Grundlagen E-Zigarette

1. Grundlagen der E-Zigarette

Die elektrische Zigarette wird seit Jahren mehr und mehr von der Öffentlichkeit wahrgenommen. 2015 haben drei Millionen Menschen in Deutschland E-Zigaretten genutzt, davon 1,2 Millionen Personen regelmäßig. Experten gehen davon aus, dass die Zahlen in den nächsten Jahren weiter stark steigen werden. Umso wichtiger ist es, die Menschen über dieses innovative und im Vergleich zur Tabakzigarette deutlich weniger schädliche Produkt zu informieren. Denn nach einer Umfrage von TNS Infratest wissen über 80 Prozent der deutschen Bevölkerung nichts von der geringeren Schädlichkeit der E-Zigarette.¹

Es existieren viele unterschiedliche Formen von E-Zigaretten wie Einwegmodelle, Tanksysteme, E-Pfeifen, E-Shishas und E-Zigarren. Doch der Aufbau und die Funktionsweise sind bei allen Modellen ähnlich. Im Folgenden werden die einzelnen Komponenten, der Mechanismus und die Produktsicherheit von E-Zigaretten erklärt.

1.1 Material

Eine elektrische Zigarette besteht in der Regel aus zwei Teilen:

1. einer Akku- und Steuereinheit und
2. einer Verdampfungseinheit mit Tank oder Depot und Mundstück.

1.1.1 Die Akkueinheit

Die Akku- und Steuereinheit liefert die Energie für den Verdampfungsprozess. Sie besteht üblicherweise aus einem Lithium-Ionen-Akku und der Steuerelektronik. Lithium-Ionen-Akkus zeichnen sich durch eine hohe thermische Stabilität und geringe Kapazitätsverluste aus. Daher eignen sich diese Akkus besonders für den Einsatz in E-Zigaretten und weisen keinen sogenannten „Memory-Effekt“ auf. Die integrierte Steuerelektronik regelt die Spannungsabgabe und schützt dabei den Akku vor Fehlfunktionen.

Die Spannung und die Stromstärke des Akkus bestimmen im Zusammenspiel mit dem elektrischen Widerstand die mögliche Leistung einer E-Zigarette. Die Leistung in Watt wird nach der Formel (Spannung multipliziert mit Stromstärke) berechnet.

Beispiel: Dem Ohmschen Gesetz zufolge wird mit einer Ausgangsspannung von 4,2 Volt und einem Widerstand von 2,8 Ohm eine Stromstärke von 1,5 Ampere erzeugt. Die Leistung errechnet sich aus der Spannung multipliziert mit der Stromstärke. Sie beträgt in diesem Beispiel also 6,3 Watt. Ein niedrigerer Widerstand kann dementsprechend für einen stärkeren Stromfluss sorgen.

Eine weitere wichtige Größe bei E-Zigaretten-Akkus ist die Kapazität. Diese wird in MilliampereStunden (mAh) angegeben und bezeichnet die Ladungsmenge, die gespeichert werden kann. Aus diesem Wert ergibt sich die Nutzungsdauer eines Akkus. Je nach E-Zigarette variiert dieser Wert.

1.1.2 Arten von Akkus

Es gibt drei verschiedene Arten von Akkus, die standardmäßig in E-Zigaretten verwendet werden.

Automatische Akkus
Automatische Akkus sind der Standard bei Einweg-E-Zigaretten, auch Cig-a-likes genannt, und
werden über einen Luftdrucksensor aktiviert. Wie bei einer Tabakzigarette wird die Luft angesogen
und ein Mikrochip schaltet über einen Unterdruckschalter den Verdampfer ein. Bei Billiggeräten können
anstelle von Unterdruckschaltern sogenannte Mikrofonschalter verbaut sein. Diese Schalter reagieren
auf das Geräusch von Zugluft. Problematisch ist hierbei, dass auch Handys in der Nähe des Geräts das
System auslösen können. Aber selbst im Falle einer solchen Fehlauslösung entstehen aufgrund der
niedrigen Temperaturen keine Gefahren, lediglich das Liquid wird ungenutzt verbraucht.

Manuelle Akkus
Bei Akkus dieser Bauform bestimmt der Nutzer per Knopfdruck die Dampfmenge und Dauer des
Zuges. Nur bei gedrücktem Auslöseknopf wird Dampf erzeugt, das System kann durch mehrmaligen
Knopfdruck gegen versehentliches Auslösen gesichert werden. Vorteile sind der Schutz vor versehentlicher
Auslösung und eine konstante Leistung. Die individuelle Nutzungsmöglichkeit und
die leichtere Bedienung haben für eine weite Verbreitung von manuellen Akkus gesorgt, die den
Standard für die sogenannten eGo-Modelle ausmachen.

Regelbare Akkus
Regelbare Akkus sind beliebt, da der Nutzer die Leistung seiner E-Zigarette variabel einstellen kann. Dies kann man am Beispiel des Vype ePen gut erkennen: Die Ausgangsspannung lässt sich in zwei Stufen elektronisch einstellen. Mit einem Druck auf die obere Pfeiltaste wird die Spannung erhöht und damit die Gesamtleistung gesteigert. Das Ergebnis ist eine deutlich höhere Dampfproduktion. In dieser Einstellung wird natürlich mehr eLiquid verbraucht und die Nutzungsdauer des Akkus reduziert. Bei niedrigerem Ladestand des Akkus verlängert ein Klick auf die untere Pfeiltaste des Vype ePen die Nutzungsdauer der E-Zigarette. Je höher die abgeforderte oder voreingestellte Leistung, desto größer sollte die Kapazität des Akkus sein. Die Nutzung der höheren Spannung führt nicht zur Überhitzung, so dass auch hier keine Gefahr der Entstehung gesundheitsgefährdender Verbrennungsprodukte (wie sie in manchen Studien herbeigeführt wurden) besteht.

Allen drei Bauformen gemeinsam ist, dass nur bei ausgelöstem Taster bzw. Sensor Dampf erzeugt wird. Nutzt der Dampfer die E-Zigarette nicht, entsteht auch kein Dampf, den Dritte einatmen würden.

1.1.3 Der Verdampfer

Es gibt eine Vielzahl von unterschiedlichen Verdampfermodellen. Am weitesten verbreitet ist mittlerweile der sogenannte Bottom Coil-Verdampfer. Bei diesem Modell befindet sich der Verdampferkopf am Boden der Verdampfungseinheit. In dieser vorteilhaften Position ist der Verdampferkopf stets direkt vom eLiquid umgeben und die Gefahr des Trockendampfens (Dry Hit) wird gegenüber anderen Modellen, beispielsweise dem Top Coil-Verdampfer mit obenliegendem Verdampferkopf, deutlich minimiert. Auf diese Weise kann der Konsument das pure eLiquidaroma ohne verfälschenden Beigeschmack genießen.

Die Gefahr des Trockendampfens, auch Dry Hit genannt, entsteht, wenn der Verdampfer aufgrund zu geringen Liquidnachflusses überhitzt. Ein sehr unangenehmer Brandgeschmack ist die Folge. Ähnlich wie bei der Verbrennung von Tabak entstehen in diesem Fall auch karzinogene Stoffe wie u.a. Acrolein und Formaldehyd, die naturgemäß eine Abwehrreaktion bei der Inhalation verursachen. Der Nutzer kann sich einfach davor schützen, indem er rechtzeitig neues eLiquid nachfüllt oder das Liquiddepot austauscht.

Bei einigen Labormessungen wurde der Verdampfer maschinell komplett außerhalb der Spezifikationen betrieben und dadurch extrem stark überhitzt. Die so entstandenen Messwerte entsprechen nicht der Nutzungsrealität einer E-Zigarette.

1.2 Mechanismus der E-Zigarette

Bei nahezu allen E-Zigaretten-Modellen gilt das gleiche Prinzip: Im Verdampferkopf befindet sich eine Heizwendel. Diese besteht aus einer mit Draht umwickelten Glasfaser, welche als Docht in den Tank hineinragt. Bei Aktivierung der E-Zigarette wird die Heizwendel durch den im Akku erzeugten Strom auf 60 bis 120 Grad elektronisch erhitzt. Gleichzeitig führt die Glasfaser das eLiquid aus dem Tank oder Depot mittels Kapillarkraft an den Heizdraht heran und die Flüssigkeit verdampft. Über kleine Öffnungen im Verdampfergehäuse wird beim Zug an der E-Zigarette Luft angesogen und das Luft-Dampfgemisch tritt über das Mundstück aus. Die Größe der Luftöffnungen bestimmt den Zugwiderstand: Je größer die Öffnungen sind, umso geringer ist der Zugwiderstand.

1.3 Produktsicherheit

Das Produkt E-Zigarette hat sich seit seiner Einführung im Jahre 2003 durch innovative Maßnahmen immer weiter verbessert. Neben einer gesteigerten Leistung und größeren Zuverlässigkeit des Produkts steht hierbei vor allem die Sicherheit des Verbrauchers im Mittelpunkt. So sorgt etwa eine in neueren Modellen integrierte Temperaturkontrolle dafür, dass der Verdampfer nicht überhitzen kann. Bereits 2007 wurden in Deutschland weitere Sicherheitsvorkehrungen hinzugefügt: Kurzschlussschutz (Abschaltung bei Überlastung), Zeit-Schutzschaltung (Deaktivierung bei längerem Gedrückt halten der Schalter) und Tiefentladeschutz für die Akkus (Abschaltung bei niedrigem Ladestand).

Diese Mechanismen haben viel dazu beigetragen, dass moderne E-Zigarettenmodelle ein hohes Maß an Sicherheit für die Verbraucher garantieren. Unfälle mit E-Zigaretten, wie beispielsweise bei Verpuffungen durch Tiefentladung oder Überladung, sind das Ergebnis von fahrlässigen Eigenbau-Konstruktionen durch unerfahrene Verbraucher oder der Verwendung billiger Plagiate ohne die genannten Schutzmechanismen.

Der beste Weg, um E-Zigaretten sicher genießen zu können, ist die Wahl eines originalen Qualitätsprodukts
mit integriertem Verbraucherschutz.

Quelle: Verband des eZigarettenhandels (VdeH) - Daten & Fakten zur E-Zigarette Juni 2016