DE4013293A1 - Cigarettenfilter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Cigarettenfilter nach dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1.

Es ist heute üblich, Cigarettenfilter aus Celluloseacetat herzustellen. Zur Herstellung der Cigarettenfilter werden zwei unabhängige Verfahrensschritte benötigt. Zunächst wird das Fasermaterial durch ein Düsenspinnverfahren mit einer Vielzahl von Spinndüsen hergestellt. Die einzelnen Endlos­ fasern werden nach dem Spinnen in einer Anzahl von mehreren Tausend zu einem Faserbündel zusammengefaßt und in einer Kräuseleinrichtung gekräuselt. Das Bündel wird dann als ge­ käuseltes Band abgelegt und beispielsweise in Blockform zu­ sammengepreßt. Zur Weiterverarbeitung des Fasermaterials wird das gekräuselte Band von dem Block abgezogen und zu­ nächst durch eine Streckanordnung geöffnet, die bewirkt, daß die Einzelfasern in ihrer Lage gegeneinander verscho­ ben werden, so daß sich ein möglichst voluminöser, 3-dimen­ sionaler Strang bildet, der in einer Formateinrichtung auf den gewünschten Durchmesser zusammengedrückt, mit Papier umwickelt und zu zylindrischen Filterstäben weiterverar­ beitet wird.

Das Herstellverfahren zur Bildung eines derartigen Cigaret­ tenfilters ist relativ aufwendig und erfordert eine Reihe von Arbeitschritten. Der wesentliche Nachteil von Cellu­ loseacetat-Filtern besteht jedoch darin, daß das Filter­ material über lange Zeiträume stabil bleibt und daher unter Umweltschutzgesichtspunkten Entsorgungsprobleme bereitet. Da ein Cigarettenfilter bei guten Filtereigenschaften sich unter geschmacklichen Gesichtspunkten neutral verhalten soll, kommen natürliche Materialen, die unter üblichen Umweltbedingungen eine einfache Entsorgung ermöglichen würden, in der Regel nicht als Basismaterial in Betracht. Es ist ferner schwierig, mit natürlichen Materialen die hohen Anforderungen an die Ta­ bakrauchfilterung zu erreichen, die heute gestellt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Filter für Cigaret­ ten anzugeben, die unter Einwirkung von Umgebungseinflüssen relativ schnell zersetzbar sind, aber gleichwohl gute Filter­ eigenschaften aufweisen.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfin­ dung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.

Das Filtermaterial nach der Erfindung weist die besondere Ei­ genschaft auf, daß es innerhalb kurzer Zeiträume, insbeson­ dere in Monaten, sich zu vollkommen unschädlichen Produkten, wie Kohlendioxid und Wasser, umsetzt. Die bei Cigarettenfil­ tern bisher notwendige Entsorgung, wie beispielsweise Ver­ brennen oder Deponieren, ist nur noch eingeschränkt erfor­ derlich, da das erfindungsgemäße Material sich unter dem Einfluß von Mikroorganismen selbst zersetzt.

Das für den erfindungsgemäßen Einsatzzweck neue Material weist gegenüber üblichen Celluloseacetat-Filtern verbesserte Fil­ tereigenschaften auf, da insbesondere bei filterventilierten Cigaretten die Geschmackseigenschaften verbessert sind bzw. bei gleicher Geschmacksintensität eine erhöhte Verdünnung des Cigarettenrauchs möglich ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbei­ spiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Längsschnittansicht durch einen Cigaretten­ filter,

Fig. 2 eine schematische Ansicht einer Hinrichtung zur Herstellung des Filtermaterials,

Fig. 3 eine schematische Ansicht einer Anlage zur Her­ stellung des Filtermaterials mit nachgeschal­ teter Formateinrichtung,

Fig. 4 eine elektronenmikroskopische Aufnahme eines Tuches, hergestellt mit einem Volumenverhält­ nis von 2 : 1 kalter zu warmer Luft,

Fig. 5 eine elektronenmikroskopische Aufnahme eines Fadens, hergestellt mit einem Volumenverhältnis von 1 : 10 kalter zu warmer Luft,

Fig. 6 eine elektronenmikroskopische Aufnahme eines Stranges, hergestellt mit einem Volumenverhält­ nis von 1 : 3 kalter zu warmer Luft,

Fig. 7 eine Gegenüberstellung von Rauchkonzentrat, Niko­ tin und CO in Abhängigkeit vom Ventilationsgrad,

Fig. 8 das Ergebnis einer Headspaceanalyse,

Fig. 9 drei Chromatogramme,

Fig. 10 eine normierte Headspaceanalyse,

Fig. 11 das Ergebnis einer sensorischen Beurteilung.

Ein Filter 17 gemäß Fig. 1 weist ein Filtermaterial 19 auf, das von einer Papierumhüllung 18 umgeben ist. Das Filterma­ terial 19 besteht aus Wirrlagen eines Fasermaterials, des­ sen Einzelfasern in der Regel länger als der Filterabschnitt sind. Die einzelnen Fasern des Materials liegen in der Regel in einem Winkel von 30°-45° zur Längsachse, wobei die Fa­ sern insgesamt in Achsialrichtung des Filters orientiert sind.

Das Filtermaterial besteht aus mehreren tausend Einzelfasern, deren Einzeldurchmesser etwa 2-20 Mikrometer beträgt. Durch die Wirrlage der Einzelfasern werden ausreichend lange Luft­ kanäle von einem Ende des Filters zum anderen Ende gebildet, um neben einer langen Wegstrecke auch ausreichende Umlenkungs­ wege zu erzielen, die für die Filtereigenschaften wichtig sind.

Für medizinische Anwendungen ist aus der EP 01 77 207 A2 be­ reits ein Fasermaterial bekannt geworden, das aus Polyhydroxy­ buttersäure, Polyhydroxyvaleriansäure bzw. Copolymeren dieser Stoffe hergestellt wird. Dieses Fasermaterial wird mikrobiolo­ gisch hergestellt und eignet sich zum Ausspinnen aus einer Zentrifugal-Spinneinrichtung. Die erzeugten Fasern bilden Tuche, die für den vorgesehenen Zweck geeignet zusammenge­ preßt oder geformt werden können. Bei dem angegebenen Ein­ satzzweck dieser Materialen für die Medizin,-Veterinär- oder Dentalmedizin kommt die besondere Eigenschaft der Faserma­ terialien, nämlich deren biologische Abbaubarkeit, beson­ ders zum Tragen, da die mit diesen Fasern hergestellten Produkte, beispielsweise Wundnähte, im Körper selbst abge­ baut werden können, so daß eine spätere Entfernung der Ma­ terialien aus dem Körper nicht erforderlich ist.

Die Einzelfasern des Filtermaterials nach der Erfindung be­ stehen aus PHB (Polyhydroxybuttersäure) oder den Copolymeren PHB-PHV (Polyhydroxyvaleriansäure). Bei diesem Material han­ delt es sich um einen Polyester mit 4-5 Kohlenstoffatomen pro Grundbaustein. Dieses Material wird mikrobiologisch herge­ stellt, insbesondere durch Bakterien. Zur Herstellung des Po­ lymers wird üblicherweise ein Mikroorganismus in einem wäßrigen Medium auf einem geeigneten Substrat, wie z. B. Kohlenhydrate oder Methanol, welches Energie und Kohlenstoff zur Verfügung stellt, kultiviert. Das Substrat muß durch den Mikroorganis­ mus assimilierbar sein. Um die Akkumulation des Polymers zu fördern, wird wenigstens ein Teil der Kultivierung unter Be­ grenzung des Nährstoffs durchgeführt, der zum Wachstum des Mikroorganismus erforderlich ist, der jedoch nicht für die Polymerakkumulation notwendig ist. Beispiele für geeignete Verfahren sind in den EP PS 15 669 und 46 344 beschrieben.

Polymere mit 3-Hydroxybuttersäure und andere Hydroxycarboxyle, wie z. B. 3-Hydroxyvalerian können ebenfalls mikrobiologisch hergestellt werden. In den genannten Patentschriften ist ebenfalls beschrieben, daß die Kultivierung verschiedener Copolymere des Mikroorganismus auf verschiedenen Substraten möglich ist, wie z. B. Propionsäure, die 3-Hydroxyvalerian im Copolymer erzeugt.

Im allgemeinen ist es erwünscht, das Polymer vom Rest des Zell­ materials zu trennen. Diese Trennung kann durch Aufbrechen der Zellen durch Behandlung mit Aceton erfolgen, dem die Extrak­ tion des Polymers aus den aufgebrochenen Zellen durch Behand­ lung mit einem Lösungsmittel, in dem das Polymer löslich ist, nachfolgt. Derartige Verfahren sind beispielsweise in den US 30 36 959 und 30 44 942 beschrieben, in denen als Lösungsmit­ tel Pyridin oder Mischungen von Methylenchlorid und Ethanol an­ gegeben sind. Andere Extraktionslösungen für das Polymer in der Form, in der es in den Zellen erzeugt ist, sind beispielswei­ se zyklische Carbonate wie 1,2-Propylencarbonat (US 41 01 533) oder Chloroform (US 32 75 610) und 1,2-Dichlorethan (EP 15 123).

Der Stand der Technik kennt weitere Materialen und Verfahren zum Aufbrechen der Zellen, beispielsweise Ultraschallvibration, Gefriertrocknen usw. Copolymere können ebenfalls hergestellt werden, die andere Hydroxycarbonsäuren z. B. Hydroxyvalerian­ säuren und/oder von einem Diol abgeleitete Einheiten, z. B. Ethylenglycol und/oder Dicarbonsäuren enthalten, z. B. Iso­ phthalsäure. Es findet ein Esteraustausch statt, wenn das mikrobiologisch hergegestellte Polymer oder Copolymer mit einer Hydroxycarbonsäure, oder deren Lacton, z. B. Pivalo­ lactone, einem Diol, einer Dicarbonsäure und/oder einem daraus hergestellten Polyester geschmolzen wird.

Der nachfolgend verwendete Begriff HB-Polymere bedeutet nicht nur 3-Hydroxybuttersäure-Homopolymere, sondern auch Copolymere, wie beschrieben, vorausgesetzt, die 3-Hydroxybuttersäureeinhei­ ten bilden wenigstens einen Teil der Polymerkette.

Derartig mikrobiologisch hergestellte Polymere haben thermo­ plastische Eigenschaften. Viele Eigenschaften entsprechen denen von Polyolefinen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Kunst­ stoffen zeichnen sich PHB und auch die Copolymere jedoch da­ durch aus, daß sie biologisch abbaubar sind.

Die Herstellung von Faserstoffen aus diesen Materialen er­ folgt vorzugsweise durch Verspinnen des Polymers zu Fasern. Das in der EP 01 77 207 beschriebene Zentrifugenspinnver­ fahren ist für die Zwecke der Erfindung grundsätzlich an­ wendbar, wobei jedoch die Verfahrensparameter abweichen. Die Anwendung der Zentrifugenspinntechnik hat zu der überraschen­ den Erkenntnis geführt, daß auf diese Weise eine unmittelbare Filterstabherstellung möglich ist. Durch die Ausnutzung der Rotationssymmetrie der Spinnanordnung, der sich bei diesem Verfahren ergebenden Wirrlagen der Einzelfasern und der Ro­ tationssymmetrie des Endprodukts als Cigarettenfilter, ist es nicht erforderlich, ein 2-dimensionales Zwischenprodukt herzustellen. Das Zentrifugenspinnverfahren ermöglicht die unmittelbare Herstellung eines 3-dimensionalen Strangs mit ungefähr runder Querschnittsform, das durch radiale Kompres­ sion in die gewünschte Form und Größe eines Filterstabes ge­ bracht werden kann.

Fig. 2 zeigt eine Einrichtung zur Herstellung eines Faser­ strangs nach der Erfindung.

Eine Spinnlösung mit 10-20% Gewichtskonzentration pro Vo­ lumen (W/V) besteht aus PHB oder Copolymer PHB-PHV mit einem Molekulargewicht von größer als 300 000 in einem Lösungsmittel, wie z. B. Chloroform oder Methylenchlorid. Die Lösung befindet sich in einem Lösungsbehälter 14.

Über eine Pumpe 15 wird die Lösung dem Spinnkopf zugeführt. Dieser enthält vorzugsweise eine Hohlwelle 1, die auf einen Spinnbecher 2 führt, an dem sich achsial fortsetzend der Becherwulst 4 befindet. Durch die Hohlwelle 1 wird die Spinn­ lösung unter Druck auf die Oberseite des Becherwulstes 4 ge­ drückt. Der Spinnkopf rotiert mit einer Drehzahl von bei­ spielweise 8000 Upm. Durch diese Drehung fliegt die Spinn­ lösung zu den Außenseiten des Wulstes und wird in einzelne Filamente zerteilt.

Um die Hohlwelle herum ist eine erste Luftkammer 5 vorgesehen, der über einen Lufteinlaß 6 kalte Luft zugeführt wird. Die zu­ geführte Kaltluft bläst in Achsialrichtung auf den Spinnkopf und kämmt und separiert die Fasern beim Austreten aus dem Spinnbecken 2. Die Geschwindigkeit der Kaltluft wirkt der Rotation bzw. dem Drall entgegen, die den Fasern durch den Spinnbecher 2 aufgeprägt worden sind. Eine Veränderung der Kaltluft-Geschwindigkeit beeinflußt den Grad der Vernetzung im Faserstrom. Es ist eine weitere zur Luftkammer 5 konzen­ trische Luftkammer 7 vorgesehen, der Heißluft über den Luft­ einlaß 8 zugeführt wird. Die aus der Kammer 7 in Achsialrich­ tung der Einrichtung nach unten aus dem Luftauslaß 9 ausge­ blasene Warmluft verdampft das Lösungsmittel der Spinnlösung und bildet die netzwerkartig verbundenen Polymerfasern.

Der Spinnkopf dreht mit etwa 4000-15 000 Upm, insbesondere 8000-12 000 Upm. Der Spinnkopfdurchmesser ist typischer­ weise 10-15 cm. Die Warmlufttemperatur beträgt am Eingang der Luftkammer 7 etwa 160-200°C. Durch die in Achsi­ alrichtung blasenden Luftströme werden die einzelnen Fila­ mente nach unten abgelenkt und können dort zu einem Strang zusammengefaßt werden. In einem gewissen Abstand unterhalb des Spinnkopfes ist ein mit einem Luftstrom arbeitender Ab­ zug vorgesehen, der das Faserbündel erfaßt und nach außen abzieht. Die überschüssige Luft und Lösungsmitteldampf wird durch eine Öffnung 11 und einen Abzug 12 nach außen abgeführt.

Durch Variation der Ströme kalter Luft zu warmer Luft bei sonst gleichen Bedingungen, kann die Form des gesponnenen Ma­ terials beeinflußt werden. Ist das Volumenverhältnis kalt:warm größer als 2 : 1, erhält man ein offenes Vlies. Ist es kleiner als 0,1 : 1, erhält man einen kompakten, verdrillten Faden. Im Zwischen­ bereich läßt sich ein Faserbündel oder ein Faserstrang erzeugen. Es hat sich herausgestellt, daß für die weitere Umformung und Verarbeitung zu Cigarettenfilterstäben ein Verhältnis von 0,5 : 1 bis 0,2 : 1 das günstigste Strangbildungsverhältnis darstellt.

Fig. 4 zeigt eine elektronenmikroskopische Aufnahme eines mit einem Volumenverhältnis von 2 : 1 kalter Luft zu warmer Luft hergestellten Tuches, Fig. 5 eine entsprechende Aufnahme eines Fadens, bei dem das Volumenverhältnis 0,1 : 1 betrug und Fig. 6 zeigt eine Aufnahme eines Stranges, der mit einem Volumenver­ hältnis von 0,33 : 1 hergestellt wurde und der für die Zwecke der Erfindung einsetzbar ist.

Die Temperatur am Ausgang der Verdampfungsstrecke sollte im Be­ reich 60-100°C liegen. Die absoluten Luftmengen richten sich nach dem Massefluß der Spinnflüssigkeit, wobei Wärmemengen pro Gramm Fasern bei den o. g. Lösungsmitteln für PHB im Bereich von 4000-8000 J erforderlich sind.

Der das nach unten geblasene Faserbündel am Ende der Ver­ dampfungsstrecke durch eine Ringdüse 16 zusammenfassende Luft­ abzug übt auf das Faserbündel eine minimale Abzugskraft aus und führt trotzdem das Bündel gut zusammen. Eine zu große Ab­ zugskraft würde eher eine zu starke Faserausrichtung in Achsi­ alrichtung verursachen, das die Filtereigenschaften negativ beeinflußt. Die verwendete Ringdüse mit einem Durchmesser von 50 µm, einem Luftstrom von 0,012-0,016 m/s und einem Luft­ druck von 0,21-0,28 bar wirkt praktisch als Fixpunkt für die Verdrillung der Fasern, die von der Rotation des Spinnkopfes herrührt. Am Ausgang der Ringdüse 16 ist der Strangdurchmesser auf etwa 30-50 mm eingestellt. Um den Spinnkern und die um­ gebenden Luftkammern ist ein sich weit nach unten erstreckender Behälter 10 mit der Öffnung 11 am unteren Ende angeordnet, an dessen Ende ein Auslaß 12 vorgesehen ist, an den eine Saugvor­ richtung anschließbar ist.

Anstelle der Verwendung einer Spinnlösung mit 20°C kann auch eine heiße Spinnlösung verwendet werden, um das Ausgelieren des HB-Polymers bei hoher Konzentration zu vermeiden. Für PHB mit einem Molekulargewicht von etwa 600 000 ist eine Spinn­ lösung mit 10-15% Konzentration (Gewicht pro Volumen) PHB in Chloroform oder Methylenchlorid geeignet.

Beispiel

Es wurde ein Spinnkopf mit einem Durchmesser von 10 cm und einer Umdrehungsgeschwindigkeit von 10 000 Upm verwendet. Die Lösungskonzentration betrug 13% Gewicht PHB pro Volumeneinheit Lösung, gelöst in Chloroform. Das Molekulargewicht betrug etwa 600 000. Es wurde Heißluft von 190°C verwendet, wobei das Vo­ lumenverhältnis zwischen kalter und warmer Luft 1 : 1-0,3 : 1 be­ trug. 6,4 g pro Sekunde Polymermaterial wurde ausgesponnen. Die Lösungstemperatur betrug 20°C. Die Länge der Verdampfungszone betrug 1,2 m. Es wurden Spinnfäden mit einem Durchmesser von 2-20 Mikrometer erzeugt (wobei der überwiegende Teil der Fasern einen Durchmesser von 5-7 Mikrometer aufwies), die mit einen Geschwindigkeit von 10 m pro Minute abgezogen wurden. Die Strangdichte betrug etwa 500 mg pro Dezimeter Lauflänge.

Zur Vermeidung einer Adhäsion der Fasern an den metallischen Oberflächen der Einrichtung sollte der Luftabzug wenigstens 1,2 m unterhalb des Spinnkopfes angeordnet sein.

Fig. 3 zeigt die Einrichtung im Zusammenhang mit einer For­ mateinrichtung. Der aus dem Luftabzug 16 austretende Faser­ strang 20 wird über eine Umlenkung 23 unmittelbar in den Einlaß 24 der Formateinrichtung überführt. Hier erfolgt die radiale Verdichtung des Stranges auf den gewünschten Durch­ messer und die Umhüllung mit Filterumhüllungspapier 25, das über ein Formatband 27 an den Strang 20 herangeführt wird. Der erzeugte Filterstrang kann in einer Abschneideinrichtung 26 auf Länge geschnitten werden, so daß sich danach die fertigen Filterstäbe 22 ergeben.

Ein fertiger Filter weist einen Druckabfall (Zugwiderstand bei Normdurchfluß von 17,5 cm/s) von etwa 20-50 mm Wassersäule pro cm auf. Das Gewicht des Filters beträgt 30-80 mg pro cm für übliche Durchmesser von 7,84 mm.

Aufgrund der Materialeigenschaften des Filters unterscheiden sich die Filtereigenschaften von denen herkömmlicher Cellulose­ acetat-Filter. Dieser Unterschied ist auf die unterschiedliche chemische Struktur der Polymeroberflächen von Celluloseacetat und PHB zurückzuführen. Diese führt zu veränderten Adhasionsei­ genschaften der zu filternden Teilchen, so daß sich die Menge der nicht ausgefilterten mittelflüchtigen Bestandteile des Ci­ garettenrauches von herkömmlichen Cigaretten unterscheidet. Dies ist insbesondere durch die in der Cigarettenindustrie üb­ liche Headspace-Analyse am Gaschromatographen erkennbar.

Beispiel

Filter aus PHB-Fasermaterial wurden mit Standardfiltern aus Celluloseacetat verglichen. Der Schwerpunkt der Untersuch­ ungen war herauszufinden, wie sich sensorisch und rauchanaly­ tisch der Einfluß der Filterventilation bei beiden Systemen vergleichen läßt.

Benutzt wurden zwei Sätze von filterventilierten Cigaretten. Der Tabakstrang war jedesmal gleich, die Ventilationsniveaus wurden gleich eingestellt. Eine Serie enthielt Celluloseace­ tat-Filter (CA-Filter), die andere Serie Filter aus Polyhydro­ xybuttersäure (PHB-Filter). Die Filterdimensionen waren kon­ stant.

Die beiden Serien wurden laserperforiert. Durch Einstellung der Laserleistung und der Pulsfrequenz wurden folgende Venti­ lationsgrade erzielt:

24%, 51%, 73%.

Als Nullprobe diente die unventilierte Version.

Fig. 7 zeigt eine Gegenüberstellung des nikotinfreien, troc­ kenen Rauchkondensates (PMWNF), Nikotin und CO für PHB in Ab­ hängigkeit vom Ventilationsgrad, in relativen Einheiten bezo­ gen auf CA-Filter.

Eine Headspaceanalyse des Rauches ist durchgeführt worden. Die Summe über alle Peaks des Chromatogramms, als Gesamtheadspace­ menge ist in Fig. 8 für beide Serien dargestellt.

In Fig. 9 sind die Chromatogramme in drei Bereiche aufgeteilt worden. Die relativen Anteile der leichtflüchtigen Substanzen (Siedepunktsbereich kleiner als 100°C), der mittelflüchtigen Substanzen (Siedepunktsbereich 100°C-200°C, hier befinden sich die geschmacksrelevanten Substanzen), und der schwerflüchtige Bereich (Siedepunkte größer 200°C) sind gegen die Ventilation für beide Filterarten dargestellt (Gesamtheadspacemenge = 100%) .

Bezieht man die Headspacemenge auf die Menge des Feuchtkonden­ sates (TPM), erhält man den in Fig. 10 wiedergegebenen Verlauf, wenn die Headspacebereiche pro TPM auf die entsprechenden CA- Werte normiert werden.

In Fig. 11 sind sensorische Beurteilungen einer Testgruppe wiedergegeben. Aufgetragen ist auf der Y-Achse die Benotung in einer Absolutskala, die von -5 bis +5 reicht. Da die Proben im Vergleich zu den Standard-CA-Filtern benotet werden, heißt ein negatives Vorzeichen "Schwächer" oder auch "Schlechter", ein positives Vorzeichen "Stärker" oder "Besser". Die verwendeten Begriffe bedeuten etwas folgendes:

Unterschied = Summarische Einschätzung auf einer Skala von 0-10
Mundirritation = Kratzigkeit
Mouthfull Feeling = Fülle, Gehalt
Aromaqualität = Geschmack des Tabakrauches
Akzeptanz = Bewertung, Präferenz

Obgleich die physikalischen Filtereigenschaften von PHB und CA ähnlich sind, haben die verwendeten PHB-Filter eine etwas hö­ here Filtrationsleistung als die CA-Filter, so daß die den Fil­ ter verlassenden Rauch- und Nikotinmengen bei PHB niedriger sind als bei CA. Der Grund liegt im wesentlichen darin, daß die Einzelfaserdurchmesser der PHB-Filter polydispers mit einem recht hohen Anteil an Feinfasern sind, während die CA-Fasern monodispers sind.

Bei höheren Ventilationsgraden hält der PHB-Filter überpropor­ tional mehr Kondensat zurück, und Nikotin gelangt im Vergleich zu CA überproportional mehr in den Rauch (Fig. 7). Da CO in al­ len Fällen vergleichbar bleibt, ist dies kein Verdünnungseffekt, sondern rührt von den Materialeigenschaften her.

Auffällig ist, daß bei der Headsapaceanalyse ein geändertes Ver­ halten zutage tritt. Wie zu erwarten, sinken die Gesamtmengen mit zunehmendem Ventilationsgrad. Während jedoch die Rauchmengen bei PHB-Filtern niedriger sind als bei CA-Filtern, findet man für die Gesamtheadspacemengen das umgekehrte Verhalten. Da die Headspaceanalysen am die Cigarette verlassenden Kondensat durch­ geführt wurden, bedeutet dies, daß das Kondensat von PHB-Fil­ tercigaretten wesentlich headspacereicher ist als das von Stan­ dardfiltercigaretten.

Die Hauptverschiebung findet sich im mittleren Bereich der Chro­ matogramme, dort wo die mittelflüchtigen geschmacksintensiven Substanzen detektiert werden. Bezieht man diese Bereiche auf das Kondensat (TPM) und normiert die PHB-Werte auf die CA-Wer­ te, enthält man den in Fig. 10 dargestellten Verlauf. Der An­ teil der mittelflüchtigen Substanzen liegt deutlich über den vergleichbar großen Anteilen der leicht- und schwerflüchtigen.

Es ist auffällig, daß die Werte der Mundirritation immer nied­ riger werden, d. h. von "stärker als die Referenz" sich der Re­ ferenz nähern. Bei "Aromaqualität" beobachtet man ein umgedreh­ tes Verhalten. Hier findet sich bei höheren Ventilationsgraden ein Vorzeichenwechsel von "Schwächer/Schlechter" zu "Stärker/ Besser". Einen ähnlichen Verlauf sieht man auch bei den Akzep­ tanzwerten. Da der summarische "Unterschied" immer ungefähr kon­ stant benotet wird, bedeutet dies, daß die PHB-Proben mit wach­ sender Ventilation nicht den entsprechend ventilierten CA-Pro­ ben ähnlich werden, sondern daß ein mit dem Material zusammen­ hängender Geschmackseindruck positiver eingeschätzt wird.

Da bei PHB-Filtern auch bei den hoch verdünnten Räuchen die Headspacemenge größer ist als im Vergleichsfall der CA-Filter, entsteht bei gleicher Ventilation ein stärkeren Geschmacksein­ druck.

Aus den Meßwerten kann man sehen, daß bei höheren Ventilationen das Verhältnis von Headspacemenge zu Kondensat für PHB-Filter­ proben auf Werte absinkt, die in den Bereich von CA-Filtern mit niedrigerer Ventilation bzw. der unventilierten Version kommen.

PHB-Proben werden daher ab einem bestimmten Ventilationsgrad besser sensorisch akzeptiert als die entsprechenden CA-Proben.

Insgesamt ergibt sich aus diesem Beispiel ab einer Ventilation von ca. 50% ein positiver Gesamteindruck von PHB-Filtern.

Bezugszeichenliste

 1 Hohlwelle
 2 Spinnbecher
 3 Seite
 4 Becherwulst
 5 Luftkammer (kalt)
 6 Lufteinlaß (kalt)
 7 Luftkammer (heiß)
 8 Lufteinlaß (heiß)
 9 Auslaß
10 Behälter
11 Öffnung
12 Auslaß
13 Rohr
14 Autoklav
15 Pumpe
16 Luftabzug
17 Filter
18 Umhüllung
19 Fasermaterial
20 Faserstrang
21 Einzelfasern
22 Filter
23 Führung
24 Einlaß
25 Umhüllungspapier
26 Abschneideeinrichtung
27 Formatband

Claims (5)

1. Cigarettenfilter, bestehend aus einem Abschnitt eines quer­ achsial verdichteten Faserstrangs (20) aus regellos orien­ tierten Einzelfasern aus gesponnenem PHB (Polyhydroxybutter­ säure) oder einem Copolymer aus PHB und PHV (Polyhydroxy­ valeriansäure).

2. Cigarettenfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Einzelfasern 2-20 Mikrometer be­ trägt.

3. Cigarettenfilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einzelfasern in einer hauptsächlichen Querlage von 30-45° zur Längsachse des Filters liegen.

4. Cigarettenfilter nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelfasern in der Regel eine größere Länge als der Cigarettenfilter aufweisen.

5. Cigarettenfilter nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Filter einen Ventilationsgrad von über 40% aufweist.