HU185695B - Smoke filter for cigarettes as well as method for diluting tobacco smoke - Google Patents

Description

A találmány tárgya füstszűrő cigarettákhoz, valamint eljárás dohányfüst hígítására.

Ismeretesek olyan cigarettafüstszűrők, amelyek lehetővé teszik, hogy környezeti levegő juthasson a cigarettába és ezáltal a füstáram felhíguljon. A füstáram hígítására csökkenti egyrészt a füstben lévő szilárd részecskék, másrészt a gázfázisú komponensek mennyiségét, amelyek a dohányzó szájába jutnak. Különböző javaslatokat tettek már arra vonatkozóan, hogy miként vezethető szellőztető levegő a cigarettába. Például ismert olyan megoldás, amelynél a dohányburkolat porózus anyagból van kialakítva, amely lehetővé teszi, hogy a cigaretta teljes hossza mentén levegőt juttassanak a cigarettába, amely azután a füstárammal keveredve felhígítja a füstáramot. Olyan javaslat is ismert, amelynél a cigaretta burkolata a hossza mentén meghatározott helyeken perforált. Ez a perforáció szerepel a szellőztető levegő számára beömlésként ennél a kivitelnél. A fentieken túlmenően ismert olyan javaslat is, amelynél a szűrőbetét burkolata perforált a cigaretta füstszűrös végénél és így biztosítják, hogy szellőztető levegő juthasson a füstszűrőbe és hígítsa a füstáramot (561 516 sz. svájci szabadalmi leírás). Ismertek továbbá olyan javaslatok is, amelyeknél a szűrőbetétben járatok vannak kialakítva ugyancsak a szellőztető levegőnek a füstáramba vezetése céljából (pl. 2 107 850 sz. NSZK-beli közrebocsátási irat). A dohányfüstszűrőt néha keverőegységekkel látják el a füst és a levegő dohányfüstszűrőn belüli összekeverése céljából (pl. 2057 282 sz. NSZK-beli közrebocsátási irat).

Például a 3 596663 sz. USA-beli szabadalmi leírás olyan dohányfüstszűrőt ír le, amelynél a szűrőbetét porózus burkolattal van ellátva, amelyet azután perforációval ellátott fedőpapír vesz körül. Ezáltal a szellőztető levegő közvetlenül a szűrőelembe jut és szíváskor a járatokon át halad a dohányzó szájába. A 3 490461 sz. USA-beli szabadalmi leírás szerint a szűrőelemet külsőleg hőre lágyuló anyagból extrudált csőszerű burkolat veszi körül, amely külső palástján hosszirányú hornyokkal van ellátva. Itt a szellőztető levegő ezeken a hornyokon, a füst viszont a csőszerű elem belsejében halad. Az alábbiakban felsorolunk néhány olyan további szabadalmi leírást, amelyek olyan cigarettafüstszűrőket írnak le, amelyek a szűrőbetéten kívüli hornyokkal rendelkeznek azzal a céllal, hogy ezeken át szellőztető levegő juthasson a dohányfüstszűrőbe. Ilyenek például: a 3 577 995, 3 572347, 1 718 122, 3 788 330, 3 773 053, 3 752165, 3 638661, 3 608 561 sz. USA-beli szabadalmi leírás, a 2 302 677 sz. NSZK-beli szabadalmi leírás, az 1414 745, 1 360612, 1 360611 sz. brit szabadalmi leírás, és a 3 910288 sz. USA-beli szabadalmi leírás. Megjegyezzük, hogy a fent említett brit szabadalmi leírások burkolatlan acetát-füstszűrőkre vonatkoznak.

Az igen kis kátránytartalmú cigaretták gyártásánál — ezek cigarettánként! kátránytartalma legfeljebb 5 mg lehet — a szellőztető levegő nagy részét arra használják, hogy a füstszűrő elhagyása után hígítsa a füstáramot. A kátránytartalom mérési eljárását PILLSBURRY, H. C. publikálta „Kátrány és Nikotin a Cigarettafüstben” c. munkájában (J. Assoc. Offic. Anal. Chem. Vol. 52, 458—462. o., USA, 1969). Ezeknél a füstszűrös cigarettáknál a szellőztető levegő nagy része a füstáram körül levegőburkolatot képez, úgyhogy a dohányfüst aromáját alig érzékeli a dohányzó.

A találmánnyal célunk a fenti hiányosságok kiküszöbölése, azaz hogy a levegő- és füstáram a füstszű•5 rőből kilépve azonnal összekeveredjen, a dohányaroma élvezeti értékének csökkenése nélkül.

A kitűzött feladat megoldásához olyan cigarettadohányfüstszűrőből indultunk ki, amelynek porózus szűrőbetétje, és a szűrőbetét gázzáró réteggel burkolt kerülete mentén kiképzett hosszirányú levegővezető járatai vannak, — ezeknek a dohányfüstszűrő szívott végén kiömlésük van —, továbbá, legalább a levegővezető hornyok körzetében perforált burkolattal van ellátva. Ezt a találmány szerint azzal fejlesztettük to' vább, hogy legalább három levegővezető járata van, amelyek méretei a dohányfüstszűrőt jellemző alábbi összefüggés szerint vannak megválasztva:

ahol: K konstans, amelynek értéke nagyobb, mint 0,035;

A_v a levegővezető járatok átlagos keresztmetszete;

A_f a dohányfüstszűrő teljes keresztmetszete; n a levegővezető járatok száma;

U a járatokon áthaladó szellőztető levegőnek a szűrőbetéten áthaladó áramhoz képesti százalékos aránya, amely 60—95 közötti értékű, azaz

Qv + s ahol q_v a levegővezető járatok átömlési tényezője és q_s a szűrőbetét átömlési tényezője, továbbá a levegővezető járatok átlagos keresztmetszetének (A_v) és a dohányfüstszűrő teljes keresztmetszetének (Ar) hányadosa kisebb, mint 0,01.

Célszerűen a levegővezető járatok száma hét.

Célszerű az olyan kiviteli alak továbbá, amelynél a levegővezető járatok a szűrőbetétet határoló házzáró rétegben, illetve hüvelyben horonyként vannak kialakítva, és ezek a kerület mentén egyenletes osztásban vannak elrendezve.

A találmány szerinti eljárás foganatosításánál a füstöt a fenti dohányfüstszűrő szűrőbetétjén vezetjük keresztül, a levegőt viszont a szűrőbetét kerülete mentén elkülönített áramokban vezetjük a dohányzó szájába, ahol azután ezek egymással keverednek. A találmány szerinti eljárás lényege, hogy az áramlási sebességet 17,5 cm³/s-re választjuk, azért, hogy a dohányfüstszűrő szívott vége és az attól számított 1 cm-en belüli körzetben érjük el a füst és a levegő gyors keveredését, a dohányfüst aromájának megőrzése mellett.

A kitűzött feladat megoldásához olyan cigarettákhoz való füstszűrőből indultunk ki, amelynek a cigaretta dohányrúdjához az egyik homlokoldalon csatlakozó hengeres szűrőbetétje van, ez porózus szűrőanyagból áll, kerületén pedig lényegében axiális irányú, és egymástól távközzel elrendezett hornyokkal van ellátva, ezek a hornyok a dohányrúd felőli homlokoldaltól távközzel végződnek, szívásoldali másik végükön viszont nyitottak, továbbá a szűrőbetétet olyan

-2185 695 fedőréteg veszi körül, amely legalább a hornyok körzetében légáteresztő. Ezt a találmány szerint azzal fejlesztettük tovább, hogy a szűrőbetét palástja — beleértve a hornyok falait is — légzáró kialakítású.

Célszerű az olyan kivitel, amelynél a szűrőbetét légzáró palástja külön készített és a szűrőanyaggal utólag társított fedőrétegként van kialakítva. De olyan kivitel is lehetséges a találmány szerint, amelynél a szűrőbetét légzáró palástja magából a szűrőanyag anyagából van kialakítva.

A találmányt részletesebben a rajz alapján ismertetjük, amelyen a találmány szerinti megoldás két példakénti kiviteli alakját tüntettük fel.

A rajzon:

Az 1. ábra a találmány szerinti füstszűrő első példakénti kiviteli alakjának perspektivikus képe;

A 2. ábra az 1. ábra szerinti füstszűrő dohányrúddai összeépített perspektivikus képe;

A 3. ábra a találmány szerinti füstszűrő másik példakénti kiviteli alakját perspektivikus képen szemlélteti.

A találmány szerinti 2 dohányfüstszűrő 1. ábra szerinti példakénti kiviteli alakjának kerületi mérete 20 és 27 mm közötti értékű. A 2 dohányfüstszűrőnek 10 szűrőbetétje van, amely a jelen esetben cellulóz-acetátból van kialakítva, de az lehet bármely más, a dohányiparban szűrőként használt szálas, vagy habosított anyagból is. A 10 szűrőbetétet nem-porózus, azaz gázzáró 12 réteg burkolja. Megjegyezzük, hogy „nem-porózus réteg” kifejezés alatt bármely nem porózus külső felületet értünk, amely lehet a szűrőbetéttel egyesített kialakítású, de különálló rétegként is kialakítható. A 2 dohányfüstszűrő a 10 szűrőbetét 12 rétege hosszirányú hornyokként kialakított 14 járatokkal van ellátva kerülete mentén. A jelen esetben csupán négy ilyen levegővezető 14 járatot ábrázoltunk, amelyek a kerület mentén azonos távközzel vannak elrendezve. Természetesen több ilyen horonyszerű 14 járat is kialakítható adott esetben, ahol azonban a hornyok középvonalának egymástól való távolsága célszerűen legalább a horony rádiuszának nyolcszorosával egyezik meg. (Például 0,004 cm²-es keresztmetszetű horony esetében, amelynél a horony sugara 0,05 cm, a szomszédos hornyok középpontjainak távolsága legalább 0,4 cm).

A 2 dohányfüstszűrőt úgy készítjük, hogy először cellulóz-acetátból, vagy hasonlóból készült szűrőbetét-dugót szabunk le, ezt azután a nem-porózus 12 fedőréteggel burkoljuk. Ezt követően alakítjuk ki a 12 fedőrétegen a 14 járatokat, mégpedig önmagában ismert, helyi megolvasztásos eljárással.

A 2. ábrán az 1. ábra szerinti 2 dohányfüstszűrő 3 dohányrúddal cigarettává egyesítve látható. Ezeket a cigaretta szívott végénél 16 burkolópapír veszi körül, amely 18 perforációval van ellátva, mégpedig a kerület mentén úgy, hogy a 18 perforáción át a 14 járat közlekedhessenek a külső levegővel. Amint a 2. ábrán látható tehát, a szellőztető levegő a 16 burkolópapír 18 perforációján át jut a 14 járatokba, majd onnan a dohányzó szájába. A 18 perforáció nyílásainak, valamint a 14 járatok méretét és számát mindenkor annak megfelelően válaszjuk meg, hogy mennyi szellőztető levegőt kívánunk a füstszűrőbe juttatni, erre azonban alább térünk ki részletesebben.

A 3. ábrán a találmány szerinti dohány füstszűrő másik példakénti kiviteli alakja látható, amelyet egészében 6 hivatkozási számmal jelöltünk. Ez 7 dohányrúddal van egyesítve. A 6 dohányfüstszűrőt és 7 dohányaidat külső palástjukon 36 burkolópapír veszi körül. A 36 burkolópapír az első kiviteli alakhoz hasonlóan 38 perforációval van ellátva. A 6 dohányfüstszűrőnek ennél a kivitelnél 30 szűrőbetétje van, amely cellulóz-acetátból vagy más önmagában ismert hasonló anyagból van kialakítva, ezt pedig műanyagból készült csőszerű 32 hüvely veszi körül. A jelen esetben a műanyagból készült 32 hüvely 34 járatokkal van ellátva, amelyek a 14 járatokhoz hasonlóan hosszirányban helyezkednek el. Abban az esetben, ha a 34 járatok a 32 hüvelyen végigérnek, gondoskodni kell arról, hogy megakadályozzuk a füstnek a 7 dohányrúdból a 34 járatokba jutását. Olyan kivitel is lehetséges, amelynél a 32 hüvely keresztmetszete lényegesen nagyobb, mint a dohányrúd keresztmetszete, úgyhogy a 34 járatok ilyenkor eleve a külső légtérrel közlekednek. A 32 hüvely gyártható önmagában ismert módon, például extrudálással.

A találmányt az alábbiakban példák kapcsán is ismertetjük.

I—XXIII. példák

A találmány szerinti füstszűrös cigarettákat úgy gyártottuk, hogy 24,6 mm kerületi hosszúságú és 27 mm hosszúságú szűrőbetétet először nem-porózus fedőréteggel borítottunk (például a kereskedelemben KIMBERLY-CLARK CORPORATION „322” típusnéven forgalmazott réteggel). A hosszirányú járatokat a találmány szerinti megválasztott számban és méretben a szűrőbetéten a dohányrúddal való egyesítése előtt készítettük. Ezután az egyesítést a burkolópapirral végezzük. A burkolópapírt a szellőztető levegő számára előre meghatározott, különböző számú és méretű nyílásokból álló perforációval láttuk el.

A dohányfüstszűrőben a járatok találmány szerinti méretmegválasztásával az áramlási sebességet célszerűen 17,5 cm³/s-ra választottuk, hogy a dohányfüstszűrő szívott vége és attól számított 1 cm-es körzeten belül intenzív és gyors levegő-füst keveredést érjünk el.

Az így készített cigarettákat azután vizsgálati eljárásnak vetettük alá, amelynek eredményeit az alábbi táblázat tartalmazza:

Példa	n	Av	Af	U	K	L
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
V[	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

185 695

Példa	n	Av	Af	U	K	L
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

ahol η — a hornyok száma;

A_v — a hornyok átlagos keresztmetszete (cm²-ben); Af — a szűrő keresztmetszete (beleértve a hornyokat is) (cm²-ben);

U — a teljes áramban a szellőztető levegő százalékos részaránya qv + q_s ahol q_v a szellőztető levegő részarányát, q_s pedig a dohányfüst részarányát jelenti);

K — konstans, amelynek értéke mindig nagyobb, mint 0,035, és amely a következő összefüggésből számítható:

£ ₌ a szomszédos hornyok közötti átlagos távköz a hornyok átlagos sugara

A fenti példákból kitűnik, hogy a III—VII., a XI—XIII. és a XVI—XVIII. példákban lényegében a szűrő kiömlésének 1 cm-én belül lényegében teljes egészében szétoszlatjuk a kilépő füstöt. A VIII—X. és a XIX—XXIII. példákban a szellőztető levegő levegőburkolatként működik, és a kilépő füstöt körülveszi, eloszlás, illetve keveredés nélkül. A XIV. és XV. példákban a szellőztető levegő nem volt elegendő ahhoz, hogy a füstöt kellőképpen hígítsa. Továbbá, a

III—VII., XI—XIII. és XVI—XVIII. példák szerinti cigarettáknál jó zamatot, míg a további példáknál korlátozott zamatérzékelést tapasztaltunk. Az I. és II. példáknál igen kis füstkeveredés volt észlelhető, és a zamatészlelés is túl kicsi volt.

Claims (11)

1. Szabadalmi igénypontok

   1. Dohányfüstszűrő cigarettákhoz, amelynek porózus szűrőbetétje, a szűrőbetét gázzáró réteggel burkolt kerülete mentén kiképzett hosszirányú levegővezető járatai, valamint a levegővezető járatok körzetében perforált burkolata van, ahol a levegővezető jára4 toknak a dohányfüstszűrő szívott végén van kiömlésük, azzal jellemezve, hogy legalább három levegővezető járata (14; 34) van, amelyek méretei a dohányfüstszűrőt jellemző alábbi összefüggés szerint vannak megválasztva:

   ahol K konstans, amelynek értéke nagyobb, mint 0,035; A_v a levegővezető járatok (14; 34) átlagos keresztmetszete; A_f a dohányfüstszűrő (2; 6) teljes keresztmetszete; n a levegővezető járatok száma és U a járatokon áthaladó szellőztető levegőnek a szűrőbetéten (10; 30) áthaladó áramhoz képesti százalékos aránya, amely 60—95 közötti értékű, azaz

   100· q_f q_v+q_s ahol q_v a levegővezető járatok (14; 34) átömlési tényezője; q_s a szűrőbetét (10; 30) átömlési tényezője, továbbá a levegővezető járatok (14; 34) átlagos keresztmetszetének (Av) és a dohányfüstszűrő teljes keresztmetszetének (Af) hányadosa kisebb, mint 0,01.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti dohányfüstszűrő kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy legfeljebb hét levegővezető járata (14; 34) van.
3. 3. Az 1. igénypont szerinti dohányfüstszűrő kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az U értéke 65 és 90 között van.
4. 4. Az 1. igénypont szerinti dohányfüstszűrő kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy négy levegővezető járata (14; 34) van.
5. 5. Az 1. igénypont szerinti dohányfüstszűrő kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy kerülete 20—27 mm közötti értékű.
6. 6. Az 1—5. igénypontok bármelyike szerinti dohányfüstszűrő kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a levegővezető járatok (14; 34) a szűrőbetét (10; 30) körül egyenlő osztásban vannak elrendezve.
7. 7. Az 1—6. igénypontok bármelyike szerinti dohányfüstszűrő kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a szomszédos levegővezető járatok (14; 34) középvonalainak távolsága a járatok szélességének legalább négyszerese.
8. 8. Az 1—7. igénypontok bármelyike szerinti dohányfüstszűrő kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a levegővezető járatok (14; 34) a szűrőbetétet (10; 30) határoló gázzáró rétegben (12) illetve hüvelyben (34) kiképzett hornyok.
9. 9. A 8. igénypont szerinti dohányfüstszűrő kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a levegővezető járatok (14; 34) félkör-alakú hornyok.
10. 10. Az 1—9. igénypontok bármelyike szerinti dohányfüstszűrő kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a levegővezető járatoknak (14; 34) a dohányfüstszűrő szívott végétől mért hossza rövidebb, mint a dohányfüstszűrő teljes hossza.
11. 11. Eljárás dohányfüst hígítására, amelynél a füstöt az 1—10. igénypontok szerinti dohányfüstszűrő szűrőbetétjén keresztül, a levegőt pedig a szűrőbetét kerülete mentén kialakított járatokban elkülönített

    -4185695 áramokban vezetjük a dohányzó szájába, ahol azután ezek keverednek egymással, azzal jellemezve, hogy az áramlási sebességet — a dohányfüstszűrő szívott vége és az attól számított 1 cm-en belüli körzetben a füst és a levegő intenzív és gyors keveredéséhez — 17,5 cm³/s-re választjuk.