EP0217743A1 - Zigarettenfiltereinheit und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents
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- EP0217743A1 EP0217743A1 EP86810378A EP86810378A EP0217743A1 EP 0217743 A1 EP0217743 A1 EP 0217743A1 EP 86810378 A EP86810378 A EP 86810378A EP 86810378 A EP86810378 A EP 86810378A EP 0217743 A1 EP0217743 A1 EP 0217743A1
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- A24D—CIGARS; CIGARETTES; TOBACCO SMOKE FILTERS; MOUTHPIECES FOR CIGARS OR CIGARETTES; MANUFACTURE OF TOBACCO SMOKE FILTERS OR MOUTHPIECES
- A24D3/00—Tobacco smoke filters, e.g. filter-tips, filtering inserts; Filters specially adapted for simulated smoking devices; Mouthpieces for cigars or cigarettes
- A24D3/02—Manufacture of tobacco smoke filters
- A24D3/0275—Manufacture of tobacco smoke filters for filters with special features
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- A24D3/04—Tobacco smoke filters characterised by their shape or structure
Definitions
- the invention relates to a cigarette filter unit within which sections of different designs are arranged alternately in succession and surrounded by an enveloping strip, and to a method for producing this cigarette filter unit.
- the object of the present invention is to provide a cigarette filter unit which, in combination with a tobacco part attached to it, does not have these disadvantages or only has them to a much lesser extent when the latter is smoked, i.e. with the aid of which a more constant or even decreasing amount of condensate per train of the smoker the filter cigarette is reached.
- this object is achieved according to the invention in that between two filter elements which are axially aligned with one another elements in the flow cross-section of the filter unit, at least one partition having at least two areas with different porosity and consisting of smoke, preferably filtering material, is arranged.
- a partition is arranged, which extends transversely to the flow direction of the filter unit, is provided with at least two areas with different porosity, and consists of material that filters tobacco smoke. Further advantageous developments of this training are the subject of claims 13 to 15.
- the present invention furthermore relates to a method for producing a cigarette filter unit according to the invention, which is characterized in that a sequence of filter elements which are uniformly spaced from one another is enveloped over part of their circumference by means of at least one continuously supplied first porous enveloping strip and connected to this first enveloping strip, then completely covers the remaining uncovered surface area of the strand formed in this way by means of at least one continuously supplied second envelope strip, which has a different porosity than the first envelope strip, and connects the latter along its two side edges to the first envelope strip, then the tube formed in this way by the two envelope strips at least one point between two filter elements completely constricted or clamped together, the clamping point glued, and the d formed rod-shaped unit containing the spaced-apart filter elements completely encased by means of at least one wrapping strip.
- the filter elements 1 consisting of cellulose or acetate are moved forward in a known manner in the direction of arrow 2 by means of a conventional transport and spacing device, not shown, which aligns the filter elements 1 alternately axially with one another moved and at the same distance from brought each other.
- the uniformly spaced and axially aligned filter elements 1 are continuously fed to a likewise continuously supplied porous envelope strip 3, placed thereon and guided in the lateral direction through guide parts, not shown, and synchronously through a likewise not shown, arranged above the envelope strip 3 this circumferential pressure band held in their relative position to each other and moved forward together with the enveloping strip 3.
- the envelope strip 3 is on its side facing the filter elements 1 with a heat-softenable adhesive, which e.g. was previously applied to the enveloping strip 3 by means of an adhesive application device 4 in strips 5 and 6, so that it is possible to attach the individual filter elements 1 to the enveloping strip 3 immediately after their transfer to the enveloping strip 3 with the aid of a heating element (FIG. 1, Place A) and thus a relative shift against each other, i.e. a change in their distance from each other, is impossible (Fig. 2).
- the wider adhesive strips 5 are used to attach the filter elements 1 to the enveloping strip 3 and the narrower adhesive strips 6 are used to fix the constriction (FIG. 1, point D) of the sheathing tube 7 that will occur later.
- the wrapping strip 3 After the individual filter elements 1 have been attached to the porous wrapping strip 3, the latter is passed onto an endless conveyor belt and then these parts come together into a two-part shaping unit (not shown) (FIG. 1, point B), where the wrapping strip 3 bis- during its forward movement. is placed on a slot 8 of approximately 4 to 6 mm around the filter elements 1 having a circumference of 25 mm.
- This structure is then transported tape to completely glue the envelope strip 3 to the filter elements 1 and to precisely fix the filter diameter first under a second heating element covering the upper half of the strand and immediately thereafter under a second cooling element also covering the upper half of the strand, as for example from the DE-PS.25 55 129 is best known.
- a closure strip 9 which has a substantially greater porosity than the enveloping strip 3 and whose width is slightly larger than the width of the slot 8, is fed in, placed over the slot 8 (FIG. 1, point C) and by means of a heatable one Element glued to the exposed surface of the filter elements 1 and the side edges of the enveloping strip 3 by softening the thermoplastic coating of the sealing strip 9.
- the strand provided with the heated closure strip 9 is passed under a water-cooled cooling part, where the softened thermoplastic coating of the closure strip 9 solidifies.
- a clamping arrangement 10 (FIG. 1, point D), where the encasing tube formed from the two strips 3 and 9 is spaced between two successive and spaced apart Filter elements 1, as can be seen in particular from FIGS. 4 and 5, are pressed together and constricted, so that two cone-shaped tube sections 11 and 12 are formed, the cone surface of which are two regions of different porosity, corresponding to the two strips 3 and ' 9 , having.
- the clamping jaws of the clamping arrangement 10 are designed to be heated, so that the clamping points 13 of the tube 3,9 fi be fixed.
- the rod-shaped unit formed in this way which contains the spaced-apart filter elements 1 and the constricted tube sections, is then completely encased in a known manner by means of a porous or non-porous encapsulation strip 14 (FIG. 1, point E; FIG. 4), the latter glued and so continuously formed strand is fed to a separating device, where it is divided such that the length of each filter rod is, as usual, four or six times the length of a single filter intended for a cigarette (FIG. 6).
- the ring formed between the two tapered tube sections 11 and 12 and the wrapping strip 14 shaped chamber 15 can, for example, as known from DE-PS 25 55 129, be filled with free-flowing filter material.
- the reinforcing ribs 17 (FIGS. 5 and 7a) which are formed at the same time when the pipe 3,9 is constricted by means of the clamping arrangement 10 form an advantageous reinforcement of the strand thus formed for its further processing and for the finished filter.
- FIG. 7b shows a section through a finished filter according to FIG. 6.
- FIGS. 8a and 9a two other constriction variants are shown in perspective analogous to FIG. 7a, and in FIGS. 8b and 9b the sections through the corresponding finished filter units, analogous to FIG. 7b.
- FIG. 10 and 11 show two further constriction variants, in which the constriction according to FIG. 10a or 11a is carried out directly adjacent to the end face of one of the filter elements 1, so that a filter length L is only ever one through the pipe 3,9 formed conical chamber 12 ', whereas the embodiment shown in Fig. 5 has two such chambers 11,12.
- a spacing element 18 is arranged between the spaced-apart filter elements 1, lying against the mutually facing end faces of the latter, which is shown in perspective on an enlarged scale in FIG. 13.
- the gas-impermeable spacer element 18 is provided over part of its length with an annular fastening region 19 whose diameter F is less than the inner diameter G of the outer casing 14 and the casing tube 3,9 sealingly connected to the entire circumference of this fastening area 19. Furthermore, the spacing element 18 is provided with its support ribs 21 extending in the radial direction in order to center it in the interior of the casing tube 3, 9 and at the same time to form flow channels 20.
- the sheathing tube is formed from a single porous strip, and that the spacer 18 is made of gas-permeable material and the flow resistance of the latter is different from that of the material of the sheathing tube 3. If the flow resistance If the latter was lower than that of the spacer element 18, then the smoke to be filtered first flows from the tobacco-side filter element 1 via the frustoconical jacket surface 11 from the inside to the outside into the annular space 15 and from there via the frustoconical jacket surface 12 from the outside to the inside and then through the mouth-side filter element 1. With increasing blockage of the frustoconical jacket surfaces 11 and 12 by flue gas components filtered out, the flue gas stream to be filtered runs more and more through the spacer element 18, which has a higher flow resistance.
- the spacing element 18 is made of gas-impermeable material, it is provided in its longitudinal direction with one or more very thin passage bores 22 with a diameter of approximately 1/100 mm diameter.
- a partition wall 23 which extends transversely to the flow direction of the filter unit, is clamped between two successive filter elements 1 and is provided with two areas with different porosity and made of material that filters tobacco smoke.
- the partition 23 is formed by a paper tape 24 which has two regions 25 and 26 of different porosity running parallel to one another in its longitudinal direction or is composed of two different strips.
- the paper tape 24 formed in this way is, as can be seen in particular from FIGS. 16 and 17, alternately first along the outer side 27 of the one filter element 1, then across the end face 28 thereof, and then send placed along the opposite outside 29 of the subsequent filter element 1, then pulled the whole thing through a calibration opening 30 and then completely covered and glued by means of a wrapping strip 14.
- the strand thus formed is fed to a separating device, as in the previously described embodiments, where it is divided in such a way that the length of each filter structure is four or six times the length of a single filter intended for a cigarette.
- the length of a single filter can be, for example, L, 2L, 3L, etc.
- the strip 24 in only one porosity, but when using such a strip it is not possible to keep the flow resistance in the filter approximately constant when smoking a part of the tobacco connected to the latter.
- FIGS. 18 and 19 each show a top view of a detail from two different fabric tapes that can be used to form the one partition wall area and are made of polymer threads, that is to say in FIGS. 1 to 4 and 14, e.g. the closure strip 9 and in FIGS. 15 to 17 the strip 25 consist of such a fabric tape.
- the fabric tape 9 'used for example in FIG. 1 to form a partition wall area 9 and shown in FIG. 18 is not intended in the finished cigarette filter unit to: Filter out aerosols from a flue gas stream flowing through them.
- the filtering capacity of the fabric belt 9 'for the particular phase of the flue gas stream flowing through is measurable, but in practice it is rather negligible; the fabric band part 9 primarily performs the function of a switching element on the finished filter.
- the thickness of the fabric band 9 'must be very small, so that the first partition area formed therefrom causes a relatively small initial flow resistance when the finished filter is used.
- the effect of the fabric 9 'forming the first partition area 9 is such that when a flue gas aerosol flows through the latter, a very small proportion of the aerosol particles remain adhered to the fabric 9', but this proportion is sufficiently large to be noticeable Reduction of the free cross sections of the fabric band openings and thereby a strong increase in the flow resistance caused by the fabric 9 'loaded in this way.
- the fabric 9 'must not consist of a material in which the spatial distribution of the flue gas passage openings as well as their passage cross sections and cross-sectional shapes is random.
- Ventilation openings 32 are provided, seen in the flow direction T of the filter unit, after the partition walls 11 and 12 between the inside and the outside of the filter unit.
- the latter are provided in such a number and with such cross sections that, for example, an initial dilution of 50% of the tobacco smoke extracted from the tobacco part 33 is achieved.
- a provided with a such as seen in FIG 20 cigarette filter cigarette smoke then flows in the first train of the smoker in this inflamed Z igarette the tobacco smoke stream with a relatively small, by the fabric strip 9 of the partition walls 11 and 12 caused initial pressure drop of, for example, 30 mm WS through these fabric sections, whereby aerosol particles in tobacco smoke adhere to these fabric sections of the partition walls 11 and 12, and increasingly reduce the free cross section of the individual fabric openings through which smoke travels on the suction side of the filter unit, and thus the through Tissue sections of the partition walls 11 and 12 increasingly increase the pressure drop caused, so that, seen over the period of smoking of the tobacco part 33, with increasing blockage of the tissue sections through which smoke flows through smoke aerosol particles, the smoke sucked in by the smoker increases via the ventilation openings 32 more and more air is added.
- the enveloping strip 3 used in the exemplary embodiment shown in FIG. 20 can consist of air-permeable material or of material that is practically air-impermeable for the smoker.
- the partition walls 11 and 12 must in any case be provided with a plurality of overflow openings 31.
- the cross sections of the latter are to be dimensioned such that they are at least ten times larger than the largest openings of the fabric section 9 'forming the second partition area. Such a design allows the maintenance of a minimal flue gas flow even when the tissue areas 9 are almost or completely blocked.
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- Cigarettes, Filters, And Manufacturing Of Filters (AREA)
Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine Zigarettenfiltereinheit, innerhalb welcher Abschnitte unterschiedlicher Ausbildung alternierend aufeinanderfolgend angeordnet und von einem Hüllstreifen umgeben sind, sowie ein Verfahren zur Herstellung dieser Zigarettenfiltereinheit.
- Beim Abrauchen einer ohne ein Zigarettenfilter, mit oder ohne Ventilation, und/oder mit einem konventionellen Zigarettenfilter versehenen Zigarette nimmt der Kondensatgehalt während dem Abrauchen derselben im durch das saugseitige Zigarettenende in den Mund des Rauchers einströmenden Rauch relativ stark zu, was unerwünscht ist.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Zigarettenfiltereinheit, welche in Kombination mit einem an ihr befestigten Tabakteil beim Abrauchen des letzteren diese Nachteile nicht oder nur in viel geringerem Ausmass aufweist, das heisst mit deren Hilfe eine konstantere oder sogar abnehmende Kondensatmenge pro Zug des Rauchers an der Filterzigarette erreicht wird.
- Diese Aufgabe wird bei einer Zigarettenfiltereinheit der eingangs genannten Art erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass zwischen je zwei axial aufeinander ausgerichteten Filterelementen im Durchströmquerschnitt der Filtereinheit mindestens eine mindestens zwei mit einer unterschiedlichen Porosität versehene Bereiche aufweisende, aus Rauch vorzugsweise filtrierend durchströmenlassendem Material bestehende Trennwand angeordnet ist.
- Es hat sich als zweckmässig erwiesen, wenn die Filterelemente von einem aus mindestens zwei Längsstreifen unterschiedlicher Porosität gebildeten Umhüllungsrohr umgeben sind, und dieses Umhüllungsrohr zur Bildung der Trennwand zwischen jeweils je zwei aufeinanderfolgenden und voneinander distanzierten Filterelementen eingeschnürt oder zusammengepresst ist. Weitere vorteilhafte Weiterausgestaltungen dieser Ausbildung sind Gegenstand der Ansprüche 3 bis 11.
- Es kann auch zweckmässig sein, wenn zwischen zwei aufeinanderfolgenden Filterelementen eingeklemmt ein quer zur Durchströmrichtung der Filtereinheit sich erstreckende Trennwand angeordnet ist, welche mit mindestens zwei eine unterschiedliche Porosität aufweisenden Bereichen versehen ist, und aus Tabakrauch filtrierendem Material besteht. Weitere vorteilhafte Weiterausgestaltungen dieser Ausbildung sind Gegenstand der Ansprüche 13 bis 15.
- Es kann auch zweckmässig sein, wenn für den einen Trennwandbereich ein ganz feines Gewebe oder eine perforierte Folie verwendet wird, bei welchem bzw. bei welcher die Zahl, Grösse und Verteilung der Oeffnungen genau definiert ist. Dazu sind weitere vorteilhafte Weiterausgestaltungen der erfindungsgemässen Zigarettenfiltereinheit Gegenstand der Ansprüche 16 bis 21.
- Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemässen Zigarettenfiltereinheit, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass man eine Folge von gleichmässig voneinander - distanzierten Filterelementen mittels mindestens einem kontinuierlich zugeführten ersten porösen Hüllstreifen über einen Teil ihres Umfanges umhüllt und mit diesem ersten Hüllstreifen verbindet, darauf den noch verbleibenden unbedeckten Oberflächenbereich des derart gebildeten Stranges mittels mindestens einem kontinuierlich zugeführten, gegenüber dem ersten Hüllstreifen eine unterschiedliche Porosität aufweisenden zweiten Hüllstreifen vollständig überdeckt und diesen letzteren längs seiner beiden Seitenkanten mit dem ersten Hüllstreifen verbindet, dann das derart durch die beiden Hüllstreifen gebildete Rohr an mindestens einer zwischen je zwei Filterelementen sich befindenden Stelle vollständig einschnürt, beziehungsweise zusammenklemmt, die Klemmstelle verklebt, und die derart gebildete, die voneinander distanzierten Filterelemente enthaltende stabförmige Einheit mittels mindestens einem Umhüllungsstreifen vollständig umhüllt.
- Zweckmässige Weiterausgestaltungen des erfindungsgemässen Verfahrens sind Gegenstand der Ansprüche 23 bis 25.
- Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert. Es zeigt
- Fig.l bis 4 schematisch die Herstellung einer beispielsweisen Ausführungsform einer erfindungsgemässen Zigarettenfiltereinheit;
- Fig.5 eine perspektivische Ansicht der gemäss den Fig.l bis 4 hergestellten Zigarettenfiltereinheit, jedoch zur besseren Veranschaulichung der Trennwand noch ohne den Hüllstreifen;
- Fig.6 eine perspektivische Ansicht der in Fig. 5 dargestellten Einheit, jedoch mit dem umhüllenden Hüllstreifen versehen;
- Fig.7 bis 9 perspektivisch Querschnitte duch verschiedene Ausführungsformen von erfindungsgemässen Zigarettenfiltereinheiten, und zwar in den Fig. a ohne und in den zugeordneten Fig. b mit umhüllenden Hüllstreifen;
- Fig.lO perspektivisch eine vierte beispielsweise Ausführungsform eines ohne Hüllstreifen versehenen Zigarettenfilterstranges;
- Fig.IOa perspektivisch und schematisch die Herstellung des in Fig. 10 dargestellten Stranges;
- Fig.ll perspektivisch eine fünfte beispielsweise Ausführungsform eines ohne Hüllstreifen versehenen Zigarettenfilterstranges;
- Fig.lla perspektivisch und schematisch die Herstellung des in Fig. 11 dargestellten Stranges;
- Fig.12 einen Längsschnitt durch eine sechste beispielsweise Ausführungsform einer erfindungsgemässen Zigarettenfiltereinheit;
- Fig.13 in vergrössertem Massstab eine perspektivische Ansicht des Distanzierelementes der in Fig. 12 dargestelltenFiltereinheit;
- Fig.14 schematisch die Herstellung der in Fig. 12 dargestellten Filtereinheit;
- Fig.15 bis 17 schematisch die Herstellung einer weiteren beispielsweisen Ausführungsform einer erfindungsgemässen Zigarettenfiltereinheit.
- Fig.18 und 19 je einen Ausschnitt aus zwei verschiedenen, den ersten Trennwandbereich bildenden, aus Polymerfäden hergestellten Gewebebändern; und
- Fig.20 einen Längsschnitt durch das mundseitige Ende einer mit einer erfindungsgemässen Zigarettenfiltereinheit versehenen Filterzigarette.
- Wie aus den Figuren 1 bis 4 ersichtlich, werden beim dargestellten Verfahren die aus Zellulose oder Azetat bestehenden Filterelemente 1 auf bekannte Weise mittels einer herkömmlichen, nicht dargestellten Transport- und Distanziervorrichtung, welche die Filterelemente 1 alternierend achsial aufeinander ausrichtet, in Richtung des Pfeiles 2 vorwärts bewegt und gleichzeitig auf gleichmässigen Abstand voneinander gebracht.
- Danach werden die gleichmässig voneinander distanzierten und achsial aufeinander ausgerichteten Filterelemente 1 kontinuierlich einem ebenfalls kontinuierlich zugeführten porösen Hüllstreifen 3 zugeführt, auf diesen aufgelegt und dabei in seitlicher Richtung durch nicht dargestellte Führungsteile geführt und durch einen ebenfalls nicht dargestellten, oberhalb des Hüllstreifens 3 angeordnetes, synchron zu diesem umlaufendes Anpressband in ihrer Relativlage zueinander gehalten und zusammen mit dem Hüllstreifen 3 vorwärts bewegt.
- Der Hüllstreifen 3 ist auf seiner den Filterelementen 1 zugewandten Seite mit einem durch Wärme erweichbaren Klebstoff, welcher z.B. vorgängig mittels einer Klebstoffauftragvorrichtung 4 in Streifen 5 und 6 auf den Hüllstreifen 3 aufgetragen wurde, versehen, so dass es möglich ist, die einzelnen Filterelemente 1 unmittelbar nach ihrer Ueberführung auf den Hüllstreifen 3 mit Hilfe eines Heizelementes an diesem zu befestigen (Fig. l, Stelle A) und somit eine Relativverschiebung gegeneinander, das heisst eine Veränderung ihres Abstandes voneinander, zu verunmöglichen (Fig.2). Dabei dienen die breiteren Klebstoffstreifen 5 zur Befestigung der Filterelemente 1 auf dem Hüllstreifen 3 und die schmaleren Klebstoffstreifen 6 zur Fixierung der später erfolgenden Einschnürung (Fig.l, Stelle D) des Umhüllungsrohres 7.
- Nach der Befestigung der einzelnen Filterelemente 1 auf dem porösen Hüllstreifen 3 wird der letztere auf ein endloses Transportband geleitet und dann gelangen diese Teile zusammen in eine nicht dargestellte zweiteilige Formungseinheit (Fig.l, Stelle B), wo der Hüllstreifen 3 während seiner Vorwärtsbewegung bis-auf einen Schlitz 8 von etwa 4 bis 6mm um die einen Umfang von 25mm aufweisenden Filterelemente 1 gelegt wird. Dieses Gebilde wird dann mittels dem Transportband zur vollständigen Verklebung des Hüllstreifens 3 mit den Filterelementen 1 und zur genauen Fixierung des Filterdurchmessers zuerst unter einem die obere Hälfte des Stranges überdeckenden zweiten Heizelement und unmittelbar danach unter einem ebenfalls die obere Hälfte des Stranges überdeckenden zweiten Kühlelement hindurchgeführt, wie dies zum Beispiel aus der DE-PS.25 55 129 bestens bekannt ist.
- Danach wird von oben ein Verschlussstreifen 9, welcher eine wesentlich grössere Porosität als der Hüllstreifen 3 aufweist und dessen Breite geringfügig grösser ist als die Breite des Schlitzes 8, zugeführt, über den Schlitz 8 gelegt (Fig. 1, Stelle C) und mittels einem beheizbaren Element auf der freiliegenden Oberfläche der Filterelemente 1 und den Seitenrändern des Hüllstreifens 3 durch Erweichen der thermoplastischen Beschichtung des Verschlussstreifens 9 festgeklebt. Um eine genaue Aussenform des derart gebildeten Stranges zu erzielen, wird der mit dem erhitzten Verschlussstreifen 9 versehene Strang unter einem wassergekühlten Kühlteil hindurchgeführt, wo die erweichte thermoplastische Beschichtung des Verschlussstreifens 9 erstarrt.
- Nachdem der derart mittels zweier Streifen 3 und 9 unterschiedlicher Porosität umhüllte Strang zugeklebt ist, wird er einer Klemmanordnung 10 (Fig.l, Stelle D) zugeführt, wo das aus den beiden Streifen 3 und 9 gebildete Umhüllungsrohr zwischen jeweils je zwei aufeinanderfolgenden und voneinander distanzierten Filterelementen 1 wie insbesondere aus den Figuren 4 und 5 ersichtlich, zusammengepresst und eingeschnürt wird, so dass zwei kegelmantelförmige, mit der Spitze gegeneinander zu gerichtete Rohrabschnitte 11 und 12 gebildet werden, deren Kegelmantel zwei Bereiche unterschiedlicher Porosität, entsprechend den beiden Streifen 3 und'9, aufweist. Die Klemmbacken der Klemmanordnung 10 sind beheizt ausgebildet, so dass die Klemmstellen 13 des Rohres 3,9 fixiert werden.
- Die derart gebildete, die voneinander distanzierten Filterelemente 1 sowie die eingeschnürten Rohrabschnitte enthaltende stabförmige Einheit wird darauf auf bekannte Weise mittels einem porösem oder nichtporösen Umhüllungsstreifen 14 vollständig umhüllt (Fig.l, Stelle E; Fig.4), der letztere verklebt und der so kontinuierlich gebildete Strang einer Trennvorrichtung zugeführt, wo er derart unterteilt wird, dass die Länge jedes Filterstabes wie üblich das vier-oder sechsfache der Länge eines einzigen, für eine Zigarette bestimmten Filters (Fig.6) beträgt.
- Beim Abrauchen eines mit diesem Zigarettenfilter verbundenen Tabakteiles strömt der von letzterem angesogene Rauch zuerst durch das tabakseitig angeordnete Filterelement 1 und dann vom Innern des kegelförmigen Rohrabschnittes 11 her durch den vom porösem Streifen 9 gebildeten Kegelmantelbereich des Abschnittes 11 in die Ringkammer 15, von dort durch den vom porösen Streifen 9 gebildeten Kegelmantelbereich des Rohrabschnittes 12 in das Innere des letzteren und dann durch das mundseitig angeordnete Filterelement 1. Mit zunehmender Verstopfung der durch den Streifen 9 gebildeten poröseren Bereiche der kegelförmigen Rohrabschnitte 11 und 12 durch aus dem Rauch ausfiltrierten Rauchbestandteilen strömt der durchgezogene Rauch zunehmend durch die durch den Streifen 3 gebildeten Bereiche niedriger Porosität der kegelförmigen Rohrabschnitte 11 und 12, so dass bei geeigneter Wahl der unterschiedlichen Porosität der beiden Streifen 3 und 9 beim Abrauchen einer mit einem solchen Zigarettenfilter versehenen Filterzigarette im Gegensatz zu bisher ein mindestens annähernd konstanter Saugwiderstand und damit auch eine gleichmässige Aromaabgabe erreicht werden kann.
- Die zwischen den beiden kegelmantelförmigen Rohrabschnitten 11 und 12 sowie dem Umhüllungsstreifen 14 gebildete ringförmige Kammer 15 kann zum Beispiel wie aus der DE-PS 25 55 129 bekannt, mit rieselfähigem Filtermaterial gefüllt werden.
- Selbstverständlich ist es auch möglich, die in den kegelförmigen Rohrabschnitten 11 und 12 gebildeten Kammern mit rieselfähigem Filtermaterial zu füllen, wozu das letztere zwischen den Stellen B und C (Fig.l) in die zwischen einander benachbarten Filterelementen 1 und dem Hüllstreifen 3 gebildeten Kammern 16 (Fig.3) eingebracht werden muss.
- Die bei der Einschnürung des Rohres 3,9 mittels der Klemmanordnung 10 gleichzeitig gebildeten Verstärkungsrippen 17 (Fig.5 und 7a) bilden eine vorteilhafte Verstärkung des derart gebildeten Stranges für seine Weiterverarbeitung und für den fertigen Filter.
- In den Fig.8a und 9a sind analog zu Fig.7a perspektivisch zwei andere Einschnürungsvarianten und in den Fig. 8b und 9b die Schnitte durch die entsprechenden fertigen Filtereinheiten, analog zu Fig.7b, dargestellt.
- In den Fig.10 und 11 sind zwei weitere Einschnürungsvarianten dargestellt, wobei bei diesen die Einschnürung gemäss Fig.lOa respektive lla unmittelbar an die Stirnfläche eines der Filterelemente 1 angrenzend durchgeführt wird, so dass eine Filterlänge L immer nur eine durch das Rohr 3,9 gebildete kegelförmige Kammer 12' aufweist, wogegen die in Fig. 5 dargestellte Ausführungsform zwei solcher Kammern 11,12 aufweist.
- Bei der in Fig.12 dargestellten Ausführungsform einer Zigarettenfiltereinheit wird bei deren in Fig. 14 schematisch dargestellten Herstellung, die im wesentlichen analog zu dem in Fig. 1 dargestellten Herstellungsverfahren abläuft und somit nicht nochmals in allen Details näher beschrieben werden muss, zwischen den voneinander distanzierten Filterelementen 1, an den einander zugewandten Stirnflächen der letzteren anliegend, je eine Distanzierelement 18 angeordnet, welches in Fig.13 in vergrössertem Massstab perspektivisch dargestellt ist.
- Um zu bewirken, dass beim Rauchen das aus zwei unterschiedliche porösen Streifen 3,9 gebildete Umhüllungsrohr quer vom zu filtrierenden Rauch durchströmt wird, ist das gasundurchlässig ausgebildete Distanzierelement 18 über einen Teil seiner Länge mit einem ringförmigen Befestigungsbereich 19 versehen, dessen Durchmesser F geringer ist als der Innendurchmesser G der Aussenumhüllung 14 und das Umhüllungsrohr 3,9 über den gesamten Umfang dieses Befestigungsbereiches 19 abdichtend mit diesem verbunden. Ferner ist das Distanzierelement 18 zu seiner Zentrierung im Innern des Umhüllungsrohres 3,9 und gleichzeitigen Bildung von Strömungskanälen 20 mit in radialer Richtung sich erstreckenden Abstützrippen 21 versehen.
- In Fig.14 sind zu Fig.l analoge Teile beziehungsweise Stellen mit den gleichen Ueberweisungszeichen versehen.
- Bei der in Fig.l2 dargestellten Ausführungsform ist es auch denkbar, dass das Umhüllungsrohr aus einem einzigen porösen Streifen gebildet wird, und dass das Distanzierelement 18 aus gasdurchlässigem Material besteht und der Strömungswiderstand des letzteren unterschiedlich von demjenigen des Materials des Umhüllungsrohres 3 ist. Wenn der Strömungswiderstand des Letzteren geringer ist als derjenige des Distanzierelementes 18, dann strömt der zu filtrierende Rauch zuerst vom tabakseitigen Filterelement 1 über die stumpfkegelförmige Mantelfläche 11 von innen nach aussen in den Ringraum 15 und von dort über die stumpfkegelförmige Mantelfläche 12 von aussen nach innen und anschliessend durch das mundseitige Filterelement 1. Mit zunehmender Verstopfung der stumpfkegelförmigen Mantelflächen 11 und 12 durch ausfiltrierte Rauchgasbestandteile verläuft der zu filtrierende Rauchgasstrom mehr und mehr durch das einen höheren Strömungswiederstand aufweisende Distanzierelement 18.
- Es ist auch möglich, dass wenn das Distanzierelement 18 aus gasundurchlässigem Material besteht, es in seiner Längsrichtung mit ein oder mehreren ganz dünnen Durchtrittsbohrungen 22 mit einem Durchmesser von etwa 1/lOOmm Durchmesser zu versehen.
- Bei dem in Fig.15 dargestellten Zigarettenfilterstrang ist zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Filterelementen 1 eingeklemmt ein quer zur Durchströmrichtung der Filtereinheit sich erstreckende Trennwand 23 angeordnet, welche mit zwei eine unterschiedliche Porosität aufweisenden Bereichen versehen ist und aus Tabakrauch filtrierendem Material besteht.
- Die Trennwand 23 wird dabei durch ein Papierband 24 gebildet, welches zwei in seiner Längsrichtung parallel zueinander verlaufende Bereiche 25 und 26 unterschiedlicher Porosität aufweist oder aus zwei unterschiedlichen Streifen zusammengesetzt ist.
- Das derart ausgebildete Papierband 24 wird dabei wie insbesondere aus den Fig. 16 und 17 ersichtlich alternierend je zuerst längs der Aussenseite 27 des einen Filterelementes 1, dann quer über die Stirnfläche 28 desselben, und anschliessend längs der gegenüberliegenden Aussenseite 29 des nachfolgenden Filterelementes 1 gelegt, dann das Ganze durch eine Kalibrieröffnung 30 gezogen und dann mittels einem Umhüllungsstreifen 14 vollständig umhüllt und verklebt.
- Der derart gebildete Strang wird wie bei den vorangehend beschriebenen Ausführungsformen einer Trennvorrichtung zugeführt, wo er derart unterteilt wird, dass die- Länge jedes Filtergebildes das vier- oder sechsfache der Länge eines einzigen, für eine Zigarette bestimmten Filters beträgt. Die Länge eines einzigen Filters kann zum Beispiel L, 2L, 3L etc. betragen.
- Selbstverständlich ist es auch möglich, den Streifen 24 in nur einer Porosität herzustellen, wobei es jedoch bei Verwendung eines solchen Streifens nicht möglich ist, den Strömungswiderstand im Filter beim Abrauchen eines mit dem letzteren verbundenen Tabakteiles in etwa konstant zu halten.
- In den Figuren 18 und 19 ist in Draufsicht je ein Ausschnitt aus zwei verschiedenen, zur Bildung des einen Trennwandbereiches verwendbaren, aus Polymerfäden hergestellten Gewebebändern dargestellt, das heisst in den Figuren 1 bis 4 und 14 kann z.B. der Verschlussstreifen 9 und in den Figuren 15 bis 17 der Streifen 25 aus einem solchen Gewebeband bestehen.
- Bei dem in Figur 18 dargestellten Gewebeband ist die geometrische Verteilung der Durchtrittsöffnungen und deren Querschnitte vollkommen gleichmässig.
- Das z.B. in Figur 1 zur Bildung des einen Trennwandbereiches 9 verwendete und in Fig.18 dargestellte Gewebeband 9' ist in der fertigen Zigarettenfiltereinheit nicht dazu bestimmt, Aerosole aus einem durch sie hindurchströmenden Rauchgasstrom heraus zu filtrieren. Das Filtriervermögen des Gewebebandes 9' für die Partikularphase des durchströmenden Rauchgasstromes ist zwar messbar, jedoch in der Praxis eher vernachlässigbar; der Gewebebandteil 9 übt am fertigen Filter vorwiegend die Funktion eines Umschaltelementes aus. Dazu muss die Dicke des Gewebebandes 9' sehr klein sein, so dass der daraus gebildete erste Trennwandbereich beim Einsatz des fertigen Filters einen verhältnismässig kleinen Anfangs-Strömungswiderstand bewirkt. Die Wirkung des den ersten Trennwandbereich 9 bildenden Gewebes 9' ist derart, dass wenn das letztere von einem Rauchgas-Aerosol durchströmt wird, ein sehr kleiner Anteil der Aerosolteilchen auf dem Gewebe 9' haften bleibt, dieser Anteil jedoch genügend gross ist, um eine merkliche Verringerung der freien Querschnitte der Gewebebandöffnungen und dadurch eine starke Erhöhung des durch das derart beladene Gewebe 9' bewirkten Strömungwiderstandes zu verursachen. Dazu befindet sich die Dicke des Gewebes 9' in einem Bereich von 30 bis 100 pm, die Anzahl der Gewebeöffnungen in einem Bereich von 500 bis 25'000, und die Querschnitte der einzelnen Gewebeöffnungen in einem Bereich von 100 bis 2500 pm 2.
- Um sicher zu sein, dass bei der Grossserienproduktion der erfindungsgemässen Zigarettenfiltereinheiten genau reproduzierbare Kennwerte der letzteren erreicht werden, darf das Gewebe 9' nicht aus einem Material bestehen, bei dem die räumliche Verteilung der Rauchgas-Durchtrittsöffnungen sowie deren Durchtrittsquerschnitte und Querschnittsformen zufällig ist.
- Dazu hat es sich als zweckmässig erwiesen, wenn der Abstand zwischen einzelnen Oeffnungen des den ersten Trennwandbereich 9 bildenden Gewebeabschnittes und die Grösse der Querschnittsflächen dieser Oeffnungen weniger als 10% vom vorgegebenen Wert abweicht.
- Bei den in Fig.20 dargestellten, einen aus einem Gewebeband 9' gemäss Fig.18 bestehenden Verschlussstreifen 9 aufweisenden Zigarettenfiltereinheit sind in Durchströmrichtung T der Filtereinheit gesehen nach den Trennwänden 11 und 12 zwischen dem Innern und der Aussenseite der Filtereinheit sich erstreckende Ventilationsöffnungen 32 vorgesehen. Die Letzteren sind dabei in einer solchen Anzahl und mit solchen Querschnitten vorgesehen, dass zum Beispiel eine Anfangsverdünnung des aus dem Tabakteil 33 abgesogenen Tabakrauches von 50% erreicht wird.
- Wird nun eine mit einem solchen wie aus Figur 20 ersichtlichen Zigarettenfilter versehene Zigarette geraucht, dann strömt beim ersten Zug des Rauchers an dieser entzündeten Zigarette der Tabakrauchstrom mit einem verhältnismässig kleinen, durch den Gewebestreifen 9 der Trennwände 11 und 12 verursachten Anfangs-Druckabfall von beispielsweise 30 mm WS durch diese Gewebeabschnitte, wobei im Tabakrauch sich befindende Aerosolteilchen auf diesen Gewebeabschnitten der Trennwände 11 und 12 haften bleiben, und den freien Querschnitt der einzelnen, von Rauch durchströmten Gewebeöffnungen mit jedem Zug an der Saugseite der Filtereinheit zunehmend verkleinern und damit den durch die Gewebeabschnitte der Trennwände 11 und 12 verursachten Druckabfall zunehmend vergrössern, so dass über die Abrauchdauer des Tabakteiles 33 gesehen mit zunehmender Verstopfung der vom Rauch durchströmten Gewebeabschnitte durch Rauchaerosolteilchen dem vom Raucher eingesogenen Rauch über die Ventilationsöffnungen 32 zunehmend mehr Luft beigemischt wird. Dadurch wird erreicht, dass die mit zunehmender Verkürzung des Tabakteiles 33 zunehmende Konzentration des in die Filtereinheit einströmenden Tabakrauches nachfolgend nach den Trennwänden 11 und 12 in der Filtereinheit wiederum zunehmend mit Luft verdünnt wird, und so die Konzentration des bei den aufeinanderfolgenden Zü- gen des Rauchers eingesogenen Rauches im Gegensatz zu früher in relativ engen Grenzen konstant gehalten werden kann, und das Aroma des durch den Raucher eingesogenen Tabakrauches über die gesamte Abrauchzeit des Tabakteiles 33 praktisch unverändert bleibt oder wenn erwünscht, im Gegensatz zu früher sogar abnimmt.
- Der bei dem in Fig. 20 dargestellten Ausführungsbeispiel verwendete Hüllstreifen 3 kann aus luftdurchlässigem oder aber auch aus für den Raucher praktisch luftundurchlässigem Material bestehen. Insbesondere in letzterem Falle sind die Trennwände 11 und 12 auf jeden Fall mit einer Mehrzahl von Ueberströmöffnungen 31 zu versehen. Die Querschnitte der letzteren sind dabei so zu bemessen, dass sie mindestens zehnmal grösser als die grössten Oeffnungen des den zweiten Trennwandbereich bildenden Gewebeabschnittes 9' sind. Eine solche Ausbildung erlaubt die Aufrechterhaltung einer minimalen Rauchgasdurchströmung auch dann, wenn die Gewebebereiche 9 beinahe oder ganz verstopft sind.
- Bei dem in Figur 19 dargestellten Gewebeband 9" ist im Gegensatz zu dem in Figur 18 dargestellten Gewebeband 9' die geometrische Verteilung der Durchtrittsöffnungen und deren Querschnitte variierend, jedoch nicht zufällig, sondern nach einer genau vorbestimmten Verteilungsanordnung über die gesamte Bandlänge.
- Selbstverständlich sind auch andere Ausbildungen von Gewebebändern denkbar.
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