CS228150B2 - Cigarette filter - Google Patents

Description

Vynález se týká cigaretového filtru, který sestává z porézní zátky připojené ke konci cigarety pro protahování · kouře · z cigarety zátkou a ' z většího počtu provzdušňovacích · průchodů umístěných a rozdělených po obvodu zátky, přičemž každý průchod má otvor pro průstup vzduchu u ústního konce filtru a další otvor pro průstup vzduchu ústící mimo cigaretu a umístěný s odstupem od druhého konce filtru v jeho podélném směru, přičemž průchod je jinak uzavřen k zabránění vstupu kouře, takže jím proudí pouze vzduch.

Je známé opatřovat filtr nebo obaly tabákového· sloupce cigarety provzdušňovacími zařízeními, jimiž se přivádí vzduch z okolí ke zřeďování proudu kouře. Zřeďování proudu kouře zmenšuje počet částic kouře a plynných částic, které vstupují do úst kuřáka. Řada takových zařízení pro přivádění provzdušňovacího· vzduchu do· cigarety byla již navržena a používá se. Například obal tabákového sloupce cigarety může být vyroben z porézního materiálu, který umožňuje přivádění vzduchu po celé délce cigarety, přičemž se vzduch mísí procházejícím prou2 dem kouře a zřeďuje se. Je také možné obal cigarety opatřit na předem zvolených místech perforacemi, jimiž vstupuje do cigarety provzdušňovací vzduch. Je také známé provedení, při němž je obal filtru na konci filtru cigarety perforován, čímž se docílí, že provzdušňovací vzduch vstoupí do filtru a způsobí zředění proudu kouře. Je také celá řada návrhů na · vytvoření vybrání ve filtrační zátce cigarety, jimiž se zesiluje · přídavek provzdušňovacího vzduchu do proudu kouře.

Například US — PS 3 596 663 se zabývá filtrem pro tabákový kouř, který je opatřen vlnitým porézním obalem zátky, obal, který obklopuje filtrační element je obklopen náustkovým papírem, majícím průtokové perforace, přičemž provzdušňovací vzduch vstupuje přímo do filtračního elementu, nebo se pohybuje podél vybrání k ústům kuřáka směrem dolů. US — PS 3 490 461 se zabývá filtrem pro cigaretu, u něhož je těleso trubkovitého· tvaru z extrudovaného termoplastického* materiálu s větším počtem v podélném směru probíhajících prohloubení na vnější ploše spojeno· s filtračním ele228150 mentem. Filtrační element je uspořádán v trubce nebo v její blízkosti, přičemž se provzdušňovací vzduch pohybuje podél vybrání dolů a kouř jde trubkou. Jako další vynálezy, které se zabývají cigaretovými filtry, majícími vybrání, obklopující filtrační prvek, určená pro přívod provzdušňovacího- vzduchu do .filtračního konce cigarety s filtrem, je třeba uvést US — PS 3 577 955, 3 572 347, 1 718 122, 3 788 330, 3 733 053, 3 752 165,

6313 661, 3 608 561, DIE — OS 2 302 677, GB — PS 1414 745, 1 360 612, 1 360 611 a US — PS 3 910 288. Výše uvedené britské patentové spisy se zabývají neobalenými acetátovými filtry.

Při výrobě většiny cigaret s nízkým podílem dehtu, menším než 5 mg dehtu na cigaretu, se používá velikého množství provzdušňovacího vzduchu ke zředění kouře opouštějícího- filtr. Obsah dehtu se přitom zjišťuje metodou, kterou publikovali H. C. Pillsbury a spolupracovníci v článku nazvaném „Dehet a nikotin v cigaretovém kouři“ v J. Assoc. Offic. Anal. Chem. Vol. 52, str. 458 až 462, 1969. Tato metoda se všeobecně označuje jako zkušební metoda k určování hodnot dehtu a nikotinu u cigaret, schválená ministerstvem obchodu. Zmíněné velké množství provzdušňovacího vzduchu používané k ředění kouře u známých cigaret s filtrem vede ovšem k tomu, že se okolo kouře vytváří vzduchový obal, takže kuřák má při kouření takové cigarety pouze velmi slabé chuťové počltky.

Úkolem vynálezu je navrhnout takový cigaretový filtr, který by za použití provzdušňovacích průchodů na obvodu zátky za jistil směšování provzdušňovacího vzduchu a kouře pouze u výstupního konce filtru a prakticky okamžitou . disperzi kouře vystupujícího z . filtru.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že ve filtru . je upraveno tři až sedm provzdušňovacích průchodů a že průměrná plocha průřezu jednotlivých průchodů je menší než 1 % celkové plochy průřezu filtru k docílení podílu provzdušňovacího vzduchu k celkovému proudu procházejícímu filtrem v hodnotě od 60 do 95 % a dále k docílení v podstatě úplné disperze kouře vedeného filtrem ve vzdálenosti asi 1 cm od konce filtru při tahu v hodnotě asi 17,5 cm³/s.

Provzdušňovací průchody jsou okolo porézní zátky s výhodou uspořádány v podstatě symetricky.

Podle - jiného výhodného znaku vynálezu jsou provzdušňovací průchody upraveny jako vybrání, která mají v podstatě polokruhový tvar.

Středy sousedních provzdušňovacích průchodů jsou s výhodou uspořádány v odstupu nejméně osmi průměrů vybrání.

Pokrok dosažený vynálezem spočívá v tom, že provzdušňovací vzduch se přivádí

I Átíhft.TÍ,-..:......... ............

na obvod proudu kouře a do- tohoto proudu kouře, který prochází filtrem cigarety, takovým způsobem, že ústní konec filtru opouští přímo kouř, který se přitom intenzívně a okamžitě disperguje a zároveň směšuje jak s provzdušňovacím vzduchem, tak se vzduchem z okolí. Takové směšování umožňuje rychlý kontakt zředěného kouře s chuťovými orgány v ústech kuřáka a tedy i s jeho chuťovým smyslem.

K tomuto okamžitému směšování kouře se vzduchem bezprostředně u výstupu kouře z filtru je zapotřebí takového cigaretového filtru, který má přesný počet provzdušňovacích průchodů na obvodu, který vykazuje předem daný průřez těchto- provzdušňovacích průchodů a vytváří tak . podmínky pro speciální rychlosti proudění provzdušňovacího vzduchu a kouře za podmínek dále daných tahem působeným kuřákem.

Ukázalo se, že podmínky pro okamžitou disperzi a směšování kouře s provzdušňovacím vzduchem bezprostředně u ústního konce filtru lze vyjádřit následující rovnicí:

přičemž K je vždy větší než 0,035, A_v je plocha průřezu jednoho průchodu, Af je - plocha průřezu celkové plochy filtru, a přičemž U je procentové množství provzdušňovacího vzduchu v celém proudu opouštějícím filtr, stanovené podle následující rovnice:

_u== 100 q* qv + qs kde qv je celková rychlost proudění provzdušňovacího vzduchu a q_s je rychlost proudění filtračním prvkem procházejícího kouře a n je počet průchodů pro - provzdušňovací vzduch, který je alespoň 3. Je výhodné, je-li počet průchodů 7 nebo méně. Množství provzdušňovacího- vzduchu je 60 až 96 procent celkového proudění (provzdušňovací vzduch + kouř] a poměr ploch průřezu filtračního elementu k průchodům provzdušňovacího vzduchu (A_v/A_f) má být menší než 0,01, takže větší část kouře ve vzdálenosti jednoho centimetru u standardního filtru (délky 20 až 27 mm) je dispergována na konci filtru, nastává-li tak při průtoku

17,5 cm³/s. Je výhodné, je-li počet průchodů 4 nebOi 5.

Provzdušňovací vzduch pak tvoří 65 až 90 % a nejméně 75 % kouře, vycházejícího z konce filtru, je dispergováno ve vzdálenosti jednoho centimetru.

Vynález je dále podrobněji vysvětlen na příkladech provedení, znázorněných na přiložených výkresech, kde znázorňuje:

Obr. 1 — perspektivní pohled na výhodné provedení filtračního¹ elementu podle vynálezu, obr. 2 — perspektivní pohled na ' filtr podle obr. 1, tento filtr je připevněn k cigaretě náustkovým materiálem, který je znázorněn v odvinutém stavu, obr. 3 — perspektivní pohled na další výhodné provedení filtru podle vynálezu, filtr je připevněn k cigaretě náustkovým materiálem, který je znázorněn v odvinutém stavu.

Příklad výhodného provedení vynálezu je znázorněn na obr. 1. Porézní zátka 2 má obvod 20 až 27 mm. Porézní zátka 2 je opatřena filtračním elementem 10 z acetátu celulózy nebo jiným filtračním prvkem, vyrobeným například z vláknitého nebo· z pěnového materiálu, který sám o sobě je známý pro použití v souvislosti s tabákovým kouFiltrační element 10 je obklopen neporézním obalem 12. Je samozřejmé, že pod označením „neporézní obal“ jsou míněny také neporézní vnější plochy pěnového materiálu, které vytvářejí s filtračním elementem jeden kus, stejně jako neporézní obalovací materiály, které s filtračním prvkem jeden kus nevytvářejí.

Porézní zátka 2 je opatřena větším počtem provzdušňovacích průchodů 14, které se prostírají v podélném směru. I když jsou na obrázku znázorněny pouze čtyři průchody, které jsou symetricky uspořádány okolo filtračního elementu, je možné použít také jiný počet průchodů, uspořádaných v odstupu mezi sebou, přičemž střední díly sousedních průchodů jsou od sebe vzdáleny alespoň o osm vnějších průměrů, což znamená při vybírání např. 0,0040 cm2 o průměru 0,05 cm, že střední část sousedních vybrání leží vzdálena od středních částí alespoň 0,4 cm.

Porézní zátky 2 jsou všeobecně vytvořeny tak, že se vezme obvyklá zátka z acetátu celulózy nebo z podobného· materiálu, tato zátka je obklopena neporézním obalovacím materiálem a potom je obalená porézní zátka vnesena do formy nebo do jiného podobného' zařízení, vhodných pro vytvoření odpovídajících vybrání. Jedna taková vhodná metoda je známa jako· tzv. technika tvarování za horka.

Na obr. 2 je porézní zátka z obr. 1 použita na cigaretové dutince nebo na cigaretě 3 a je uspořádána tak, že může být obalena náustkovým papírem 16, majícím větší počet perforací 18, které obklopují porézní zátku 2 ve směru obvodu, a které jsou uspořádány tak, že vytvářejí spojení s proudem v průchodech 14, přičemž provzdušňovací vzduch vstupuje přes perforace 18 radiálně do průchodů 14. Podle obr. 2 vstupuje pro vzdušňovací vzduch perforacemi · 18 do · náustkového materiálu a pohybuje se podél průchodů 14 ve směru k ústům kuřáka. Velikost perforací 18 · a počet průchodů 14 je určen v závislosti na žádaném množství provzdušňovacího vzduchu.

Na obr. 3 je další výhodné provedení porézní zátky 6 podle vynálezu, kde na tabákové dutince nebo na cigaretě 7 je uspořádána porézní zátka 6 tak, že je obalená náustkovým papírem 36, který má větší počet perforací 38, rozdělených okolo porézní zátky 36 ve směru obvodu a uspořádaných tak, že jsou spojeny proudem s průchody 34, přičemž provzdušňovací vzduch vstupuje přes perforace 38 radiálně do průchodů 34. Porézní zátka 6 sestává z filtračního elementu 30 z acetátu celulózy nebo· z jiného filtračního elementu, vyrobeného z vláknitého nebo z pěnového materiálu.

Filtrační element 30 je obklopen trubkovitým pouzdrem 32 z plastu. Pouzdro 32 z plastu může mít průchody 34, které jsou upraveny na části délky vnější plochy nebo se prostírají po celé délce. Když se průchody 34 prostírají po celé délce, jsou použita těsnicí zařízení, aby bylo zabráněno vstupování kouře do tabákové dutinky, nebo pouzdro má plochu v řezu takovou, která je dostatečně větší než plocha příčného řezu tabákové dutinky, takže průchody 34 jsou otevřeny do okolí. Zařízení pro vytvoření trubkovitého pouzdra jsou · sama o· sobě známá a trubkovité pouzdro je možné vyrobit například extruzí.

Vynález · bude v dalším vysvětlen za pomoci uvedených příkladů.

Příklad I až XXIII.

Byl vyroben větší počet cigaret tak, že byl použit obvyklý filtrační element z acetátu celulózy o obvodu 24,6 a 27 mm, tento byl v podélném směru obklopen neporézním obalovacím papírem, vyrobeným firmou Schweitzer Division, Kimberly-Clark Corporation, s typovým označením 322. V každém filtru byl vyroben specifický počet vybírání a potom byl filtr připevněn k cigaretě nebo k tabákové dutince pomocí náustkového papíru.

Náustkový papír byl opatřen provzdušňovacími otvory, které byly ve spojení prouděním s vybráními a množství přiváděného provzdušňovacího vzduchu bylo měřeno variacemi velikosti a počtu provzdušňovacích otvorů.

C^i^í^ireta byla vykouřena podle zkušební metody, předepsané ministerstvem obchodu. Tímto způsobem docílené výsledky jsou pro každý příklad uvedeny v následující tabulce

1.

Tabulka 1

Příklad	ni	Av2	A?	U4	K5	L6
I	1	0,0025	0,49	65	0,316	—
II	2	0,0025	0,49	68	0,164	19,1
III	3	0,0025	0,49	68	0,109	16,3
IV	4	0,0025	0,49	64	0,076	13,5
v	5	0,0025	0,49	67	0,063	11,2
VI	6	0,0025	0,49	65	0,051	9,5
VII	7	0,0025	0,49	65	0,043	8,3
VIII	8	0,0025	0,49	65	0,037	7,3
IX	8	0,0022	0,50	82	0,049	8,0
X	31	0,0004	0,52	65	0,011	4,9
XI	4	0,0040	0,48	85	0,098	10,5
XII	4	0,0040	0,48	80	0,092	10,5
XIII	4	0,0040	0,48	70	0,080	10,5
XIV	4	0,0040	0,48	60	0,068	10,5
XV	4	0,0040	0,48	50	0,056	10,5
XVI	4	0,0028	0,50	73	0,088	12,9
XVII	4	0,0006	0,52	68	0,088	28,3
XVIII	4	0,0014	0,52	79	0,102	18,9
XIX	4	0,0073	0,49	80	0,091	7,7
XX	4	0,0061	0,49	67	0,077	8,5
XXI	4	0,0091	0,50	69	0,077	6,8
XXII	4	0,0102	0,50	72	0,079	6,5
XXIII	8	0,0008	0,51	80	0,050	13,4

— η — Počet vybrání ve filtru — Av = Střední plocha v řezu každého vybrání v cm² — Af == Plocha řezu filtru (včetně vybrání) v cm² — U = Procentový obsah provzdušňovacího vzduchu v celkovém proudu

UA_f

100 n

A_v střední vzdálenost mezi sousedními vybráními střední průměr každého· vybrání

Z dříve uvedených příkladů je patrné, že u příkladů III až VII, XI až XIII a XVI až XVIII byl v podstatě všechen vystupující kouř dispergován ve vzdálenosti jednoho centimetru od výstupu z filtru. U příkladů VIII až X a XIX až XXIII vytváří provzdušňovací vzduch svým způsobem pouzdro a obklopuje vystupující kouř, místo· aby docházelo k disperzi. Z příkladů XIV a XV je patrné, že nebyl k dispozici dostatečný pro vzdušňovací vzduch, potřebný k disperzi kouře. Při chuťové zkoušce cigaret byly získány překvapivě výborné chuťové hodnoty u příkladů III až VII, XI až XIII a XVI až XXIII, přičemž u zbývajících příkladů byly získány špatné chuťové hodnoty.

U příkladů I a II byla docílena pouze velmi slabá disperze kouře a pouze velmi špatná chuťová hodnota.

Claims (5)

1. Cigaretový filtr, sestávající z porézní zátky připojené ke konci cigarety pro protahování kouře z cigarety zátkou a z většího počtu provzdušňovacích průchodů umístěných a rozdělených po obvodu zátky, přičemž každý průchod má otvor pro průstup vzduchu u ústního konce filtru a další otvor pro průstup vzduchu ústící mimo cigaretu a umístěný s odstupem od druhého konce filtru v jeho podélném směru, přičemž průchod je jinak uzavřen к zabránění vstupu kouře, takže jím proudí pouze vzduch, vyznačený tím, že je v něm upraveno tři až sedm provzdušňovacích průchodů (14, 34] a že průměrná plocha průřezu jednotlivých průchodů (14, 34) je menší než 1 % celkové plochy průřezu filtru к docílení podílu provzdušňovacího vzduchu к celkovému proudu procházejícímu filtrem v hodnotě od

60 do 95 % a dále к docílení v podstato úplné disperze kouře vedeného filtrem ve vzdálenosti asi 1 cm od konce filtru při tahu v hodnotě asi 17,5 cm³/s.

2. Cigaretový filtr podle bodu 1, vyznačený tím, že provzdušňovací průchody (14, 34) jsou okolc porézní zátky (2, 6) uspořádány v podstatě symetricky.

3. Cigaretový filtr podle bodu 1, vyznačený tím, že provzdušňovací průchody (14, 34) jsou upraveny jako vybrání.

4. Cigaretový filtr podle bodů 1 a 3, vyznačený tím, že středy sousedních provzdušňovacích průchodů (14, 34) jsou uspořádány v odstupu nejméně osmi průměrů vybrání.

5. Cigaretový filtr podle bodu 3, vyznačený tím, že vybrání mají v podstatě polokruhový tvar.