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Erfindungsgebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft biologisch abbaubare Filterzigaretten
mit zwei Dichten.
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Insbesondere
betrifft die vorliegende Erfindung biologisch abbaubare Filterzigaretten
mit zwei Dichten umfassend zwei Bereiche, eine Tabakstange sowie
einen Kippenabschnitt, die miteinander in Längsrichtung verbunden sind.
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Stand der
Technik
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Die
gegenwärtig
auf dem nationalen und internationalen Markt erhältlichen Zigaretten können in
zwei Klassen unterteilt werden, nämlich Zigaretten ohne Filter
(filterlose Zigaretten) und Filterzigaretten. Zigaretten werden
in verschiedenen Durchmesser- und Längengrößen hergestellt. Die Kosten
von filterlosen Zigaretten sind beträchtlich geringer. Diese „filterlosen
Zigaretten" ziehen
zwei Arten von Rauchern an – „Bidi-Raucher, die
sich aufwerten wollen" und „Filterzigaretten-Raucher,
die sich für
billigere Zigaretten entscheiden".
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Die
filterlosen Zigaretten haben über
die gesamte Länge
der Zigarette Tabak mit normaler Dichte. Oft gelangen lose Tabakteilchen
in den Mund des Rauchers, da kein Filter vorhanden ist. Die filterlose
Zigarette wird aufgrund des konstanten Kontakts mit dem Mund des
Rauchers am Rauchende oft durchnässt.
Daneben verliert die Zigarette aufgrund der relativ losen Packungsdichte
des Tabaks und aufgrund des Verlusts von Tabakteilchen aus dem Ende,
an dem nicht geraucht wird, ihre Steifigkeit.
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Filterzigaretten
enthalten Tabak von normaler Dichte zusammen mit synthetischen Filtern.
Der Filterstopfen bei einer Filterzigarette umfasst faserhaltiges
Material, das an einer Tabakstange normaler Dichte befestigt ist.
Das faserhaltige Material kann Zellulose, Acetatfasern, Polypropylenfasern
oder jede andere bekannte Art von synthetischem faserartigem Material
sein. Diese Filterzigaretten sind nicht biologisch abbaubar und
erfordern besondere Zigarettenherstellungsgeräte und außerdem sind diese Zigaretten
teurer als filterlose Zigaretten.
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Die
US-Patentanmeldung Nr. 09/988,828 lehrt eine Filterzigarette mit
Tabakfilter, bei der der Tabakstrang von einem Zigarettenpapier
umschlossen ist. Der verwendete Tabak wird ohne die Verwendung von
gewalzten Medium-Cut Stengeln und ohne rekonstituierten Tabak mit
einer Schnittbreite von 0,3 bis 0,6 mm hergestellt, und der Filter
hat eine Tabakpackungsdichte von 350 bis 400 g/cm3.
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Die
EP 1 250 854 A1 beschreibt
eine schadstoffverringerte Zigarette umfassend das Zusetzen eines Hydrats
des Doppelsalzes von Eisen-(II, III)-chlorid zum Tabak und dem Zigarettenfilter,
welches mit Nikotin reagieren und ein Salz bilden soll, das von
den Schleimhäuten
im Atemwegsystem des Rauchers nicht absorbiert wird, damit das Nikotingift
minimiert und die Gesundheit des Rauchers verbessert wird.
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Die
EP 1 032 282 beschreibt
einen Filter für
Tabakprodukte, insbesondere Zigaretten, der aus einem Faser-Zellulosestoff
hergestellt ist, welcher mittels eines Air-Laid-Verfahrens erzeugt
und spiralförmig
gerollt wird.
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Die
EP 1 032 283 beschreibt
eine Filterzigarette umfassend einen biologisch abbaubaren Filter
und einen Tabakstrang, der von einem Zigarettenpapier umgeben ist,
einen Faser-Air-Laid-Zellulosefilter
mit einer normalen Retentionskapazität und eine Filterbelüftungsfläche, welche
sich in eine periphere Richtung erstreckt. Die Filterzigarette weist
die Kombination der Merkmale auf. Der Filter hat eine Kondensatretentionskapazität von 40
bis 60 %; die Faser-Zellulose ist nicht gekräuselt, das Nikotin/Tabakstrangkondensat-Ausbeuteverhältnis liegt
zwischen 0,6 und 0,9 (Nikotin × 10/Kondensat),
die Rohdichte der Tabakmischung des Tabakstrangs reicht von 200
bis 250 mg/ml, der Tabakstrangwiderstand liegt zwischen 45 und 65
mmw WS, bei Messung in einer geschlossenen Form, die Luftpermeabilität des Zigarettenpapiers
beträgt
20 bis 50 CORESTA-Einheiten und der Filterbelüftungsgrad liegt bei 15 bis
50 %.
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Die
WO 01/58290 A1 offenbart einen Zigarettenfilter zur leichten Entfernung
schädlicher
Materialien wie Nikotin und Teer aus dem Zigarettenrauch. Während des
Inhalierens kann der Filter schädliche
Bestandteile wie etwa Nikotin und Teer, die in dem Zigarettenrauch
enthalten sind, über
einen Frontfilter, ein Beifuß-imprägniertes
Filternetz, einen Diffusionskörper,
ein Kiefernharz-imprägniertes
Filternetz und anschließend
einen rückseitigen
Filter herausfiltern. Zusätzlich
ist der Filter, welcher den Beifuß und das Kiefernharz umfasst,
daher hilfreich beim Erhalten der Gesundheit des Rauchers und er
ermöglicht
es dem Raucher auch, sich während
des Inhalierens normal zu fühlen,
was von den aromatischen Eigenschaften des Beifußes und des Kiefernharzes herrührt, mit
welchen die in dem Filter vorliegenden Filternetze imprägniert sind.
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WO
00/72706 offenbart eine Filterzigarette mit einem Tabakfilter.
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Die
Filter von Zigaretten, die zum Herausfiltern von schädlichen
Materialien wie etwa Nikotin und Teer gedacht sind, werden an einem
Ende der Zigarette bereit gestellt. Derartige Filter werden typischerweise
in mehrere Arten wie folgt eingeteilt: d. h. die herkömmlichen
Filter der Zigaretten werden nach ihrer Struktur in einen Einzelfilter
bestehend aus einem integrierten Filter, in einen Doppelfilter,
der durch lineare Anordnung von zwei Filtersegmenten gebildet wird,
sowie in einen Vielfachfilter, der durch lineare Anordnung einer
Vielzahl verschiedener Arten von Filtersegmenten gebildet wird,
unterteilt. Die Filter werden auch nach dem Material der Filter
in Faserfilter, mit chemischem Granulat beladene Filter, sowie Kohlenstoffgranulat
beladene Filter unterteilt. Im Stand der Technik ermöglichen
es Faserfilter, dass in dem Zigarettenrauch enthaltene schädliche Materialien
einfach durch deren faserhaltige Matrix durchgehen, weshalb ein
großer
Effekt nicht erwartet werden kann. Jedoch sind Faserfilter, insbesondere
solche, die mit Kohlenstoff- oder chemischen Granulaten zur Entfernung
von Nikotin und Teer beladen sind, besonders bevorzugt und werden
als Filter für
Zigaretten weit verbreitet verwendet.
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Herkömmlicherweise
umfasst eine Zigarettenstangenherstellungsmaschine einen Verteiler,
der fragmentierte Teilchen von Tabakblättern, fragmentierte Blätter aus
rekonstituiertem Tabak und/oder Fragmente von künstlichem Tabak einer Strombildungszone
zuführt,
in welcher die Teilchen einen kontinuierlichen Strom bilden. Ein
derartiger Strom enthält
einen Überschuss
an faserartigem Material und wird auf seinem Weg mit einem Förderband
nach einer Formatschneidevorrichtung oder Ausgleichsvorrichtung,
welche den Überschuss
entfernt, in eine kontinuierliche Stange umgewandelt. Die resultierende
Stange (auch Füllstück genannt)
wird daraufhin verdichtet und in eine Rolle aus Zigarettenpapier
oder ein anderes geeignetes Verpackungsmaterial drapiert, um mit
der Papierrolle eine Zigarettenstange zu bilden, die zu Abschnitten
einheitlicher Länge
oder mehreren Einheitslängen
unterteilt wird (z. B. mittels eines herkömmlichen Abschneideverfahrens).
Die so erhaltenen Zigaretten werden der Lagerung, einer Verpackungsmaschine
oder einer Filterbestückungsmaschine
zugeführt.
Bestimmte Arten von Filterstangenabschnitten werden auf eine ähnliche
Weise produziert oder können
so produziert werden, mit der Ausnahme, dass das faserartige Material,
welches den Strom bildet, eine Substanz ist, die bestimmte, vermutlich
schädliche
Bestandteile des Tabakrauchs abfängt, wenn
es die stangenförmige
Komponente des Filtermundstücks
in der Filterzigarette bildet.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, dem Raucher eine Filterzigarette
zur Verfügung
zu stellen, die einen Filterabschnitt aufweist, der biologisch abbaubar
ist und der die Teer- und Nikotinelemente beträchtlich verringert und höhere Chloridgehalte
aufweist.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, dem Raucher eine Filterzigarette
zur Verfügung
zu stellen, die gleichzeitig billig und umweltfreundlich ist.
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Eine
wiederum andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine
auf natürlichem
Wege biologisch abbaubare Zigarette zur Verfügung zu stellen, die ein Rauchabgabeprofil
aufweist, das vergleichbar ist mit dem einer synthetischen Filterzigarette.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Befriedigung
zu gewährleisten,
die vergleichbar ist mit der einer herkömmlichen Filterzigarette ohne
tatsächlich
einen synthetischen Filter in der Zigarette zu haben.
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine biologisch abbaubare, umweltfreundliche,
kostengünstige
Filterzigarette mit verringerter Gesundheitsschädlichkeit zur Verfügung.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Dem
gemäß betrifft
die vorliegende Erfindung eine biologisch abbaubare Zigarette mit
zwei Dichten umfassend eine Tabakstange von vorgegebener Länge, die
in Zigarettenpapier eingewickelt ist, wobei der Tabakgehalt am Kippenende
einer vorgegebenen Länge
mit hoher. Dichte sowie für
die restliche Länge
bis zum Rauchende mit normaler Dichte gepackt ist.
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Der
Tabakgehalt am genannten hochdichten Ende umfasst in erster Linie
Mischungen von geschnittenen und gewalzten Stengeln (cut and rolled
stem; CRS), kann jedoch auch Mischungen von sortiertem Tabak (graded
tobacm3o), rekonstituiertem Tabak, Staub
mit Bindemitteln oder natürlichen
Materialien umfassen.
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Die
normale Dichte dieser Stangen liegt im Bereich von 225 mg/cm3 bis 280 mg/cm3,
während
die hohe Dichte dieser Stange bei mindestens 280 mg/cm3 liegt.
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Das
Längenverhältnis der
Abschnitte mit normaler und hoher Dichte dieser Tabakstange beträgt 5:1 und
wird so gestaltet, dass das erwünschte
Rauchabgabeprofil erhalten wird. Das hochdichte Ende der genannten
Zigarette wird mit porösem
Papier einer unterschiedlichen Farbe zur Identifizierung des Kippenendes der
Zigarette durch den Verwender umwickelt.
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Dem
gemäß betrifft
die vorliegende Erfindung eine biologisch abbaubare Zigarette mit
zwei Dichten umfassend ein Füllstück oder
eine Tabakstange und einen Kippenteil, die längs miteinander in einem Verhältnis von
5:1 verbunden sind, wobei die Tabakstange eine Tabakmischung ist,
die bei einem Druckabfall von 22 bis 50 mm Wassersäule in ein
Zigarettenpapier gewickelt wird, und das Kippenstück zumindest
geschnittene und gewalzte Stengelteilchen aus expandierten Fasern
einer Dichte von wenigstens 0,28 g/cm3,
die in ein poröses
Papier mit mindestens 100 mm Wassersäule gewickelt sind, umfasst.
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Ferner
wird hierin, ohne in den Ansprüchen
enthalten zu sein, ein Verfahren zur Herstellung von biologisch
abbaubaren Zigaretten mit zwei Dichten umfassend die folgenden Schritte:
Gleichförmiges Quenchen
der Feuchtigkeit, indem der Tabakblattstengel für 10 bis 20 Minuten bei 30
bis 40°C einem
herkömmlichen
Klimatisierungsverfahren ausgesetzt wird;
Durchführen des
gequenchten Stengels durch einen Klimatisierungstunnel oder durch
eine Glättungsvorrichtung
oder eine Walze, um den Stengel zu glätten;
Schneiden des Stengels
in kleine Teilchen der Größe 30 bis
180 cpi;
Schneiden der kleinen Teilchen durch einen expansionserwärmten Tunnel
bei einer Temperatur von 100 bis 103°C für einen Zeitraum von 20 bis
30 Sekunden;
Durchleiten der Teilchen durch einen Trockner
und einen Sortierer, um einen geschnittenen und gewalzten Stengel
(cut-roll stem; CRS) zu erhalten;
Abkühlen des CRS bei Raumtemperatur
durch Lagern in Roll-Befeuchterbehältern;
Verkapseln des
abgekühlten
geschnittenen und gewalzten Stengels in ein Filterwickelpapier,
um die Filterkippe zu erhalten;
Verarbeiten des Füllstückes oder
Tabakendes mit Tabak auf herkömmliche
Weise;
Anbringen des Kippenstücks auf herkömmliche
Weise, um die biologisch abbaubare Filterzigarette zu erhalten.
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Die
vorliegende Erfindung kann besser unter Hinzuziehung der beigefügten Zeichnungen
verstanden werden. Diese sind jedoch nur für Veranschaulichungszwecke
und nicht dazu gedacht, den Schutzumfang der Erfindung zu beschränken.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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Die 1 veranschaulicht eine Zigarette mit zwei
Dichten mit normal dichtem Tabak an einem Ende und hochdichtem Tabak
am anderen Ende. Das Längenverhältnis von
normaler und hoher Dichte kann so hergestellt werden, dass das erwartete
Rauchabgabeprofil erhalten wird.
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Detaillierte Beschreibung
der Erfindung:
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Die
vorliegende Erfindung gewährleistet
eine Verbesserung des Rauchabgabeprofils im Vergleich zu normalen
synthetischen Filterzigaretten, und führt auch zu einer beträchtlichen
Verringerung von Teer und Nikotin. Aufgrund des hochdichten Tabaks
am mundseitigen Ende wird auch die Durchfeuchtung des Tabaks, wenn
dieses in den Mund gesteckt wird, vermieden, ebenso der Eintritt
von losen Tabakpartikeln in den Mund.
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Die
Zigarette ist zu 100 % biologisch abbaubar und kostengünstig, da
die herkömmlichen
Maschinen verwendet werden können.
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Diese
Zigarette wird durch das hochdichte Ende geraucht und dieser hochdichte
Tabakanteil wird mit porösem
Kork-Filterpapier verschiedener Farbe zu Identifikationszwecken
ausgestattet, damit der Verbraucher erkennen kann, dass der Kippenteil
der Zigarette in den Mund zu nehmen ist.
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Hochdichte
Tabakstangen können
unter Verwendung von Tabakmaterial wie etwa geschnittenem und gewalztem
Stengel, sortiertem Tabak, rekonstituiertem Tabak und Tabakstaub
mit Bindemitteln wie auch verschiedenen Kombinationen der oben genannten
Materialien oder natürlicher
Materialien hergestellt werden.
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Die
Dichte einer derartigen Stange kann entsprechend den individuellen
Produktbedürfnissen
ausgewählt
werden. Normalerweise wird die Dichte so ausgewählt, dass sie mindestens 280 mg/cm3 beträgt. 1 zeigt, dass die Tabak- oder Füllstückstange
(1) eine in ein Zigarettenpapier, bei einem Druckabfall von 22 bis 50
mm Wassersäule
gewickelte Tabakmischung, ist. Die Füllstückstange (1) wird mit einer
Tabakmischung umfassend 75 bis 85 % Blattmaterial und 15 bis 25
% der expandierten Stengelfasern oder geschnittenen und gewalzten
Stengeln gefüllt.
Das Blattmaterial ist normal dichter Tabak von 4 bis 6 cm3/g bei einer Rate von 12,5 % ofenflüchtigen
Stoffen, vorzugsweise 5 bis 6 cm3/g bei
einer Rate von 12,5 % ofenflüchtigen
Stoffen. Der Kippenteil (2) umfassend geschnittene und gewalzte
Stengelteilchen aus expandierten Fasern einer Dichte von mindestens
0,28 g/cm3, eingewickelt in poröses Papier
von mindestens 100 mm Wassersäule.
Das expandierte Stengelmaterial hat 4 bis 7 cm3/g
bei einer Rate von 12,5 % ofenflüchtigen
Stoffen, vorzugsweise 6 bis 7 cm3/g bei
einer Rate von 12,5 % ofenflüchtigen
Stoffen. Der Druckabfall in der Tabakstange beträgt 5 bis 9 mm Wassersäule pro
mm Füllstückende,
während
der Druckabfall im Kippenende 3 bis 4 mm Wassersäule pro mm beträgt. Der
Stengelteil ist die Mittelrippe des Tabakpflanzenblatts mit einem
geringeren Nikotingehalt und einem höheren Chloridgehalt.
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Normale
und hochdichte Tabakstangen werden auf Zigarettenherstellungsmaschinen
unter Verwendung normalen Zigarettenpapiers als Umwicklung für die Stange
hergestellt. Der Stengel des Tabakblattes wird für 10 bis 20 Minuten bei 30
bis 40°C
einem herkömmlichen
Klimatisierungsverfahren unterzogen, um die Feuchtigkeit gleichmäßig zu quenchen.
Der gequenchte Stengel wird durch einen Klimatisierungstunnel oder durch
eine Glättungsvorrichtung
oder eine Walze geführt
um den Stengel zu glätten.
Der Stengel wird dann in kleine Teilchen mit einer Größe von 30
bis 180 cpi geschnitten. Die kleinen Teilchen werden durch einen
expansionserhitzten Tunnel bei einer Temperatur von 100 bis 103°C für einen
Zeitraum von 20 bis 30 Sekunden geschnitten. Die Teilchen werden
dann durch einen Trockner und einen Sortierer geleitet, um geschnittene
und gewalzte Stengel (CRS) zu erhalten. Die CRS werden bei Raumtemperatur
durch Lagern in Roll-Befeuchterbehältern abgekühlt. Die abgekühlten geschnittenen
und gewalzten Stengel werden in ein Filterwickelpapier verkapselt,
um die Filterkippe zu erhalten.
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Die
Füllstücke oder
Tabakstangen werden in der erforderlichen Länge hergestellt und anschließend einer
Montagevorrichtung zugeführt,
deren Zweck es ist, die normal und hochdichten Tabakfilterkippen
im Verhältnis
von 5:1 zusammenzusetzen.
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Die
Montagevorrichtung schneidet ferner die hochdichten Stangen in geeignete
Stücke,
normalerweise 4 bis 6 Stücke,
die „plugs" genannt werden,
jedoch sind auch andere Kombinationen möglich. Danach werden diese „plugs" mit der normalen
Tabakstange zusammengesetzt und mit dem Filterpapier geeigneter
Breite, Größe und Farbe
umwickelt. Das Filterpapier oder die Plug-Umwicklung kann entweder
normal oder relativ hochporös
sein um die erwünschten
Rauchabgabewerte zu ergeben.
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Diese
auf besondere Weise hergestellte Zigarette mit zwei Dichten kann
ein Rauchprofil liefern, das vergleichbar ist mit beliebigen anderen
herkömmlichen
Filtern, wie sich aus den Testergebnissen ergibt.
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Obwohl
besondere Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung veranschaulicht und beschrieben wurden,
sind den Fachleuten verschiedene andere Veränderungen offensichtlich und
Modifikationen können vorgenommen
werden ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, wie in den beigefügten Ansprüche definiert.
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Die
folgende Tabelle zeigt ein typisches Beispiel der Eigenschaften
des Kippenendes:
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Die
folgende Tabelle zeigt die Eigenschaften des Füllstücks oder der Tabakstange:
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Es
ist offensichtlich, dass die Feuchtigkeit und die Nikotingehalte
im Kippenende geringer sind, während
der TRS- und Chloridgehalt im Kippenende größer ist im Vergleich zum Füllstückende.
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Analytische
Tests
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Es
wurde eine Reihe von analytischen Tests durchgeführt, um den Teer- und Nikotingehalt
der filterlosen Zigaretten, Filterzigaretten und Zigaretten mit
zwei Dichten zu vergleichen. Die drei analytischen Tabellen sind
wie unten angegeben:
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Tabelle
1 umfasst drei Untertabellen, welche den Dichtetrend von filterlosen
Mikrozigaretten (Tabelle 1A), filterlosen und regulären Filterzigaretten
(Tabelle 1B) sowie Kingsizemarken (Tabelle 1C) aufzeigen.
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Die
Tabellen 1A, 1B und 1C zeigen die vergleichbare Tabakdichte, die
in verschiedenen Zigarettenmarken mit einer Standardlänge von
59 mm vorliegt. Die Daten sind für
zwei Jahre, d. h. für
die Jahre 2000 und 2001 genommen. Die Werte zeigen, dass die durchschnittliche
Dichte von Tabak bei filterlosen Mikromarken (Tabelle 1A), Filtermarken
(Tabelle 1B) und den Kingsizemarken (Tabelle 1C) zwischen 232 mg/cm3 und 264 mg/cm3 liegen.
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Die
Tabelle 2 umfasst die analytischen Daten, die einen Vergleich von
Teer und Nikotin in den filterlosen und Zigaretten mit zwei Dichten
zeigen. Die analytischen Daten zeigen, dass die Zigaretten mit zwei
Dichten geringere Werte an Teer und Nikotin aufweisen, im Vergleich
zu den filterlosen Zigaretten gleicher Länge.
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Die
Tabelle 3 zeigt den Vergleich der bei herkömmlichen Filterzigaretten,
der bei den Zigaretten mit zwei Dichten gemäß der vorliegenden Erfindung
und der bei filterlosen Zigaretten erhaltenen Teer- und Nikotinausbeute.
Die Tabelle zeigt, dass die Qualität der Rauchabgabe der Zigarette
mit zwei Dichten vergleichbar mit der der Filterzigarette ist. Der
Teergehalt des Rauchs aus der Zigarette mit zwei Dichten mit einem
Umfang von 24,44 mm ist geringfügig
höher als
der Teergehalt der Filterzigarette mit einem Umfang von 24,46 mm.
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