DE2723177A1

DE2723177A1 - Schadstoffarme tabakwaren und verfahren zur herstellung derselben

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Publication number: DE2723177A1
Application number: DE19772723177
Authority: DE
Inventors: Victor Dipl Chem Brantl
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-05-23
Filing date: 1977-05-23
Publication date: 1978-11-30

Description

Schadstoffarme Tabakwaren und
Verfahren zur Herstellung derselben Die Erfindung betrifft schadstoffarme Tabakwaren, insbesondere Zigaretten, Zigarren, gestopfte Pfeifen oder dergleichen.
Zigaretten weisen drei besonders schädliche Substanzen auf, nämlich Nikotin, Teer und Kohlenmonoxid. Nikotin und Teer hat man durch besondere Filter bereits stark vermindert.
Eine weitere Reduzierung von Nikotin und Teer ist zwar sehr erwünscht, aber nur bis zu gewissen Grenzen erstrebenswert, da diese Schadstoffe zum Geschmack der Zigarette beitragen.
Im Gegensatz dazu ist Kohlenmonoxid völlig geschriacklos und geruchlos, trägt in keiner Weise zur Befriedigung beim Rauchen bei, ist vielmehr nur giftig und deshalb völlig unerwünscht.
Gerade dieses Gift weist aber die Eigenschaft auf, daß es durcn Zigarettenfilter nicht reduzierbar ist, da die Moleküle dieses Gases ungehindert durch die Filterporen schlüpfen.
Gerade Kohlenmonoxid im Verbrennungsgas von Zigaretten ist aber die Ursache für eine Vielzahl von Körperschadigungen und Krankheiten sowohl von aktiven Rauchern als auch von denjenigen Nichtrauchern, welche z.B. aus beruflichen oder gesellschaftlichen Gründen häufig passiv rauchen müssen. Es ist t;B, bekannt, daß Kohlenmonoxid Hämoglobin inaktiviert, welches dadurch seine Funktion, Sauerstoff im Blut zu transportieren, nicht mehr ausüben kann, so da3 der Stoffwechsel des KörpergeweDes vermindert wird. Diese Wirkung wird Ubrigens noch dadurch erheblich verstärkt, daß das eingeatmete Nikotin durch Vasokonstriktion die Durchblutung des Körpergewebes verringert. Bekannt ist au3erdem, diese beiden Effekte an der Pathogenese des Herzinfarktes maßgeblich beteiligt sind. Diese stark toxische Wirkung des Kohlenmonoxid überrascht nicht, wtnn man weiß, daß die Konzentration von Kohlenmonoxid im Zigarettenrauch höher als diejenige in Autoabgasen ist, deren höchst schädliche Wirkung allgemein bekannt ist.
Trotz dieser Kenntnisse ist es bei den vielfältigen und sehr kostenaufwendigen Forschungen und Bemühungen zur Entgiftung der Schadstoffe des Verbrennungsgases von Tabakwaren bisher nicht gelungen, den Gehalt an Kohlenmonoxid im Verbrennungsgas in nennenswerter Weise zu verringern, im Gegenteil, gerade einige Filterzigaretten mit einem niedrigen Nikotingehalt weisen einen besonders hohen Gehalt an Kohlenmonoxid im Verorennungsgas auf. Es hat sich herausgestellt, daß Kohlenmonoxid durch Filter so gut wie gar nicht entfernbar ist.
Han hat aber noch viele andere Methoden erprobt, um den Gehalt an Kohlenmonoxid aus dem Verbrennungsgas von Tabaken zu verringern, jedoch durchwegs ohne Erfolg.
So sind aus der Zeitschrift "Tobacco Science ", Vo. XIV, 1970, Seiten 78 bis 81, Bemühungen bekannt geworden, die Zusammensetzung der Verbrennungsgase von Tabak durch Zusätze zum Tabak zu verändern. Fast alle aus dieser Druckschrift bekannten Zusätze hatten jedoch eine erhebliche Zunahme des CO-Anteils im Verbrennungsgas zur Folge, vgl. die Tabelle auf Seite 80 oben. Die wenigen anderen Zusätze jedoch, welche den CO-Gehalt, wenn auch nur geringfügig, verringerten, hatten dafür die nachteilige Wirkung, daß sie den Anteil an giftigen Substanzen wie H2S, NO> S02 bzw. HCN erheblich erhöhten.
Aus der DOS 25 39 418 ist bekannt, daß ein tabakfreier Raum innerhalb des üblicherweise mit Tabak gefüllten Volumens, der vom Tabak durch eine weitgehend luftundurchlässige Trennwand getrennt und an dem mundstückseitigen Trennwandende, verschlossen ist, den Kohlenmonoxidgehalt in Tabakwaren verringert.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Tabakwaren zu schaffen, welche einen noch geringeren Anteil an Kohlenmonoxid im Verbrennungsgas besitzen, ohne Filterperforation und ohne chemische Zusätze.
Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß in und an der Trennwand zwischen Tabak und tabakfreiem Raum Wärmeableitung vorgesehen ist.
Die Erfindung weist den überraschenden Vorteil auf, daß sie den Gehalt von Kohlenmonoxid von Tabakwaren um bis zu 95 X zu reduzieren ermöglicht. Diese überraschende Wirkung beruht vermutlich darauf, daß durch Wärmeableitung aus dem Glut- oder Glimmberelch der Tabakwaren in diesem Bereich das Bouduard-Gleichgewicht in Richtung auf Erzeugung von mehr C02 und weniger CO verschoben wird. Eine Senkung der Temperatur der Glutzone um 2000C hat bereits eine Verringerung des Anteils an CO um 70 X zur Folge.
Die Erfindung weist aber auch den weiteren Vorteil auf, daß sie, wiederum auf Grund der Temperatursenkung, auch etne Verringerung des Gehalts von Kondensat und Nikotin im Verbrennungsgas bzw.
Verbrennungsrauch bewirkt.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß sie auf sämtlicne Tabakwaren anwendbar ist, also z.ß. sowohl auf Filterzigaretten, als auch auf filterlose Zigaretten, auf Zigarren, Zigarillos, gestopfte Pfeifen und dergl.
Der Grad der Wirkung der Erfindung hängt dabei von dem Grad der Warmeleitung ab. Wohin die Wärme aus der Glutzone gleitet wird, ist dabei unerheblich. Sie kann entweder in den Bereich niedrigerer Temperatur des Tabakraumes geleitet werden und dort den Tabak vorwärmen, sie kann aber auch kapazitiv durch Wärmeleitung oder durch Wärmestrahlung entfernt werden, ebenso ist es möglich, durch Phasenumaandlung> z.B. Schmelzen, Wärme aus dem Glutbereich zu entziehen.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß sie der Zigarettenindustrie enorme osten ersparen kann, weil sie den bei der Herstellung von Tabakwaren anfallenden Ausschuß an Tabak wesentlich verringert. Gerade Tabakstengel und Tabakrippen und auch billige Tabaksorten erzeugen nämlich beim Verbrennen einen besonders hohen Gehalt an CO. Da die Erfindung, wie es oben bescnrieben wurde, den Gehalt von CO in bisher nicht geahnter welse verringert, ermöglicht sie es, gleichzeitig, auch die billigen Tabaksorten und Tabakstengel und auch Tabakrippen zu Tabakwaren zu verarbeiten, welche immer noch wesentlicn weniger CO erzeugen, als die bisher handelsüblichen Tabakwaren.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist in und an der Trennwand Jes Hohl körpers wärmeleitendes Material so angeordnet, daß es Wärme aus delta Bereich höherer Temperatur in den Bereich niedrigerer Temperatur leitet.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann die Wärmeableitung durch Phasenumwandlung erfolgen. Diese Weiteroildung kann z.B.
darin bestehen, daß in und/oder auf den Trennwandschichten leicht schmelzbare Materialien in Pulver- oder Folienform aus Metall. z.B.
Aluminium oder Zinn; aus organischem Material, z.B. Rohrzucker, oder aus Glasbildnern, z.B. Borax oder Phosphate, angebracht sind.
flach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Trennwand des Hohlkörpers an dem mundstückseitigen Ende verschlossen. Diese Weiter-Dildung weist den Vorteil auf, daß keine Nebenluft durch den Hohl körper angesaugt wird. Für den Raucher tritt so keine geschackliche Beeinträchtigung durch Rauchverdünnung ein.
Nach einer bevorzugten Ausfuhrungsfor ist das wärmeleitende Material so an und in der Trennwand ausgebildet, daß es sich in Längsricltur,g erstreckt, und somit die ärmeleitung vom Bereich nöhrerer Temperatur in den Bereich niedrigerer Temperatur stets gewährleistet ist.
ivach einer Weiterbildung der Erfindung kann das wärmeleitende Material so an und in der Trennwand geformt sein, daß der in der Tabakasche befindliche Teil mit dieser abstreifbar ist.
lach einer Weiterbildung der Erfindung kann das wärmeleitende Material in und an der Trennwand in Form von Zylinderabschnitten ausgebildet sein. Diese Zylinderabschnitte, die unter sich keinerlei Verbindung besitzen, werden durch die Trennwandschichten, z.ß. Papier, zusammengehalten. Nacn dem Verglimmen des Stützpapiers können die in der Aschenzone gelegenen Zylinderabschnitte leicht abgestreift werden.
Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung sind eine Vielzahl von wärmeleitenden Zylinderabschnitten an und in der Trennwand so angeordnet, dat es zwischen zwei oder mehreren dieser Zylinderabschnitte so viele wärmeleitende VerDindungsstellen gibt, daß Wärme von dem Bereich höherer Temperatur in die Bereiche niedrigerer Temperatur geleitet wird. Diese Weiterbildung der Erfindung weist den Vorteil auf, da3 die wärmeleitenden Zylinderabschnitte in jedem Fall mit der Asche der gerauchten Zigarette abstreifbar sind, da diese wärmeleitenden Körper nicht mechanisch fest miteinander verbunden sind.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann die Trennwand des Hohl körpers aus mehreren Schichten bestehen, in die wärmeableitende Materialien eingelegt sind.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird Wärmeableitendes Material auf der dem Tabakraum zugewandten Seite der Trennwand angeordnet. Ein Vorteil dieser Anordnung besteht in der dadurch verstärkt möglichen Kühlung der Pyrolsezone. Die Pyrolysezone (@00°C - Zone) eilt beim Abrauchen einer Zigarette schneller als die eigetlicne Glutzone (850°C - Zone) in Richtung des mundstückseitigen Endes der Zigarette voraus. Diese Pyrolyseteinperatur wird durch die erfindungsgemäße Anbringung von wärmeableitendem Material gesenkt und somit wird weniger Kohlenmonoxid erzeugt.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist an der TRennwand, auf .r Jern tabakfreien Raum zugewandten Seite, wärmeableitendes Material angeordnet. Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, aa3 größere Wärmemengen aus dem Glutzonenoereich abgeleitet werer. kennen, als bei der AnDringung des wärmeableitenden Materials auf der den TAbakraum zugewandten Seite, ohne das zum mundstückseitian Ende der Zigarette strömende Rauchgas stark aufzuheizen.
sie von dem Wärmeableitenden Material, das auf der dem tabakfreien Raum zugewandten Seite der Trennwand angebracht ist, aufgenommene Wärmemenge gelangt nur in geringerem Maße in den Tabakraum, da die Trennwand, z.B. aus Papier, als schlecnter Wärmeleiter einen Übergang von Wärme in den Tabakraum behindert bzw. verzögert.
ijoh eirer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung besteht die Trer,n.;and des einseitig verschlossenen Hohlkörpers aus weitgehend luftundurchlässigem Papier. Un den besten erfindungsgeinäßen Effekt, Senkung des Kohlenmonoxidgehalts, zu erzielen, ist die Verwendung eines weitgehend luftundurchlässigen Papiers zweckmäßig. Das Papier bleibt auch in der Glutzone weitgehend luftundurchlässig und behält die ursprüngliche Zylinderform des Hohlkörpers auch bei der Pyrolyse bzw. Verkohlung in der Glutzone bei.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist weitgehend luftundurchlässiges Papier mit wärmeleitendem Material beschichtet.
Dieses Material kann nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung aus Folien, Fasern, kleinen Schnitzeln oder Pulver bestehen.
Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist das wärmeleitende Material aus Metall.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann das Metall Aluminium oder- Zinn sein. Diese Weiterbildung hat den Vorteil, daß in Metallen eine sehr gute und schnelle Wärmeleitung stattfindet, und so rasch Wärme aus der Glutzone abgeleitet werden kann.
Insbesondere bei der Verwendung von Zinn oder Zinnfolien wird neben der Wärmeleitung auch ein anderer Effekt beobachtet. Das Zinn schmilzt in der Glutzone und kann durch diese Phasenumwandlung nocn weitere Wärme entziehen.
Nach einer anderen Weiterbildung der Erfincung Destent das wärmeleitende Material aus Graphit. Diese Weiterbildung weist den Vorteil auf, daß Graphit, neben einer männlich nohen Wärmeleitfähigkeit wie Metall, so ausgebildet sein kann, daß es nacn dem Verglimmen der Zigarette brökelige Konsistenz annimmt und leicht mit der Tabakasche abgestreift weraen kann.
Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung kann das wärmeleitende Material Keramik sein. Diese Heiterbildung hat den Vorteil, das Keramikmaterial sehr billig.ist. Obgleich die Wärmeleitung scnlechter als die von metallen oder Graphit ist, erfolgt durch die kapazitive Kühlung eine Temperatursenkung, die den Kohlenmonoxidgehalt senkt. Das wärmeableitende laterial kann nach einer Weiterbildung der Erfindung aus Aluminiumoxid, Al203> bestehen.
Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist das wärmeleitende Material ein Glasbildner. Glasbildner sind ebenso wie Keramikmaterialien schlechte lärmeleiter, weisen aber neben den geringen Kosten einen weiteren Vorteil auf: leichte Schmeizbarkeit bei Temperaturen von 500-800°C. Die Glutzonentemperatur einer Zigarette beträgt etwa 850°C. Durch das Schmelzen wird Wärme entzogen und die Temperatur der Glutzone stark erniedrigt.
flach einer Weiterbildung der Erfindung kann das wärmeleitende material aus Boraten, Metaboraten, Silikaten, Phosphaten oder Metaphosphaten bestehen.
Nach einer arjeren Weiterbildung der Erfindung Desteht das Wärmeleitende Material aus Quarzsand, SiO2; Borax, Na2B4O7.10 H2O; Boraxid, B2O3; Borsäure, H3@O3; Natriummetaborat; (NaBO2); Natriummetaphosphat, (Na3(PO3)3; Natriumdihydrogenphosphat, Na@2PO4; Natriumhydrogenphodphat, Na2HPO4; Natriumphosphat, Na3PO4; sowie deren Mischungen.
Aufgabe der Erfindung ist es ferner, ein Verfahren zur Herstellung von Tabakwaren mit eine niedrigen Genalt an Kohlenmonoxid im Verbrennungsgas zu schaffen.
Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dab bei d-r Herstellung von Tabakwaren ein Trenn.iandscnlaucn zentral in en Tabakstrang eingebracht wird, innerhalb dessen in bestimmten Abständen senkrecht zur Achse des Trennwandschlauches Abschlüsse so ausgebildet sind, daß aneinanderliegende luftdicht abgeschlossene Räume entstehen.
Diese erfindungsgemäße Lösung eist den großen Vorteil auf, daß sie die Herstellung von CO-armen Zigaretten auf besonders billige weise ermöglicht. Es sind keinerlei besondere Maschinen erforderlich, diese Zigaretten können vielmehr mit üblichen Maschinen hergestellt erden.
ach einer Weiterbildung der Erfindung besteht der Trennwand-.
schlauch aus zwei Papierbahnen gleicher Seite, die aufeinanderliegend, an den Außenkanten miteinander verklebt oder verbunden sind.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind zwischen die Papierbahnen, längs des größten Durchmessers, einmal gefaltete kreisrund2 Abschlüsse aus Papier mit eine schmalen halbkreisförmigen Klebefalz so eingeklebt, daß jeweils eine halbe Kreisfläche mit der oberen bz. unteren Papierbann verklebt ist. Die längs des größtenDurchmessers einmal gefalteten Abschlüsse sind mit ihrem geraden Teil senkrecht zu den Kantenlinien der Papierbahn eingeklebt. Vorzugsweise wird für die Abschlüsse weicheres Papier als für die Papierbahn, z.B. weitgehend luftundurcnlässiges Zigarettenpapier, verwendet, um den späteren Entfaltungsvorgang zu erleicntern. Statt Bannen und Abschlüsse aus Papier kann natürlich auch jedes andere Material verwendet werden, welches veraschbar ist bzw. in der Glut so zerlegbar ist, daa es nach dem Veraschen abstreifbar ist.
;'iach einer Weiterbildung der Erfindung wird der plan aufgerollte Schlauch kurz vor dem Einbringen in den Tabakstrang entfaltet.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann die Entf#ltung des plan gefalteten Trennwandschlauches durch Druckausübung auf die Kanten der miteinander verklebten Papierbahnen oder durcn Anlegen von Unterdruck auf die obere und untere Fläche Qer Papierbannen erfolger. ach der Entfaltung des Trennwandschlauches mit den aneinanderliegenden luftdichten Räumen bleibt der Trennwandschlauch trotz eines gewissen Unterdrucks in den luftdichten Räumen formstabil, da die abschlüsse z.B. aus Papier, einen sicn ungefähr über den grö3ten Durchmesser erstreckenden Knick, etwa senkrecht zur Ebene der Kanten der Papierbahnen vor der Entfaltung, aufweisen. Dieser Knick wirkt der von der oberen und unteren Fläche ausgehenden Kraft entgegen.
Nach einer ,Xeiteruildung der Erfindung kann der erfindungsgemäß Trennwandscnlaucn zur Herstellung schadstoffarmer TaDakwaren ;nit den gasdicht abgeschlossenen Räumen, auch dadurch hergestellt werden daß durch die runde Öffnung des Hohldornes, auf dem der Trennwandschlauch geformt wird, in bestiminten AD-ständen Dichtungen so in den Schlauch eingebracht werden, daß aneinanderliegende gasdichte Räume entstehen.
Nach eincr Weiterbildung der Erfindung wird zur Herstellung des Trennwandschlauches ein ein- oder mehrseitig mit wärmeleitende Material beschichtetes Papier verarbeitet.
Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist das Papier für den Trennwandschlauch mit wärmeleitenden Folien, Fasern, Schneitzeln oder Pulvern oeschichtet.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung ist das wärmeleitende material Aluminiumfolie.
Die Erfindung ist im folgenden anhand einiger Ausführungsbeispiele und in Verbindung mit den Figuren näher beschrieben.
Es zeigen: Fig. 1 eine für Kohlenmonoxidmessungen verwendete Apparatur in schematischer Darstellung.
Fig. 2a einen Schnitt durcn eine normale Zigarette.
Fig. 2b ein CO - Diagramm einer normalen Zigarette.
Fig. 3a einen Schnitt durcn eine gemäß der DOS 25 39 413 modifizierten Zigarette.
Fi".3b ein CO - Diaorarirn einer gemäß der DOS 25 39 413 modifizierten Zigarette.
Fio. 4a einen Querschnitt einer gemäß der Erfindung ausgebilaeten Zigarette.
Fig. 4b ein CO - Diagramm einer erfindungsgemäß ausgebildeten Zigarette.
Fig. 5 eine Aufsicht auf eine Trennwand, nach DOS 25 39 418 für Tabakwaren.
Fi. 6 eine Aufsicht auf eine erfindungsgemäß modifizierte Trennröhre.
Fig. 7 eine Aufsicht auf eine Trennwand für Tabakwaren mit wårmeleitenden Zylinderabschnitten.
Fig. 8 eine Aufsicht auf eine Trennwand für Tabakwaren mit wärmeleitenden Zylinderabscnnitten, die wärmeleitende Verbindungsstellen aufweisen.
Fig.9 einen Querschnitt durch eine Trennwand für Taoakwaren.
Fig. 10 eine Aufsicht auf eine Trennwand für Tabakwaren, die eine Metallfolie auf der äußeren, dem Tabak zugewandten Seite aufweist.
Fig. 11 eine Schrägaufsicht auf eine Trennwand für Tabakwaren, die eine Metallfolie auf der inneren, der dem tabakfreien Raum zugewandten Seite aufweist.
Fig. 12a eine Aufsicht auf einen Trennwandschlauch für Tasakwaren aus Papier mit durch senkrechte Abschlüsse gebildeten luftdichten Räumen.
Fig. 12D einen Querschnitt durch einen Trennwandschlauch aus Papier für Tabakwaren, mit durch Einschnürungan gebildeten gasdichten fläu:ren.
iq. 12c einen Querschnitt durch einen Trennwandschlaucil, aus Papier, für Tabakwaren, mit durch Einlage von einseitig verschlossenen Hohlstäuen gebildeten gasdichten Räumen.
Fig. 13a einen Querschnitt der Seitenansicht, des noch gefalteten Trennwandschlauches mit senkrechten Abschlüssen.
Fig. 13b eine Aufsicht auf den noch gefalteten Trennwandschlauch.
Fig. lSc eine Aufsicnt auf aen Trennwandschlauch für Tabakwaren wahrend des Entfaltungsvorgangs.
Fi:;.14 einen Schnitt durch eine Vorrichtung zur Fertigung eines Trennwandschlauches mit senkrecnten Abschlüssen.
Die Meßapparatur der Fig. 1 weist einen Cambridge-Filter 2 auf, an aessen Einlaßseite eine Zigarette 1 eingesetzt werden kann, Der Cambridge-Filter 2 ist über eine Kuhltalle 3 it einer Gaseinlaßschleife 4 verbunden, welche ein Umschaltventil (nicht dargestellt) enthält. Einem Ausgang dieser Gaseinlaßschleife 4 ist ein Gaschronatograpn 5 nachgeschaltet.
Der andere Ausgang der Gaseinlaßschleife 4 führt über ein Vorvakuumgefäß 9 zu einer Vakuumpumpe 10. In der Leitung zwischen Gaseinlaßschleife 4 und dem Vorvakuumgefäß 9 liegen ein Magnetventil 7, welches von einem Zeitgeber 6 gesteuert wird, und eine Einstellhahn 8.
Im Betrieb wird die Zigarette 1 in zeitlichen Intervallen durch den Unterdruck abgebrannt, welcher von der Vakuumpumpe 10 erzeugt wird. Bei diesen Zügen werden der Rauch und das Verbrennungsgas der Zigaretten in dem Cambridge-Filter 2 filtriert. Dieser Filter 2 hält die festendestandteile unddie flüssigen Rauchdestandteile zurück, und läßt im wesentlichen lediglich das Verbrennungs-Gas hindurch. Dieses Gas wird durch eine Kühifalle 3 geleitet, in welcner 1420 und C02 ausgefroren werden. Das aus der Kühlfalle 3 der Gaseinlaßschleife 4 zugefünrte Gas enthält den gesamten CO-Anteil, welcher von der brennenden Zigarette 1 bei jedem Zug in den Cambridge-Filter 2 eingesaugt. wurde.
Die Vakuumpumpe 10 arbeitet während der gesamten Messung. Sie erzeugt jedoch nur dann einen Unterdruck am mundstück der Zigarette 1, wenn das Magnetventil 7 geöffnet ist. Dieses Magnetventil 7 wird vom Zeitgeber 6 in Intervallen von einer Minute jeweils zwei Sekunden lang geöffnet. Während dieser zwei Sekunden wird also an der Zigarette 1 gezogen, Der Einstellhahn 8, welcher den Querschnitt der Leitung zwischen dem Magnetventil 7 der der Vakuumpumpe 10 verändern kann, ist so eingestellt, daX während dieses Zuges von zwei Sekunden Dauer eine Gasmenge von 35 ml durch den Cambridge-Filger 2 hindurch angesaugt wird. Diese lenge von 35 ml reicht 2us, ut die gesamte Apparatur vom Cambridge-Filter 2 bis zum Magnetventil 7 hin durchzuspülen.
Nach dem Intervall von zwei SeKunden wird das Magnetventil 7 durch die Steuerung des Zeitgebers 6 geschlossen.
Jetzt uird das Drehumschaltventil so gedreht, daß der Gaschromatograph an die Gaseinlaßschleife 4 angeschlossen ist und das Trägergas des Gaschromatographen 5 die zu analysierende Gasmenge aus der rjaseinla;3schleife 4 aus-und in den Gaschromatographen einspült.
In diesem Gaschromatographen 5 wird die eingespülte Gasmenge nit einem 5-Å-Molekularsieb in die verschiedenen Bestandteile getrennt. Die untersciiedlichen Wärmeleitfähigkeitswerte dieser Bestandteile werden über einen Wärmeleitfähigkeitsaetektor (WLD) essen, und diese Meß-Werte werden von einem Kompensographen 12 aufgezeichnet.
Das Vorvakuumgefäß 9 zwiscien dem t4agnetventil 7 und der Vakuumpumpe 10 dient unüblicher WEise dazu, einen Zusameruch des Vakuums in dieser Unterdruckleitung beim öffnen des Magnetventils 7 zu veriindern.
Die verwendete Meßapparatur arbeitet mit sehr hoher Genauigkeit. Schwankungen der Meßergebnisse auf Grund der Meßgenauigkeit der Apparatur sind wesentlicn kleiner als diejenigen Schwankungen der Me3er3ebnisse, welche durch die ungleiche Konsistenz der verschiedenen Zigaretten x Das Abrauchen erfolgte nach der üblichen CORESTA-Norm.
hervorgerufen werden. Selbst die Konsistenz der Zigaretten einer einzigen Packung, welche also den gleichen Umwelteinflüssen wie Lufttemperatur, Feuchtigkeit und dergleichen ausgesetzt sind, sind wesentlich gröber als die Schwankungen der Meßappratur, Der Fehler der gesamten Messung wird somit durcn die veranderliche Konsistenz der einzelnen Zigaretten innerhalb einer Packung bestiiniht. Dieser Fenler lag maximal zwiscnen 9 und 10 . Bei einigen Zigarettenpackungen lag diese Schwankung der Meßergebnisse unter den Zigaretten einer einzigen Packung nur bei etwa 5 %. Diese angegebenen Schwankungswerte wurden bei handelsüblichen, nicht präparierten Zigaretten gemessen.
Zu sämtlichen Messungen wurden handelsübliche Zigaretten verwendet, wicne in der Bundesrepublik Deutscnland unter dem Handelsnamen ",R6" vertrieben werden.
Die Figur 2a zeigt eine normale unpraparierte Zigarette 20, welcie denüblichen Zigarettenfilter 21 und die übliche Tabakfüllung 22 aufweist, welcne von der Zigarettenpapierhülle umgeben ist.
In der Figur b ist ein Co-Diagramm einer normalen Zigarette der Figur 2a dargestellt.
Die Abszisse Dildet die in Minuten aufgeteilte Zeitachse, wobei der Pfeil dieser Abszisse in Richtung zunenmender Zeit weist.
Diese Zeitskala läuft also von recnts nach links. Die Meßergebnisse der späteren Züge an den Zigaretten sind somit jeweils links von den Meßergebnissen der vornergehenden Züge aufgetragen. Die Ordinate weist eine linear geteilte Skala auf.
Die CO-Kurven der normalen unpräparierten Zigarette sind mit den Kennzahlen 321, 322, 323 bzeichnet, Wie man aus dem Diagramm sieht, steigt der CO-Gehalt, welcher der Fläche unter den Kurven entspricht, vom 4. zum 8. Zug hin etwa linear an.
(Minutenzahl = Nummer des entsprecnenden Zuges). Da die Basisbreiten der CO-Peaks des Kompensographen ungefähr gleich groß sind, wird mäherung @@ @@e die Höhe der Kompensographenaus- Die Figur 3a zeigt eine Filterzigarette 30 mit einem Filter 31 und de;n üblichen, von Zigarettenpapier 33 eingehüllten Tabakstrang 3' im Querschnitt. Zentral in den Tabakraum 32 dieser Zigarette ist ein am mundstückseitigen Ende verschlossener Hohlzylinder 50 aus Papier angeordnet. Der eineitig verschlossene Hohlkörper besteht aus einer Papierschicnt (60 g/m2).
Auf die nerstellung dieses Hohlkörpers wird bei der Beschreibung der Fig. 4a eingegangen.
£ie Figur 3@ zeigt eine CO-Messkurve der Zigarette nach Fig.3a.
Ein Vergleich des CO-Genalts, der in etwa den Kompensographenausschlägen 331, 332, 333 gleichzusetzen ist, mit dem der Zigarette der Fig. 2b zeigt eine deutliche Abnahme an CO.
Ein Vergleicn der mittleren Höne der Kompensographenausscnläge der Figur 3D mit der der Figur 2b zeigt eine Verringerung des CO-Gehalts von 48 .
Die Fig. 4a zeigt im Querschnitt eine erfindungsgemäße Filterzigarette 40, welche einen üblichen Zigarettenfilter 41 und die übliche Tabakfüllung 42 aufweist, welche von der Zigarettenpapierhülle 43 ungeben ist. Die Zigarette 40 weist eine Trennwand 45 mit den Abschluß 43, welche den tabakfreien Raum 46 bildet, auf. Die Trennwand 45 Destent aus zwei Papierschichten, einer Schicht 47 aus Papier mit einen Flächengewicnt von zur g/m² und einer Schicht aus Zigarettenpapier 49 (Porosität 14 <q.l/min x cm² x 100 mm H2O). Zwischen die Schicnten 47, 49 sind wärmeableitende Folien 37 eingelegt.
Die Herstellung dieser erfindungsgemäßen Trennwand erfolgt in zwei Stufen: a) Herstellung des einseitig verschlossenen Hohlzylinders aus Papier: Die erstellung dieses einseitig verschlossenen Hohlzylinders aus Papier erfolgt mit Hilfe eines 3 mm dicken Metalldornes, der an seinem vorderen Ende in einen etwa 3 mm langen Konus übergeht. Ein Papierstück (60 s/m2) mit derLänge von 66 mm und einer Breite von 11,5 mm wird so um den Dorn gewickelt, daß sich die Längsränder (66mn) parallel zur tittelachse des Dornes auf dessen Mantel fläche auf einer Breite von etwa 2mm überdecken. Um die Zylinderform zu erhalten, welcne riöglicnst aucn unter Hitzeeinwirkung beim Abrauchen der Zigarette formstabil bleiben soll, wird das Papier längs an dem etwa 2mm breiten Überdeckungsbereich mit einer Klebepaste verklebt.
Die eine Seite des Hohlzylinders aus Papier wird im Bereich des konisch zulaufenden Teils des Dornes mit zwei Fingern fixiert und durcn Drehung aes Papierzylinders und des Dornes so verdrillt, daß der Zylinder einseitig, konisch zulaufend, luftdicht abgeschlossen wird. tacn den Entfernen des Domes erhält uan einen einseitig verschlossenen Hohlzylinder aus Papier.
b) Herstellung des erfindungsgemäXen einseitig abgeschlossenen Trennwandzyl i nders: Um den etwa 66mm langen einseitig verschlossenen Hohlkörper aus Papier mit 3 mm Durchmesser werden in Abständen von etwa 2 mm 7 Streifen (7mm breit) einer handelsüblicnen Aluminiumfolie 40 g/m2 gewickelt. Die Länge der Streifen ist so bemessen, daß sich nach einer Umwickelung der Anfang und das Ende des Folienstückes überlappen. Um beim Einbringen dieser erfindungsgemäßen Trennwand in die Zigarette ein Verschieben der einzelnen Aluminiumfolienzylinderabschnitte zu vermeiden, wird auf den nocn mit Dorn versehenen Hohlkörper auf die Folienringe eine Lage eines handelsüblichen Zigarettenpapiers gewickelt. Das Zigarettenpapier wird ähnlich wie das darunterliegende Papier im konischen Bereich des Dornes durch Festhalten mit zwei Fingern und Drehung um die Dornachse auf dem Hohlzylinder fixiert.
Dieter so gefertigte HonlKörper wird zusammen mit dem Dorn mit dem konischen Ende voraus axial von vorne in die Zigaretta eingeführt. Nach einem EinschuD von etwa 66mm wird der Dorn herausgezogen. Der einseitig verschlossene Papierzylinder mit Wärmeableitung verbleibt in der Zigarette.
Bei erwendung eines folienbeschichteten Papiers kann die Herstellung des erfindungsgemäßen Hohlkörpers in einem Arbeitsgang erfolgen.
Die Fig. 4b zeigt die Kohlenmonoxidmesskurve der Zigarette 40.
Linie Konlenmonoxidmesswerte sind durch die bezugszeichen 341, 342, 343 gekennzeichnet, Ein Vergleich des Mittelwertes der ,esskurven der Fig. 4b mit denen der Fig. 3b zeigt eine weitere Reduktion des Kohlenmonoxids um 40 8. Im Vergleich zur Ausgangszigarette der Fig. 2a/2b also eine Reduzierung um 70 X.
Die Figur 5 zeigt eine Aufsicht auf einen Hohlkörper 45, nach DOS 25 39 413, der an einem Ende mit einen Abschluß 48 versehen ist.
Die Figur 6 zeigt eine Aufsicht auf einen erfindungsgemäß modifizierten Hohlkörper 45 mit in Längsrichtung angebrachten wärmeleitenden Folien oder Fasern 61.
Die Figur 7 zeigt eine Aufsicht auf einen anderen erfindungsgemn modifizierten Hohl körper 45 mit einem Abschluß 48 und mit Zylinderabschnitten aus Graphitfolie 71.
Die Figur 8 zeigt eine Aufsicht auf einen Hohlkörper 45 mit dem Abschluß 43 und mit den Zylinderabschnitten aus Graphitfolie 71, die durch einen oder mehrere wärmeleitende Längsstreifen aus Graphitfolie 82 verbunden sind.
DieFigur 9 zeigt einen Querschnitt durch einen Hohlkörper 45 mit den. Abschluß 48. Zwischen die innere Schicht des Hohlkörpers 93 und der äußeren 91, dem Tabakraum zugewandten Seite sind wärmeleitende Einlagen 92 eingebracht. Diese Einlagen 92 können sowohl aus Folien, Pulver oder Fasern bestehen.
Die Figur 10 zeigt einen Hohlzylinder 45 mit dem Abschluß 48, der auf der sauberen, dem Tabakraum zugewandten Seite wärmeleitendes laterial 101 aufweist.
Die Figur 11 zeigt eine Schrägaufsicht auf einen hohlkörper 4z mit dem Abscnluß 48, der auf der Innenseite 116, der dem tabakfreien Raum zugewandten Seite, wärmeableitendes Material 101 aufweist.
Die Figur 12a zeigt einen Querschnitt durch einen Trennwandschlauch 127 mit senkrechten gasaichten Abschlüssen 129. welche aneinanderliegende gasdichte Räume 128 bilden. Die Figur 12b zeigt einen Querschnitt durcn einen Trennwandschlauch 127 mit den Abscnnürungen 125, die die hintereinanderliegenden gasdichten Räume 12d bilden. Die Herstellung dieses Trennwandscnlauches erfolgt kontinuierlicn über einen Dorn. In bestimmten zeitlichen Intervallen wird der Schlauch in einem Bereich 126 ringsum mit Kleostoff beschichtet und aDgequetscht. Der Klebstoff hat die Aufgabe, die bei der Quetschung entstenenden Falten aneinander zu kleben, so daß luftdichte Abschlüsse entstehen. Die Quetscnung des Schlauches kann auch unter leichter Drehung erfolgen, um ein noch dichteres Aneinanderliegen der Quetscnfalten zu ermöglichen.
Die Figur 12c zeigt einen Querscnnitt durch einen Trennwandschlaucn 147, in den einseitig konisch abgeschlossene, zylinderförmige Hohl körper 124 so eingelegt sind, da3 aneinanderliegende gasdichte Räume 128 entstehen.
Die Figur 13a zeigt eine Seitenansicht im Querschnitt eines noch gefalteten Trennwandscniaucnes 130, sowie dessen obere 134 und untere Papierbahn 132 und die eingelegten, ebenfalls noch gefalteten Abschlüsse 137.
Die Figur 13D zeigt eine Aufsicht auf die obere Papierbahn 134 der Figur 13a, die durch die beiden Kanten 136 begrenzt ist.
Die gestrichelte Linie 138 längs der Kanten 136 zeigt den Bereich der Klebeverbindung mit der unteren Papierbahn an.
Die gestrichelte Linie 139 zeigt den Bereich der Klebeverindu3 der längs des größten Durcnmessers gefalteten Dichtungsscheibe 137 mit der oberen Papierbahn 134. Die Klebeverbindung der anueren Hälfte der Dichtungsscheibe 137 mit der unteren Papierbahn 132 ist hier der Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellt.
Die Figur 13 c zeigt den Entfaltungsvorgang des Trennwandschlauches 130 mit der oberen Papierbahn 134 und der unteren Papieran 132. Die Entfaltung kann entweder durch Druckausübung auf die Kanten 136 in Richtung der Pfeile A erfolgen cjer durch Anlegen von Unterdruck in Richtung der Pfeile .
.N'acn der vollständigen Entfaltung weisen die abschlüsse 137 einen senkrecht zurEbene der Kanten liegenden Knick 170 aut, der den Trennwandschlauch 127 formstabil macht. Durch die Abschlüsse 137 entstehen die aneinanderliegenden luftdichten Räume 128.
Die Figur 14 zeigt einen Querschnitt einer Vorrichtung mit der ein Trennwandschlauch 167 so mit Abschlüssen 129 versehen werden kann, da3 aneinanderliegende luftdicht Räume 123 entstehen. Die von der Vorratsrolle 146 abgewickelte Papierbahn 148 wird auf dem Hohldorn 144 zu einem Papierschlauch geformt. Durch eine Öffnung 149 des Hohldornes können Dichtungen 129 eingeschoben werden, die mittels eines Schiebers 145 in den Papierscnlauch 167 gedrückt werden. er bei der Fertigung des Papierschlauches entstenende Unterdruck im Hohlraum 150 des Dornes kann schon ausreichen, um die Dichtungen in den Papierschlauch zu ziehen, so daß der Schieber 145 unnötig wird.

Claims

A N S P R Ü C H E 1. Schadstoffarme Tabakwaren, insbesondere Zigaretten, Zigarren, gestopfte Pfeifen oder dergleichen, dadurch gekennzeichnet, daß in und an der Trennwand des Hohlkörpers (4D), der den tabakfreien Raum auskleidet, Wärmeableitung vorgesehen ist.
2. Tabakwaren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeicnnet, aaß ind und an der Trennwand des hohlkörpers (45) wärmeleitendes Material (61, 101) so angeordnet ist, daß Wärme aus dem Bereich höherer Temperatur in den ßereicn niederer Temperatur geleitet wird.
3. Tabakwaren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeleitung durch Phasenumwandlung erfolgt.
4. TaDakwaren nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, da3 der Hohl körper (45) an seinem mundstückseitigen Ende mit einem Abschluß (48) versehen ist.
5. TaDakwaren nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmeleitende Material (61, 101) sich in Längsrichtung an oder in der Trennwand des Hohl körpers (45) befindet.
6. Tabakwaren nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmeleitende Material so ausgebildet ist, daß der in der Tabakasche befindliche Teil mit dieser abstreifbar ist.
7. Tabakwaren nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, da das wärmeleitende Material an oder in {der Trennwand das Hohl körpers (45) in Form von Zylinderabschnitten (71) ausgebildet ist.
8. Tabakwaren nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Zylinderabschnitten (71) aus wärmeleitendem material in und an der Trennwand des Hohlkörpers (45) so angeordnet sind, daß es zwischen jeweils zwei oder mehreren dieser Zylinderabschnitte soviel wärmeleitende Verbindungsstellen (32) gibt, daß Wärme von den Bereicnen hoher Tenperatur in die Bereiche niedriger Temperatur geleitet wird.
9. Tabakwaren nach einem aer Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand des Hohlkörpers (45= aus mehreren Schichten (91, 93) besteht, in die wärmeaDi.eiteflde Materialien (92) eingelegt sind.
10. Tabakwaren nach einem der Ansprüche 1 - 9, aadurch gekennzeichnet, daß auf der dem Taoakraum zugewandten Seite der Trennwand des Honlkörpers (45) wårmeableitendes Naterial (61, 131) angeordnet ist,
11. Tabakwaren nac einem der Ansprüche 1 - 10, dadurch gekennzeicnnet, aaß auf der dem tabakfreien Raum (116) zugewandten Trennwandseite des Hohikörpers (45) wärmeleitendes Material angeordnet ist.
12. Taoakwaren nacn einem der Ansprüche 1 - 11, dadurcn gekennzeichnet, da3 die Trennwand des Hohlkörpers (45) mit dein Abschluß (43) aus weitgenend luftundurchlässigem Papier besteht.
13. Tabakwaren nach einem der Ansprüche 1 - 12, dadurch gekennzeicnnet, da3 die Trennwand des Hohlkörpers (45) aus mit wärmeleitendem Material beschichteten weitgehend luftundurchlässigem Papier besteht.
14. Taoakwaren nach eine der Ansprüche 1 - 13, dadurch gekennzeicnnet, daB die Trennwand des Honikörpers (45) aus mit wärmeleitenden Folien, Fasern, Schnitzeln oder Pulver ein ooer mehrfach beschichteten weitgehend luftundurchlässigem Papier besteht.
15. Tabakwaren nach einem der Ansprüche 1 - 14, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmeleitende Material Metall ist.
16. Tabakwaren nacn einem der Ansprüche 1 - 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall Aluminium oder Zinn ist.
17. Tabakwaren nach einem der Ansprüche 1 - 14, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmeleitende Material aus Graphit besteht.
18. Tabakwaren nach einem der Ansprüche 1 - 14, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmeleitende Material aus Keramik besteht.
19. Tabakwaren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Keramikmaterial aus Aluminiumoxid besteht.
20. Tabakwaren nach einem der Ansprüche 1 - 14, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmeleitende Material ein Glasbildner ist.
21. Taawaren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmeleitende Material aus boraten und/oder Metaboraten, Silikaten und/oder Phosphaten und/oder Metaphosphaten besteht.
22. Taakwaren nach Anspruch 20, 21, dadurch gekennzeichnet, daB das wärmeleitende Material Quarzsand, SiO2; borax, Na2B4O7.10 H20; boroxid, B203; borsäure, H3B03; Natriummetaborat, (NaBO2); Natriummetaphosphat, (Na3(PO3)3; Natriumdihydrogenphosphat, NaH2PO4; Natriumhydrogenphosphat, Na2HPO4; Natriumphosphat, Na3SO4; sowie deren Mischungen besteht.
23. Verfahren zur Herstellung von schadstoffarmen Tabakwaren, nach einem der Ansprüche 1 - 22, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung von Tabakwaren, insbesondere Zigaretten, ein Trennwandschlauch (127, 147, 157, 157) zentral in den Tabakstrang eingebracht wird, innerhalb dessen in bestimmten Abständen, etwa senkrecht zur Scnlauchachse, Abschlüsse (124, 125, 129, 157) so ausgebildet sind, daß aneinanderliegende gasdicnte Räume entstehen.
24. Verfahren zur Herstellung von Tabakwaren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daB der Trennwandschlauch (130) aus zwei Papierbannen (134, 132) besteht, die an ihren beiden Außenkanten miteinander verklebt sind.
25. Verfahren zur Herstellung von TaDakwaren nacn Anspruch 23 und 24, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Papierbahnen (134, 132), längs des größtenDurchmessers, gefaltete, kreisrunde Abschlüsse (137) mit einem halbkreisförmigen Klebefalz (139) eingeklebt sind.
26. Verfanren zur Herstellung von Tabakwaren nach einem der Ansprüche 23 - 25, d dadurcn gekennzeichnet, daß der auf der Vorratsrolle plan aufgerollte Trennwands:hlaucn (130) kurz vor dem Einbringen in den Taoakstrang entfaltet wird.
27. Verfahren zur Herstellung von Tabakwaren nach einem der Ansprüche 23 - 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfaltung durch Druckausübung auf die Kanten (136) des plan gerollten Trennwandschlauches (130) erfolgt.
28. Verfahren zur Herstellung von Tabakwaren nach einem der Ansprüche 23 - 26> dadurch gekennzeichnet, daß die Entfaltung durch Anlegen von Unterdruck auf die Außenflächen (134, 132) des gefalteten Trennwandschlauches (130) erfolgt.
29. Verfahren zur Herstellung von schadstoffaremen Tabakwaren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeicnnet, daß ein mittels eines Hohldornes (144) geformter Papierschlaucn (167), der, durch die Uffnung des Hohldornes (150) hindurch, laufend in bestimmten Absänden mit Dichtungen (129) so versehen wird, daß aneinanderliegende gasdichte Raume entstenen, veraraeitet wird.
33. Verfahren zur Herstellung von Tabakwaren nach einem der Ansprüche 23 - 29, dadurch gekennzeichnet, daß d für die Herstellung des Trennwandschlauches (127, 147, 157, 167) ein ein- oder mehrseitig mit warmeleitendem Material beschichtetes Papier verarbeitet wird.
31. Verfahren zur Herstellung von Tabakwaren nach einem der Anspruche 23 - 30, dadurch gekennzeichnet, daß mit wärmeleitenden Folien, Fasern, Schnitzeln oder Pulver bescnichtetes Papier verarbeitet wird.
32. Verfahren zur Herstellung von Tabakwaren nach einem der Ansprüche 23 - 31, dadurch gekennzeicnnet, daß das wärmeleitende Material Aluminiumfolie ist.