DE7540983U - Zigarettenfilter - Google Patents

Description

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Es sind verschiedene Arten von Zigarettenfiltern "bekannt, die verschiedene, im Rauch enthaltene und während des Rauchens gebildete Stoffe zurückhalten sollen. Beispielsweise sind Filter aus Material wie Celluloseacetatfäden in der Lage, Feststoffteilchen zurückzuhalten. Solche Filter erfordern jedoch seitens des Rauchers eine stärkere Zug- oder Inhalationskraft, um den Rauch durch das Filter zu saugen. Daher ist in der Praxis die Menge an Feststoffteilchen, die durch das Filter zurückgehalten werden können, begrenzt, weil der Druckabfall über die Länge J des Filters für den Raucher annehmbar bleiben muß.

Es ist ferner bekannt, den Rauchstrom mit Luft zu verdünnen, um die Feststoffmenge, die vom Raucher bei jedem Zug eingesogen wird, zu verringern und gleichzeitig den Rauchgeschmack zu erhalten; vgl. US-PS 3 24-2 925. Bei einigen Ausführungsformen » wird eine größere oder kleinere Menge des Rauchs auch um das Filter herumgeführt und dann vom Raucher eingesogen. In einigen * Fällen sind die Filter mit Durchlässen versehen, durch die der ungefilterte Rauch direkt eingesogen wird. Die Durchlässe sind im allgemeinen im Filter selbst vorgesehen und das Filtermaterial läßt sich mit der Hand zusammendrücken, um die Größe der Durchlässe und damit die Menge des eingesogenen ungefilterten Rauchs zu verringern; vgl. US-PS 3 27Ο 750.

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Einer der Gründe für die Verwendung von Filtern mit Durchlässen bestand darin, daß ein Teil des Rauchs in konzentrierter und ungefilterter Form eingesogen werden sollte. Man war nämlich der Auffassung, daß die Einwirkung des konzentrierten Rauchs auf die Zunge und die Geschmacksknospen den Rauchgeschmack erhöhen, wodurch die zur Erzielung eines bestimmten Geschmacksstandards erforderliche eingesogene Rauchmenge verringert wird. Da die eingesogene Rauchmenge geringer ist, verringert sich auch gleichzeitig die Menge der dabei eingesogenen Feststoffteilchen. Dieses Prinzip wird bei dem Filter gemäß der US-PS 3 860 011 genutzt. Bei diesem Filter wird ein nichtverformbares, starres Röhrchen in der Mitte einer zylindrisehen Schicht des Filtermaterials, z.B. aus Celluloseacetatfäden , angeordnet·,· so daß der Raucher einen unverdünnten und ungefilterten Rauchstrom mit hoher Geschwindigkeit einsaugt. Obwohl die eingesaugte Rauchmenge verringert ist, bewirkt die Intensität des Rauchs, daß für den Raucher der Geschmack der Zigarette erhöht wird. Der Rauch wird

mit gleichzeitig eingesogener Luft aus der Umgebung verdünnt. Es wurde jedoch festgestellt, daß der aus dem Röhrchen strömende Rauch zu konzentriert ist und auf eine zu kleine Fläche der Zunge auftrifft. Dies führt dazu, daß der Rauch bei den letzten Zü- - ' gen. zu heiß wir"d, wenn sich der Glimmkegel der Zigarette der ' Ansaugseite des Röhrchens nähert. Außerdem läßt sich das Röhrchen nur schwer in dem Filter zentrieren, wodurch das

Aussehen des Filters beeinträchtigt wird. 35

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, sin Zigarett zur Verfügung zu stellen, das leicht herstellbar ist, sich, durch, eine sehr gute FiIt er wirkung auszeichnet, einen Innerhalb des Filtermaterials zentrierten Eauchdurchlaß mit geringer Filter-

wirkung auf v/eist, so daß der Raucher einen konzentrierten' Rauchs tr 02a
/einatmet und sich die Menge des Rauchs genau regulieren läßt, wodurch gleichzeitig der Geschmack der Zigarette ein Eöchst-saß erreicht.

Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst.

Die Erfindung betrifft somit den in den Ansprüchen gekennzeichneten Gegenstand.

Das erfindungsgemäße Filter v.'ird mit der Zigarettentaoaksäule mittels einer zylindrischen äußeren Umhüllung aus Papier (i-iindstückpapier) verbunden. Das filter besteht aus zwei konzentrischen zylindrischen Schichten aus kompaktem !Filtermaterial, die mit perforiertem oder von ilatur aus porösem Belagpapi^r umhüllt sind. Der innere Zylinder stellt einen Rauchdurchlaß dar, des- · sen Durchmesser über die ganze Pilterläng-s konstant ist. Dar Zugwiderstand bzv*. die Struktur'des inneren !Filtermaterials sr-

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möglichen es, daß "der Sauchstrom nur / Mi.gefiltert eingesogen.

wird, "wobei jedoch die Eauchstroaverteilung ausreichend turbulent ist, daß Temperatur und Konzentration des Kauchstroias verringert werden. Das innere, zylindrische filtermaterial ist von einer äußeren, konzentrischen Filtermaterialschicht uageben. Das Belagpapier ist enweder von üatur aus porös oder mit zahlreichen Perforationen versehen, von denen einige deckungsgleich mit Perforationen im Kundstückpapier sind. Die Anzahl und die

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Größe der Perforationen im KundstUckpapier bestimmen den Strömungsweg der Luft durch das K-andstückpapier und die Filtermaterial schichten. Der Zugwiderstand dieses Strömungswegas wird, auf den des Hauchdurchlasses abgestiiniat, so daß bei- einen gega'osnen f Zugvolumen die gewünschte Menge an Rauch, und Luft eingesogen ·[ wird. i?

Dementsprechend ermöglicht es das Zigarettsnfilter der Erfindung I durch den geringen Zugwiderstand des Filterkerns, daß ein kon~. 1 zentrierter Hauchstrom eingesogen wird, der durch Luftzufuhr von f auSön verdünnt wird, so daß er nur eine geringe Menge an 5-est- |; stoffteilchen enthält und einen hohen Geschnackswert aufweist. 1

Die für das Filter der Erfindung eingesetzten Filtermaterialien | können beliebig gewählt werden, vorzugsweise werden jedoch FiI- | termaterialien auf Cellulosebasis, insbesondere Celluloseacetat- | fäden, für beide Filterschichten verwendet. Beispiele für derartige Materialien sind in den Firmenschriften WSP 2.1, WSP 3, WSP 3.1 und WSP 6.1 der Celanese Corp. beschrieben.

■ Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. j

Fig. 1 ist eine Ansicht, teilweise im Längsschnitt, einer Ziga- ; rette mit dem fertigen Filter. \

-Fig. 2 ist eine Querschnittansicht des Filters von Fig. 1.

Die Fig. 1 und 2 zeigen ein Zigarettenfilter 39, das aus einem ,:

ι· Filterstab hergestellt wurde und aus einem inneren zylindrischen :

Kern 35 aus grobem Fadenmaterial besteht, der von einer ring- |

förmigen Schicht 36 eines kompakten Filtermaterials, einer |

)( Umhüllung aus perforiertem Belagpapier 40 und einer äußeren :,;

Umhüllung aus Mundstückpapier 41 umgeben ist. Das Filter 39 ;

wird auf übliche Weise mittels des Mundstückpapiers 41 mit dem I'

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Tabakstrang 42 zu einer Zigarette verbunden. Die äußere Umhüllung 41 ist etwa im Mittelabschnitt des Filters 39 mit einem Ring von Perforationen 43 versehen. Die Anzahl der Perforationen 43 und die Anzahl der Reihen hängt von der gewünschten Menge an Luft ab, die mit jedem Zug eingesogen werden soll.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist der innere zylindrische Kern 35 konzentrisch zur Achse des Filters 39 angeordnet und bildet einen Durchlaß, der praktisch den gesamten Rauch hindurchläßt.

Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß bei normalem Zugvolumen der Rauchstrom in und durch die beiden konzentrischen Schichten 35 und 36 und der Luftstrom durch die Perforationen 43 im Mundstückpapier 41 proportional zum Zugwiderständ der beiden Filterschichten ist.

Pa der Zugwiderstand der äußeren ringförmigen Schicht 56 relativ hoch ist, läßt diese praktisch keinen Rauch durch.

Wegen des geringen Druckabfalls des Kerns 35 wird der im Glimm- · kegel bei jedem Zug entstehende Rauch hauptsächlich durch diese innere Schicht eingesogen. Dieser Rauch ist nahezu ungefiltert und daher verhältnismäßig stark konzentriert und gelangt mit relativ hoher Geschwindigkeit in, den Hund. Zwar ist die Menge des eingesogenen Rauchs im Vergleich zu normalen Filterziga- . retten verringert, jedoch empfindet der Raucher aufgrund der vorgenannten Tatsachen- den Geschmack der Zigarette als besser. , '■■

Der Anteil des eingesogenen Rauchs,.der in die äußere, ringförmige Schicht 36 des Filters strömt, wird nicht direkt eingesogen, sondern strömt in Richtung zur inneren FiIterschicht 35. Dies ist einerseits auf den geringeren Druckabfall der inneren Schicht 35 des Filters und andererseits auf den laminaren Strom der durch die Perforationen 43 eingesogenen Luft zurückzuführen. Dieser laminare Luftstrom verdichtet. den Rauchstroa. in der. inneren Schicht 35 und bildet einen Ring um diesen. Überraschendervxeise mischt sich die Luft mit dem Rauch nur wenig, bevor dieser in den Mund des Rauchers gelangt. Dadurch hat der Raucher den Sindruck eines besseren Geschmacks des Rauchs, wohingegen bei herkömmlichen Filterzigaretten mit perforiertem !handstück, bei denen der Rauch innerhalb des Filters mit Luft verdünnt wird, der Rauch schon stark vorverdünnt ist, eile er in den Hund des Rauchers gelangt. Offenbar bildet die durch die Perforationen 43 eingesogene Luft sine ringförmige Zone laminarer Strömung inner-

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halo der äußeren Schicht 36 und im äußeren Bereich, der inneren Schicht 35 und "begrenzt im wesentlichen den Strömungsweg des Rauchs, auf die innere Schicht 35. Versuche und Berechnungen ha-

" ben diese wirkung 'bestätigt. Zu.nächst schlägt sich der Rauch am

ν ■ . gesamten Querschnitt der dem Tahafc zugewandten Seite des filters nieder, von den Perforationen an in Strömungsrichtung erfolgt jedoch die "Abscheidung der Rauchpartikel im wesentlichen nur an "

\.. der inneren Schicht 36 aus grobem Filtermaterial.

Die Menge der eingesogenen Luft hängt von der Anzahl der Perfo-

!"■ rationen im Hundstückpapier und der Porosität des Belagpapiers I'' ab- Die Menge der von außen- eingesogenen Luft beträgt etwa I5 *>i£

ν- etwa 60%, vorzugsweise etwa 25 bis etwa "55% und insbesondere etwc 35 bis etwa 4-5%, bezogen' auf das Gesamtzugvolumen.

Die Menge und die Geschwindigkeit des Rauchstroms und des Luft-Stroms hängen von den jeweiligen Zugwiderständen der beiden FiI-terschichten bzw. der Anzahl der Perforationen ab. Durch Auswahl geeigneter Kombinationen dieser Variablen kann die Rauchausbeute der Zigarette über einen weiten Bereich variiert werden.'

Zur Herstellung der erfindungsgemaßen Zigarettenfilter läßt sich jedes herkömmliche !Filtermaterial verwenden, vora\i.sgesetzt, daß die innere Pilterschicht einen geringeren Druckabfall aufweist als die ä\ißere Schicht. Vorzugsweise bestehen beide Schichten aus Celluloseacetat^adensträngen. Der zur Herstellung der innere: Schicht verwendete Celluloseacetatstrang soll aus gröberen Fäden bestehen, so daß diese Schicht nur einen geringen Zugwider-

stand aufweist, eine verhältnismäßig geringe Filterwirkung besitz t und den aus dem Filter austretenden Rauchstrom. nur in

geringem NaSe -verteil t. Dadurch, trifft der Rauchstrom auf eine ., größere Fläche der Zunge auf_s so daß der Bachteil des Filters | gemäß der US-PS 3 860 011, nämlich der zu starken Konzentration , des Rauch.stroms, vermieden wird, andererseits diese Fläche je- .. doch, nicht in einem Maße vergrößert wird, daß das Hauptkennzeichen des Filters der Erfindung verloren gellt, nämlich,· daß z.B. die Zigaretten trotzdem einen viel stärker konzentrierten Rauchstrom aufweisen als normale Filterzigaretten, Beispiele für er- -. findungsgemäß für die innere Filterschicht geeignete Cellulose-■ acetat.fäden sind Fäden, mit einem Sinzeltiter von mindestens 6 \ den. und einem Gesamttiter,des Fadenbündels /von etwa 10 000 bis etv/a 50 000 den. Bevorzugt v/erden Celluloseacetatfäden. einem Einzeltiter von etwa 7 bis etwa 9 den und einem Gesamttiter des Fadenbündels von höchstens 25 000 den ,. wobei die Untergrenze des Gesamttiters durch die Herstellungsmöglic.hlceiten bestimmt wird. ■

Das Celluloseacetatfadeiibündel für die äußere Filterschicht xveist einen höheren Zugwiderstand als das für die innere Schicht auf, Beispiele für erfindungsgemäS für die äußere Filterschicht geeignete Celluloseacetatfadanbündel sind solche mit einen Einzel tit er von etwa 1 bis etwa 5 den. und einem Gesamttiter des Fadenbündels von 10 000 bis 50 000 den - Vorzugsweise werden CeI-luloseacetatfadenbündel mit einem Einzeltiter von etwa 2 bis etwa 4 den und einem Gesainttiter des Fadenbündels von etwa 35 000 bis etwa -V? 000 den verwendet. Der Sinzeltiter der Fäden der

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inneren Schicht soll etwa das 1,5- "bis 5fache, vorzugsweise das etwa 2- bis 4-fache des Einzeltiters der Fäden der äußeren Schicht betragen. Diese Verhältnisse gelten für die meisten der verwendeten Fäden, vorausgesetzt, der Gesamttiter liegt im. Bereich von etwa 10 000 Ms 50 000 den.

Erfindungsgemäß für die innere Filterschicht besonders geeignet sind praktisch vollständig entkräuselte Celluloseacetatfäden.. Für die erfindungsgemäßen Zigarettenfilter können für die innere Schicht Celluloseacetat fäden, die zu 95 bis 70^₇. Vorzugsv/eise zu 90 bis 75%, entkräuselt sind, und für die äußere Schicht gekräuselte . Celluloseacetatfäden verwendet werden. Der Entkräuselungsgrad hängt davon ab, inwieweit die Stränge ausgestreckt und entkräuselt wurden und wie stark die Stränge während der Herstellung der Filterstäbe gespannt v/erden,.

Die innere Schicht 35 des Filtermaterial kann jede beliebige geometrische Form aufweisen, ist jedoch vorzugsweise zylindrisch und weist über ihre gesamte Länge den gleichen Durchmesser auf (vgl. Fig. V und 2). Vorzugsweise beträgt der Durchmesser der inneren Schicht 35 höchstens die Hälfte des Filterdurchisessers, d.h. die Querschnittsfläche der inneren Schicht beträgt vorzugsweise inniger als etwa 25% der Ge samt quer schnitt sf lache des Filters. In der Praxis hat sich ein Durchmesser der inneren Schicht 35 von etwa 1 bis 5 um, vorzugsweise etwa 3 bis 4- mm, als geeignet erwiesen.

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Es wurden 126 mm lange. . "Filterstäbe mit .' . einem umfang von 2'!-,S mm in einer Produktionsanlage mit einer Leistimg von et v/a 500 bis 600 Zigaretten/min hergestellt, wobei-Celluloseacetatf äden. mit einem Einzeltiter von 2,8 den 'und

einem Gesamttiter des Fadenbündels von 38 000 den für die äußere .Fil-Zt er schicht und Celluloseacetatf äden mit einem Sinzeltiter von 8,0 den und einem Gesamttiter des Faderbündels von 20 000 den, für die innere Filterschicht verwendet wurden.

Die gleiche Leistung wie oben wurde bei Verwendung der nachstehend aif geführt en Celluloseacetatf äden für die äußere Filterschicht erzielt, wobei jeweils Celluloseacetatf äden mit einem Einzeltiter von 8,0 den. und einem Gesamttiter des Fadenbündels von 20 000 den. für die innere Filter schicht verwendet wurden.

Probe Innere Schicht . Äußere Schicht

Einzeltiter/Gesamttiter, den- Einzeltiter/G-esaiattiter,ä

A 8,0 / 20 000 1,8 / 38 000.

B 8,0 / 20 000 3,3/^0 000

C 8,0 / 20 000 ■ 5,0 / 30 000

Unter Verwendung der vorstehend genannten Filterstäbe wurden vier 85 mm lange Probezigaretten, mit einer Länge des Filterabschnitts von 21 ram, . hergestellt; der Rauch wurde nach üblichen Methoden analysiert. In Tabelle I sind typische Ergebnisse zusammengefaßt, die sich mit den erfindungsgemäßen Filtern erzielen lassen. Die Ergebnisse für die Durchgangsverringerung wurden im Vergleich mit Zigaretten ohne Filter errechnet.

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1.4 *- :

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Tabelle I

Probe	1	000	9	2	000	3 .	000	4
Äuiiere Schient, Einseltiter/Ge sarat- titer, den	1,8/38	000	2	2,3/38	000	3 j 5AO	000	5,0/30 ooo
Innere Schient Einzeltiter/Gesamt- titer, den	8,0/20		8,0/20	8	8,0/20	7	3,0/20 000
Druckabfall des Titers, cm ,KpO '	9,	Λ	7,		7,
Luft, %	*3,	80	44-		36		nicht be stimmt'
Durcngang, mg				9 O)*		3
nicotinfreie, trockene Peststoffe	10,	7	10, (11,	83 #	-11,	77	12,7 .
Hieοtin	o,	5	(S;		o,		. 0,92
Durchgangsverrin- gerung, %			1 7)*'		7
nicotinfreie, trockene Feststoffe	65,	63, (62,	7 1)*	61,	3	57?o
Nicotin	51,	^9, (55,	53,	44,2

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V/i ederho lung

Bsi einem Vergleich der Menge des im Rauchstrom entstehenden cotins "bei einer filterfreien Zigarette, einer Filterzigarette ohne Perforationen im Filter und einer Filterzigarette mit Perforationen im Filter gemäß der. Erfindung wurde festgestellt, daßf die Perforationen im Filter die Durchgangsmenge des Hicotins um f 9j1% reduzieren. Die bei diesem Versuch verwendeten Zigaretten waren die gleichen wie "bei Probe 2 in Tabelle I.

Versuche haben gezeigt, daß die Verwendung der erfindungsgemäßenV Filter bei Zigaretten es ermöglicht, für den inneren. Rauchdurchlaß Celluloseacetatfäden zu verwenden, deren FiIterIeistung ϊ

den gegenwärtig handelsüblichen Zigaretten mit kräftigem Ge- |_: schmack und hohem Durchgang von Feststoffen im Rauch (Nicotin \ uüd nicotinfreie trockene Feststoffe, etwa 40/£) nahezu gleich- >:· kommt, wobei aber dennoch bei kräftigem Geschmack der Zigarette f

I nur geringe Mengen an Feststoffen inhaliert werden. Ein !Filter \ mit einem inneren Sauchdurchlaß von geringer

kiing und mit geringem Zugwiderstand, der Jedoch die ITachteile j

des Filters gemäß US-P3 3 860 011 nicht aufweist, ist daher |

wünschenswert. . -;

Die Zigaretten wurden unter Veri-zendung von üblichen, mit Alkalicitraten als Glinutc-Mittel bahandeltera Zigarettenpapier (FlachspaiDier·) mit einer Greiner-Porosität von 20 sek hergestellt. Die innere Fi It er schicht war zu etwa SO % entkräuselt mid die Fäden. ; wiesen einen Ernzeltitor von 8,0 den und einen Gesaattiter von .■ 20 000 den auf. . .

Claims (10)

1. vossius - vossius . VrIιt-TL:·'täHjchner ■ heunemann

   SIEBERTSTRASSE4 · 8OOO MÜNCHEN 86 . PHONE: (OS9) 474O7B CABLE! BENZOUPATENT MÖNCHEN .TELEX 5-29 453 VOP AT D

   G 75 40 983. 5 (He/kä) 1 1, JUÜ 1979

   Case: 235

   LIGGETT & MYERS INCORPORATED.
   Durham, N.C., V.St.A.

   " Zigarettenfilter "

   Priorität: 30. Oktober 1975, V.St.Α., Nr. 627 168

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   Schutzansprüche 1. Zigarettenfilter, gekennzeichnet durch

   eine innere zylindrische Filterschicht (35) aus grobem Filtermaterial mit geringem Zugwiderstand, einer äußeren, konzentrischen Filterschicht (36) aus dicht gepacktem Filtermaterial, deren Zugwiderstand größer ist als der der inneren 25

   Filterschicht (35)» so daß durch diese im Verhältnis eine größere Rauchmenge strömt, ein zylindrisches, luftdurchlässiges Belagpapier (4-0) als IMhüllung der beiden Filtersehichten, eine v/eitere Umhüllung aus Mundstückpapier (41), die mit einer Anzahl von Perforationen (43) versehen ist, so daß Luft von außen über das Belagpapier in die äußere Filterschicht (36) dringen kann und die Perforationen (43) und die äußere Filterschicht (36) einen Strömungsweg definieren, dessen Zugwiderstand auf den der inneren Filterschicht (35) so

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   abgestimmt ist, daß . , -J₃₆Jl einem gegebenen Zugvolumen gleichzeitig eine bestimmte Menge Luft und schwach gefilterter ' -

   Rauch eingesogen werden.
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2. 2. Zigarettenfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
   daß die Querschnittsfläche der inneren Filterschicht (35)

   höchstens 25% der Gesamtquerschnittsflache des Filters be-10

   trägt.
3. 3. Zigarettenfilter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die innere und/oder die äußere Filterschicht (35,36) aus Celluloseacetatfäd.en . besteht.

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4. 4. Zigarettenfilter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichne daß das Volumen der über die Perforationen (43) im Mundstück- · papier (41) einströmenden Luft etwa 15 bis etwa 60% des Gesamtvolumens beträgt.
5. 5. Zigarettenfilter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, da£ das Fadenmaterial der äußeren Filterschicht (36) einen Ge samttiter von etwa 10 000 bis etwa 50 000 den. und einen Einzeltiter von etwa 1 bis etwa 5 der.: aufweist.
6. 6. Zigarettenfilter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daj das Fadenmaterial der äußeren Filterschicht (36) einen G samttiter von etwa 35 000 bis 45 000 den."und einen Einzelti ter von etwa 2 bis etwa 4 den aufweist.

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7. 7· Zigarettenfilter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das '. Fadenmaterial ■"· der inneren Filter schicht (35) einen Gesamttiter von etwa 10 000 "bis etwa 50 000 den.'und einen Einzeltiter von etwa 7 "bis etwa 9 den aufweist.
8. 8. Zigarettenfilter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Fadenmaterial der inneren Pilterschicht (35) einen Gesamttiter von etwa 15 000 bis etwa 25 000 den auf v/eist.
9. 9. Zigarettenfilter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß , die Fäden· der inneren Filter schicht (35) im Vergleich zu den

   'Fäden der äußeren Filterschicht (36) im wesentlichen voll- : ständig entkräuselt sind.
10. 10. Zigarettenfilter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden der inneren FiIt er schicht (35) etwa 5 bis 25 % ' '■ ihres ursprünglichen Krauselungsgrades aufweisen.- i