filterkomponenten 8 fibrøst filtermateriale 7 og den mellomliggende filterkomponenten 98 inneholder partikler av aktivert karbon, men ikke noe fibrøst filtermateriale. Den bakre komponenten 10 nærmest munnenden av sigaretten inneholder kun fibrøst filtermateriale 7. Figur 3 viser en tredje utførelsesform hvor filteret består av tre f ilterkomponenter 11, 12 og 13. I dette tilfellet inneholder den fremre og bakre filterkomponenten 11 og 13 henholdsvis kun fibrøst filtermateriale tilsvarende utfø-relsesformen vist i figur 2. Den mellomliggende filterkomponenten 12 inneholder, på den andre siden, en blanding av fibrøst filtermateriale 5 og partikler av aktivert karbon 6, tilsvarende filterkomponenten 3 i utførelsesformen vist i figur 1.

Filterkomponentene i de tre forskjellige utførelsesformene er ventilert i total grad på minst 5056. Denne ventileringen kan oppnås ved å tilveiebringe perforeringer i omhylningsmateri-alet til filteret eller ved å fremstille filteromhylningen av et porøst materiale. Den måten filterventileringen oppnås på er vel kjent for en fagmann innen området og er derfor ikke vist mer detaljert i tegningene.

Det røykbare materialet er fortrinnsvis tobakk, som kan være behandlet i henhold til vanlige standarder innen indistrien. Mindre mengder aromatiske og smaksgivende additiver, og også andre additiver, kan være tilsatt tobakksmateriale i henhold til vanlig praksis innen sigarettindustrien. Tobakken kan bestå av spesielbehandlet tobakk, helt eller delvis, så som volumekspandert tobakk eller rekondisjonert tobakk.

Den brennbare omhylningen består primært av vanlig sigarett-papir. Den kan imidlertid alternativt bestå helt eller delvis av tobakkmateriale så som rekondisjonert tobakk. Omnylningen kan være fremstilt naturlig porøst ved fremstillingen eller kan være tilveiebragt med mikroskopiske perforeringer etter fremstillingen av materialet. Filtersigaretter med brennbare omhylninger av tobakksmaterialet, er i enkelte land klassifisert som "sigarer" eller "sigarillos". Slike produkter er imidlertid også innbefattet av foreliggende oppfinnelse.

Filteret forbundet til det brennbare materialet er omgitt av papir som kan være blitt naturlig porøst ved fremstillingen eller hvor et eller flere av papirene er tilveiebragt med perforeringer, enten ved fremstillingen av papiret eller etter sammensetningen av filteret til tobakkstangen til sigarf remstillingsprosessen.

Disse porøse eller perforerte papirene som omgir filteret gir ventilering når sigaretten suges og ventilasjonsgraden er fortrinnsvis minst 7056 og kan være så høy som 8056 eller mer, målt ved konvensjonelle metoder og utstyr som er velkjent innen sigarettindustrien.

I tilfellet med en spesielt foretrukket utførelsesform, består det røykbare materialet av et tobakkmateriale og avgir maksimalt ca. 5 mg tjære innen det tidligere nevnte ventila-sjonsområdet bestemt ved standardmetoder, hvilket filter innbefatter enhver av de tidligere nevnte multi-filter konstruksj onene.

Cellulosebaserte filtermaterialer kan bestå av ethvert kjent materiale for denne hensikt. Det er spesielt foretrukket at filtermaterialet er et kreppapir, regenerert cellulose eller fibre av celluloseacetat. Blandinger av cellulosebaserte filtermaterialer kan også brukes.

Det aktiverte karbonet som brukes kan være enhver type aktivert karbon som har vegetabilsk, mineralsk eller animalsk opphav og som er kommersielt tilgjengelig. Karbonet kan være utsatt for forskjellige kjemiske eller fysiske behandlings-prosesser, for å modifisere karbonet på forskjellige måter og derved forbedre dets generelle eller spesielle adsorpsjons-egenskaper. Karbon av mineralsk opphav, og derved spesielt fra kull, er funnet å gi spesielt fordelaktige resultater.

Analyser har vist at mengden av gassformige røykekomponenter, hvorav mange er uønskede, som tilføres røykeren, i sterk grad reduseres med en filtersigarett som er konstruert i henhold til oppfinnelsen, sammenlignet med andre filtersigaretter. Denne reduksjonen er overraskende høy, sammenlignet med det som kan forventes med kjennskap til dagens tekniske stand-punkt. Anvendelsen av det beskrevne, foretrukne filteret i en sigarett som danner ca. 6 mg tjære pr. sigarett og har en ventilasjonsgrad på ca. 5056 , reduserer mengden av uønskede komponenter i gassfasen med ca. 5056, sammenlignet med en referansesigarett som kun skiller seg ved at det beskrevne filteret er erstattet av et celluloseacetatfilter. På den andre siden, vil anvendelse av et foretrukket filter i henhold til oppfinnelsen med en ventilasjonsgrad på ca. 8056 og en tjæreavgivelse på ca. 1 mg med hver sigarett, resultere i en reduksjon av mengden uønskede komponenter i gassfasen med totalt 7856, sammenlignet med en sigarett som kun inneholder et acetatf ilter, men som på alle andre måter er identisk.

Denne prosentvise reduksjonen med en høyere grad av ventila-sjon og dermed et lavere t jaereutslipp, er fullstendig overraskende. Det er trolig at en fagmann innen området som har kunnskap om egenskapene til filteret i henhold til oppfinnelsen med en sigarett som har en lavere ventilasjonsgrad og et høyere tjæreinnhold, ville anta en reduksjon på maksimalt 5056 av de flyktige komponentene når ventilasjonen øker.

Hovedstrømsrøyken fra filtersigarettene i henhold til oppfinnelsen har undergått sammenligningsforsøk med hensyn til konsentrasjoner av uønskede komponenter i gassfasen og med hensyn til sytotoksisitet. Disse testene er beskrevet mer detaljert i det etterfølgende: Testsigarettene og referansesigarettene inneholdt samme tobakksmateriale, som har et t jaereutbytte på ca. lmg/ sigarett, et nikotinutbytte på ca. 0.2 mg/sigarett og et CO utbytte på ca. lmg/sigarett, bestemt ved standardmetoder.

Sigarettfilteret i henhold til oppfinnelsen besto av to deler, en del inneholdende en blanding av celluloseacetatfibre og aktiverte karbon fra mineralkull, og en del inneholdende kun celluloseacetatf ibre og som var anbragt nærmest sigarettens munnende. Filterne til referansesigarettene inneholdt kun konvensjonelle celluloseacetatfibre. Ventilasjonsgraden for både sigarettene i henhold til oppfinnelsen og referansesigarettene var ca. 8056.

1. K. lemisk gass- fase analyse

Konsentrasjoner av et antall gass-fase komponenter tilhørende forskjellige funksjonelle grupper, ble kvantitativt bestemt ved hjelp av høyoppløsnings gasskromatografi på konvensjonell måte. Reduksjonen av konsentrasjonen av gass-fase komponenter for en filtersigarett i henhold til oppfinnelsen er gitt i prosentandeler i følgende tabell 1 i forhold til referansesigaretten.

2. Cvtotoksisltetstest

Cytotoksisiteten ble bestemt på kjent måte, ved å måle sigarettrøykens evne til å indusere feil for enkle V79 celler fra kinesiske hamsterlunger for å danne kolonier, (Jenssen, D. , in: G.J. Kilbey, M. Legator, W. Nichols og C. Ramel (Eds), Handbook of Mutagenicity Test Procedures, Elsevier Science Publishers BV, Amsterdam (1984), pp. 269-290).

Cytotoksisiteten ble bestemt på frisk (ikke-kondensert) gass-fase og på frisk gel røyk. Resultatene er gitt i form av en IC-5056 verdi, d.v.s. antallet sigaretter som reduserer antallet dannede kolonier med 5056 i forhold til en ubehandlet kontrollgruppe. Resultatene er vist i etterfølgende tabell 2.

Resultatet som er vist i denne tabellen viser at sytotoksisi-teten til gassfasen fra referansesigaretten er nesten tre ganger høyere enn toksisiteten til gass-fasen til sigaretten i henhold til oppfinnelsen, og at cytotoksisiteten til hele røyken fra referansesigaretten er nesten det dobbelte av csytotokslsiteten til den hele røyken fra sigaretten i henhold til oppfinnelsen i det utførte forsøket.

Oppsummert er det vist at filtersigarettene fremstilt i henhold til foreliggende oppfinnelse utviser en uttalt reduksjon av konsentrasjonen av uønskede komponenter i gass-fasen og i en markert lavere sytotoksisitet i gass-fasen og den hele røyken, sammenlignet med referansesigaretter som kun er forskjellig med hensyn til filteret som er brukt. Filtersigarettene i henhold til oppfinnelsen oppviser derved en betydelig teknisk fordel med hensyn til teknikkens stand.

Dette fremskrittet innen området er fullstendig overraskende for en fagmann, siden den prosentvise reduksjonen av konsentrasjonen av uønskede gassfasekomponenter er mye større enn det som oppnås når det gjøres en sammenligning mellom korresponderende filtere og sigaretter med en lavere ventilasjonsgrad og et høyere tjæreutbytte, som vist i det foregående. Med mer fortynnet gassfase oppnådd med en høyere ventilasjonsgrad, ville det antas en lavere i stedet for en høyere prosentvis reduksjon. Denne uventede virkningen oppnås med filtersigaretter fremstilt i henhold til foreliggende oppfinnelse.

Selv om oppfinnelsen i det foregående er beskrevet med henvisning til et spesielt eksempel på en filtersigarett konstruert i henhold til oppfinnelsen, vil det være innfor-stått at oppfinnelsen ikke kun er begrenset til denne spesielle utførelsesformen, men innbefatter alle tenkelige variasjoner og modifikasjoner innen beskyttelsesomfanget til de medfølgende krav.

Claims (7)

1. Filtersigarett innbefattende en stang (1) av røykbart materiale som er omgitt av en brennbar omhylning (2) og et multi-komponentfilter forbundet til en ende av stangen (1), karakterisert ved at multi-komponentfilteret består av en komponent som inneholder aktivert karbon og minst en komponent som inneholder cellulosebasert fibrøst filtermateriale og at filteret, anbragt på en sigarett, har en ventilasjonsgrad på minst 50% og at filtersigaretten avgir maksimalt 5 mg tjære bestemt ved en standard røykeanalyse.

2. Filtersigarett i henhold til krav 1, karakterisert ved at filteret består av en fremre komponent (3) som inneholder cellulosebasert fibrøst filtermateriale (5) i blanding med aktivert karbon (6) og en bakre komponent (4) anordnet nærmest sigarettens munnende som kun inneholder fibrøst filtermateriale (7).

3. Filtersigarett i henhold til krav 1, karakterisert ved at filteret består av tre komponenter (8, 9,10), en fremre komponent (8) som inneholder kun fibrøst filtermateriale (7), en mellomliggende komponent (9) som inneholder kun aktivert karbon (6) og en bakre komponent (10) som inneholder kun fibrøst filtermateriale (7).

4. Filtersigarett i henhold til krav 1, karakterisert ved at filteret består av tre komponenter (11, 12, 13), en fremre komponent (11) som kun inneholder fibrøst filtermateriale (7), en mellomliggende komponent (12) som inneholder det fibrøse filtermaterialet (5) i blanding med aktivert karbon (6) og en bakre komponent (13) som kun inneholder det fibrøse filtermaterialet (7).

5. Filtersigarett i henhold til et eller flere av kravene 1-4, karakterisert ved at det aktiverte karbonet (6) er av mineralsk opphav, spesielt kullopphav.

6. Filtersigarett i henhold til et eller flere av kravene 1-5, karakterisert ved at filteret har en ventilasjonskraft på minst 70%.

7. Filtersigarett i henhold til et eller flere av kravene 1-6, karakterisert ved at det cellulosebaserte fibrøse materialet (5,7) er kreppapir, regenerert cellulose eller celluloseactat.