E-Zigaretten zum Einmalgebrauch, auch Disposables genannt, haben sich in wenigen Jahren von einem simplen Wegwerfprodukt zu einem kleinem technisch ausgeklügelten Gerät entwickelt. Was auf den ersten Blick wie ein einfacher Kunststoffstab aussieht, enthält heute einen Lithium-Ionen-Akku, einen elektronisch gesteuerten Verdampfer, einen Tank für die Liquids, einen Luftstromsensor und bei neueren Versionen sogar ein digitales Display.
Aufbau einer Einweg-E-Zigarette
Der Grundaufbau einer Disposable hat sich seit Jahren nicht verändert. In einem zylindrischen oder rechteckigen Gehäuse aus Kunststoff oder Aluminium stecken vier zentrale Komponenten. Am unteren Ende sitzt ein Akku, meist eine Lithium-Ionen-Zelle im Format 13400 oder 18650, je nach Ausführung des Gerätes. Darüber steht die Steuerelektronik in Form einer kleinen Platine, die den Stromfluss zwischen Akku und Heizwendel regelt. In der Konstruktion darüber sitzt der Verdampferkopf, der die Heizspirale und einen Docht aus organischer Baumwolle oder Keramik enthält. Dieser Kopf wird umgeben von dem Liquidtank, der beim aktuellen deutschen Geräte für den EU Raum auf zwei Milliliter begrenzt ist, während andere Märkte deutlich größere Tanks verwenden können.
Moderne Geräte mit großer Puff-Zahl, etwa eine Affen Vape mit digitaler Anzeige vereinen diese klassische Bauweise mit einer Vielzahl neuesten Zubehörs, wie zum Beispiel einem OLED-Display, einer USB-C-Ladebuchse und einem getrennten Pod-System, bei dem Akku und Liquideinheit voneinander getrennt sind. Diese Bauweise ermöglicht deutlich höheren Zugzahlen bei gleichzeitig kompakteren Maßen und ist äußerst vorteilhaft bei der Verwendung von Einweggeräten, da die Lebensdauer eines einzelnen Gerätes erheblich verlängert wird.
Der Verdampfer und die Mesh-Coil
Das Herzstück jeder E-Zigarette ist der Verdampfer. Dieser besteht aus einer Heizspirale, dem Coil, und einem saugfähigem Trägersystem, das das Liquid vom Tank zur Spirale transportiert. Die ersten Disposables hatten einfache Draht-Coils aus Kanthal oder Nichrom, bei denen ein dünner Draht spiralförmig um den Docht gewickelt war. Doch diese Bauform hat den entscheidenden Nachteil, dass die Kontaktfläche von Draht und Docht gering ist, dies führt zu ungleichmäßiger Erwärmung und zu einem häufig kratzigen Geschmack.
Seit etwa 2019 ist die Mesh-Coil in Mode gekommen. Nicht mehr gewickelter Draht, sondern ein feines Metallgeflecht (meist aus Edelstahl 316L oder Nickel-Chrom) kommt zum Einsatz. Durch die großflächigere Oberfläche wird die Wärme gleichmäßiger verteilt, die erforderliche Betriebstemperatur gesenkt und ein gleichmäßigerer Dampf erzeugt. Die Betriebstemperatur einer Mesh-Coil liegt etwa zwischen 180 und 230 Grad, also weit unterhalb der Verbrennungstemperatur von Tabak mit 600 und 900 Grad. Das erklärt, warum bei der Verdampfung keine klassischen Verbrennungsprodukte entstehen.
Die Docht-Technologie hat sich weiterentwickelt. Klassische Baumwolldochte, meist japanische Bio-Baumwolle so genannter Muji oder Koh Gen Do Qualität, besitzen zwar eine große Saugkraft, arbeiten aber weniger lang anhaltend. Keramikdochte, wie sie in Premium-Disposables verwendet werden, sind belastbarer und geben die Aromen exakter wieder, sind aber in der Herstellung teurer.
Akkutechnik und Energiemanagement
Der Akku bestimmt, wie viele Züge ein Gerät liefern kann. Eine normale Disposable mit 600 Zügen hat eine Zelle mit 400 bis 550 Milliamperestunden. Geräte mit fünfstelligen Puff-Zahlen haben Akkus mit 800 bis 1500 Milliamperestunden und eine Ladebuchse, meist USB-C, um die Zelle über die Lebensdauer des Liquidvorrats mehrfach nachladen zu können. Das Verhältnis von Akkukapazität zur Liquidmenge ist hierbei entscheidend, denn ein Milliliter Liquid liefert abhängig vom Widerstand der Coil- und Puff-Dauer zwischen 250 und 400 Züge.
Die verbaute Steuerelektronik reguliert nicht nur den Heizstrom, sondern übernimmt auch Schutzfunktionen. Moderne E-Zigaretten sind mit einer Reihe von Sicherheitseinrichtungen ausgestattet, darunter eine Überhitzungsabschaltung, ein Kurzschlussschutz und eine Zeitbegrenzung, die einen einzelnen Zug meist auf etwa acht bis zehn Sekunden beschränkt. Der Auslöser für die Aktivierung ist bei fast allen Disposables ein Unterdrucksensor. Zieht der Benutzer am Mundstück, registriert der Sensor den Luftstrom und schließt den Stromkreis.
Die Ladeelektronik moderner Geräte arbeitet mit einer Ladeleistung von etwa fünf Watt, was einer Ampere bei fünf Volt entspricht. Ein vollständiger Ladezyklus dauert je nach Akkukapazität zwischen 45 und 90 Minuten. Die integrierte Ladeschaltung, in der Regel auf Basis eines TP4056-Chips oder vergleichbarer Alternativen, schützt vor Überladung und sichert die Zelle gegen Tiefentladung, was die Sicherheit während des Ladevorgangs erhöht.
Digitale Steuerung, Displays und Modi
Die neueste Generation von Einweg-E-Zigaretten unterscheidet sich von herkömmlichen Modellen vor allem durch die Integration digitaler Anzeigen. Ein kleines OLED- oder LCD-Display zeigt in Echtzeit den Akkustand, den Rest des Liquidvorrats und die Zahl der bisher genommenen Züge an. Teilweise werden zusätzlich animierte Grafiken oder Spielelemente eingeblendet, die zwar keinen technischen Mehrwert bringen, aber die Nutzererfahrung verändern.
Technisch relevanter sind einstellbare Leistungsmodi. Geräte mit Modus-Umschaltung erlauben es, zwischen einem sanften Zug mit niedrigerer Wattleistung, etwa 8 bis 10 Watt, und einem intensiveren Zug mit 15 bis 20 Watt zu wechseln. Der Widerstand der Coil bleibt dabei gleich, verändert wird lediglich die zugeführte Leistung, die über eine Pulsweitenmodulation der Steuerelektronik geregelt wird. Diese Modi beeinflussen sowohl die Dampfmenge, als auch die Temperatur und damit den Geschmack.
Bei Geräten mit Nikotinsalz-Liquids, die bekanntlich in der EU auf 20 Milligramm pro Milliliter begrenzt sind, spielt die Temperaturkontrolle eine besondere Rolle. Nikotinsalze werden bei niedrigeren Temperaturen effizienter als klassische Freibase-Liquids freigesetzt, weshalb Mesh-Coils mit höherem Widerstand, typischerweise 1,0 bis 1,4 Ohm, zum Einsatz kommen.