КУРИТЕЛЬНОЕ ИЗДЕЛИЕ С КОНЦЕНТРИЧЕСКИМ ФИЛЬТРОМ
SMOKING PRODUCT WITH CONCENTRIC FILTER

Настоящее изобретение относится к курительному изделию с концентрическим сорбирующим сегментом фильтра, расположенным в сердцевине концентрического сегмента фильтра.
Сигареты с фильтром обычно содержат обернутый стержень резаного табачного наполнителя и цилиндрический фильтр, расположенный торец в торец с обернутым табачным стержнем и прикрепленный к табачному стержню мундштучной бумагой. В обычных сигаретах с фильтром фильтр может состоять из заглушки из целлюлозоацетатного жгута, обернутого в пористую обертку заглушки. В некоторых случаях используют фильтрующую заглушку с концентрической сердцевиной, в которой используют один материал, а другой материал окружает сердцевину и образует внешнюю часть концентрической фильтрующей заглушки.
Было бы желательно создать новое курительное изделие, содержащее эффективный фильтр, содержащий сорбент для улавливания компонентов дыма. Желательно, чтобы в новом курительном изделии использовалось минимальное количество сорбирующего материала для снижения себестоимости и, потенциально, для минимизации влияния на вкус. Особенно желательно создать конструкцию нового курительного изделия, которая повышает эффективность сорбента.
Согласно настоящему изобретению предлагается курительное изделие, имеющее табачный стержень и фильтр, прикрепленный к табачному стержню. Фильтр содержит концентрический сорбирующий сегмент, имеющий центральный сердцевинный участок с сорбирующим материалом, и наружный периферийный слой, окружающий центральный сердцевинный участок. Центральный сердцевинный участок создает меньшее сопротивление затяжке, или имеет меньшую плотность, или и создает меньшее сопротивление затяжке, и имеет меньшую плотность, чем периферийный слой. Вентиляционная зона расположена смежно переднему концу концентрического сорбирующего сегмента.
Курительные изделия по изобретению позволяют эффективно улучшить контакт компонентов дыма с сорбирующим материалом. Компоненты дыма преимущественно проходят сквозь центральный сердцевинный участок концентрического сорбирующего сегмента. Конструкция нового курительного изделия концентрирует основной поток дыма в центральном сердцевинном участке концентрического сорбирующего сегмента, повышая эффективность сорбирующего материала. Это в свою очередь позволяет использовать меньше сорбирующего материала (и снизить себестоимость) для достижения требуемого уровня захвата компонентов дыма. Кроме того, применение меньшего количества сорбирующего материала может способствовать минимизации влияния сорбирующего материала на вкус курительного изделия.
Курительные изделия по изобретению содержат фильтр, прикрепленный к табачному стержню. Фильтр или фильтрующий элемент аксиально выровнен с табачным стержнем. В вариантах выполнения, фильтр или фильтрующий элемент соединен с табачным стержнем мундштучной бумагой. Фильтр или фильтрующий элемент может быть образован из одного или более сегментов. Предпочтительно, курительное изделие содержит три сегмента фильтра, которые аксиально выровнены друг с другом.
Фильтр содержит концентрический сегмент фильтра. Концентрический сегмент фильтра содержит центральный сердцевинный участок с сорбирующим материалом и внешний периферийный слой, окружающий центральный сердцевинный участок. Внешний периферийный слой и центральная сердцевина могут быть отделены друг от друга проницаемым или, более предпочтительно, непроницаемым слоем материала. Материал, разделяющий внешнюю периферию и центральную сердцевину, является проницаемым, если он имеет пористость 20 единиц Coresta, и является непроницаемым, если имеет пористость меньше 20 единиц Coresta.
Сопротивление затяжке центрального сердцевинного участка меньше, чем сопротивление затяжке периферийного слоя. В вариантах выполнения сопротивление затяжке центрального сердцевинного участка меньше около 90% сопротивления затяжке периферийного слоя, или меньше около 75% сопротивления затяжке периферийного слоя, или меньше около 65% сопротивления затяжке периферийного слоя. В вариантах выполнения сопротивление затяжке центрального сердцевинного участка составляет от около 10% до около 90%, или от около 20% до около 75%, или от около 30% до около 65% сопротивления затяжке периферийного слоя. Измерение сопротивления затяжке описано ниже.
В вариантах выполнения сопротивление затяжке периферийного слоя можно увеличить относительно центрального сердцевинного участка путем увеличения количества пластификатора в периферийном слое относительно количества пластификатора в центральном сердцевинном участке. В некоторых случаях внешний периферийный слой может иметь пластификатор в количестве более около 8 вес. % и более около 9 вес. %. Дополнительно или альтернативно, внешний периферийный слой может иметь пластификатор в количестве менее 12 вес. %. Далее, в вариантах выполнения центральный сердцевинный участок также может иметь пластификатор. Например, центральный сердцевинный участок может иметь пластификатор в количестве менее чем около 7% или менее 6 вес. %. Дополнительно или альтернативно, центральная сердцевина может содержать пластификатор в количестве более 3 вес. %. Центральный сердцевинный участок также может иметь более низкую плотность, чем периферийный слой. В вариантах выполнения центральный сердцевинный участок имеет плотность менее чем около 90%, или менее чем около 75%, или менее чем около 65% от плотности периферийного слоя.
Центральный сердцевинный участок может иметь цилиндрическую форму. Центральный сердцевинный участок может быть образован из материала на основе целлюлозы и сорбирующего материала, диспергированного или инпрегнированного в материале на основе целлюлозы. В вариантах выполнения материал на основе целлюлозы является нетканым полотном целлюлозного материала, например бумагой. В других вариантах центральная сердцевина может быть ацетатом целлюлозы.
Термин «сорбент» относится к материалу, который захватывает один или более компонентов дыма. Термин «дым» или «табачный дым» относится к смеси пара и твердых частиц, выделяемой при горении или нагревании табака, или как при горении, так и при нагревании. К сорбентам относится, например, уголь (например, активированный уголь, углерод с покрытием, гранулированный уголь), активный алюминий, цеолиты, сепиолиты, молекулярные сита, и силикагель. В вариантах выполнения, по меньшей мере около 80 вес. %, или по меньшей мере около 90 вес. %, или все количество (100 вес. %) от всего сорбирующего материала курительного изделия находится в центральной сердцевине.
В вариантах выполнения, курительные изделия содержат менее чем около 25 мг, менее чем около 15 мг, или менее чем около 10 мг сорбирующего материала. В вариантах выполнения курительные изделия содержат от около 1 мг до около 25 мг, от около 1 мг до около 15 мг или от около 1 мг до около 10 мг сорбирующего материала, такого как, например, активированный уголь. В вариантах выполнения центральная сердцевина содержит менее чем около 25 мг, менее чем около 15 мг или менее чем около 10 мг сорбирующего материала, такого как, например, активированный уголь. В вариантах выполнения центральная сердцевина содержит от около 1 мг до около 25 мг, от около 1 мг до около 15 мг или от около 1 мг до около 10 мг сорбирующего материала, такого как, например, активированный уголь. В вариантах выполнения сорбент может быть включен в бумагу, образующую центральную сердцевину или расположен на поверхности бумаги, образующей центральную сердцевину. В вариантах выполнения сорбент и включен в бумагу, образующую центральную сердцевину, и расположен на поверхности бумаги, образующей центральную сердцевину.
Внешний периферийный слой может иметь кольцевую форму и окружать центральный сердцевинный участок. Внешний периферийный слой может иметь плотность, превышающую плотность центрального сердцевинного участка. В вариантах выполнения периферийный слой не содержит сорбирующего материала. Внешний периферийный слой может быть образован из любого подходящего фильтрующего материала. В вариантах выполнения внешний периферийный слой образован из ацетата целлюлозы. В других вариантах внешний периферийный слой образован из нетканого полотна целлюлозного материала, такого как бумага.
В вариантах выполнения фильтр содержит только концентрический сорбирующий сегмент. В вариантах выполнения фильтр содержит концентрический сорбирующий сегмент, аксиально выровненный со вторым фильтрующим сегментом, отделяющим концентрический сорбирующий сегмент от стержня табака. В предпочтительных вариантах фильтрующий элемент содержит концентрический сорбирующий сегмент, аксиально выровненный со вторым фильтрующим сегментом и третьим фильтрующим сегментом и разделяющий их. Концентрический сорбирующий сегмент имеет передний и задний конец. Передний конец обращен к табачному стержню.
Внешний периферийный слой может иметь первый наружный диаметр, а центральный сердцевинный участок может иметь второй наружный диаметр. Предпочтительно второй наружный диаметр составляет по меньшей мере около 40% от первого наружного диаметра, предпочтительно, по меньшей мере около 60%. Дополнительно или альтернативно, второй наружный диаметр меньше около 90% первого наружного диаметра, предпочтительно меньше около 80%. Второй наружный диаметр предпочтительно составляет от около 40% до около 90% от первого наружного диаметра, более предпочтительно, от около 60% до около 80% от первого наружного диаметра.
Второй фильтрующий сегмент и третий фильтрующий сегмент могут быть образованы из любого подходящего фильтрующего материала. В вариантах выполнения второй фильтрующий сегмент и третий фильтрующий сегмент выполнены из материала на основе целлюлозы. Материалом на основе целлюлозы может быть нетканое полотно целлюлозного материала, например бумага. В других вариантах один или оба из второго и третьего фильтрующих сегментов могут быть образованы из ацетата целлюлозы. В вариантах выполнения второй фильтрующий сегмент и третий фильтрующий сегмент выполнены из равномерно фильтрующего материала, такого как целлюлозоацетатный жгут. Второй фильтрующий сегмент и третий фильтрующий сегмент могут быть выполнены так, чтобы регулировать физические свойства курительного изделия, такие как, например, сопротивление затяжке.
Смежно переднему концу концентрического сорбирующего сегмента расположена зона вентиляции. Зона вентиляции впускает окружающий воздух в курительное изделие и объединяет окружающий воздух со вдыхаемым дымом. Зона вентиляции имеет повышенную пористость, которая позволяет увеличить количество воздуха, поступающего в изделие через зону вентиляции по сравнению с областями, смежными зоне вентиляции. Зона вентиляции может быть снабжена множеством отверстий или перфораций, выполненных в мундштучной бумаге. Это множество отверстий или перфораций может располагаться по окружности на периферии курительного изделия. В вариантах выполнения зона вентиляции позволяет разбавлять вдыхаемый дым окружающим воздухом по меньшей мере около на 30%, или по меньшей мере около на 40% или по меньшей мере около на 60%. Дополнительно или альтернативно, вентиляция позволяет разбавлять вдыхаемый дым менее чем около на 90% или менее чем на около 80%. В вариантах выполнения уровень разбавления может быть от около 30% до около 90%, от около 40% до около 90% или от около 60% до около 80%. Термин «разбавление» относится к процентному содержанию по объему воздуха, включенного в дым, поступающий к потребителю из мундштучного конца фильтра при полностью открытой вентиляции. Уровень вентиляции или разбавления, достигаемого с помощью вентиляционных элементов, можно определить методом по стандарту ISO 9512:2002.
Заявители обнаружили, что если зона вентиляции находится смежно верхнему концу концентрического сорбирующего сегмента или вблизи него, эффективность сорбирующего материала в концентрическом сорбирующем сегменте может повыситься. Без ограничения какой-либо конкретной теорией авторы полагают, что расположение зоны вентиляции смежно верхнему концу концентрического сегмента позволяет сконцентрировать поток дыма на центральном сердцевинном участке и сорбирующем материале, когда дым протекает сквозь концентрический сегмент фильтра.
В вариантах выполнения зона вентиляции расположена в пределах 5 мм или в пределах 3 мм, или в пределах 1 мм от переднего конца концентрического сорбирующего сегмента. В предпочтительных вариантах зона вентиляции расположена в пределах 5 мм или в пределах 3 мм, или в пределах 1 мм от переднего конца концентрического сорбирующего сегмента. В вариантах выполнения зона вентиляции продолжается вдоль длины второго фильтрующего сегмента, отделяющего концентрический сегмент фильтра от табачного стержня. Предпочтительно, зона вентиляции находится в пределах около 5 мм или около 3 мм или около 1 мм от переднего конца концентрического сорбирующего сегмента, например во втором фильтрующем сегменте. В вариантах выполнения зона вентиляции расположена по меньшей мере в двух положения вдоль длины фильтра для дополнительного направления вдыхаемого дыма через центральную сердцевину концентрического сорбирующего сегмента. Например, первая зона вентиляции может находиться в пределах около 5 мм или в пределах около 3 мм, или в пределах около 1 мм от переднего конца концентрического сорбирующего сегмента (например, на любом из этих расстояний перед передним концом концентрического сорбирующего сегмента), а вторая зона вентиляции может быть расположена после этой первой зоны вентиляции, в концентрическом сорбирующем сегменте.
В вариантах выполнения общая длина курительного изделия может быть от около 70 мм до около 130 мм или около 85 мм. Наружный диаметр внешнего периферийного слоя или первый наружный диаметр внешнего слоя курительного изделия может быть от около 5,0 мм до около 8,5 мм или от около 5,0 мм до около 7,1 мм для тонких курительных изделий или от около 7,1 мм до около 8,5 мм для курительных изделий обычного размера.
Общая длина фильтра курительного изделия может быть от около 18 мм до около 36 мм, более предпочтительно, 27 мм. Длина отдельных сегментов фильтра (т.е. концентрического сорбирующего сегмента, второго фильтрующего сегмента и третьего фильтрующего сегмента) может меняться в зависимости от того, имеется ли только концентрический сорбирующий сегмент, или также присутствует второй фильтрующий сегмент, или также присутствует третий фильтрующий сегмент. Второй и третий фильтрующие сегменты предпочтительно имеют длину от около 5 до около 10 мм, а концентрический сорбирующий сегмент предпочтительно имеет длину от около 8 мм до около 16 мм.
Сопротивление затяжке курительных изделий по изобретению может варьировать. В вариантах выполнения сопротивление затяжке курительного изделия составляет от около 90 до около 130 мм водяного столба. Сопротивление затяжке курительного изделия относится к статическому перепаду давления между двумя концами образца, когда через него проходит поток воздуха в постоянных условиях, когда объемный расход составляет 17,5 мл в секунду на выходном конце. Сопротивление затяжке образца можно измерить методом по стандарту ISO 6565:2002. Сопротивление затяжке внешнего слоя и центрального сердцевинного участка можно измерить, сначала отделив центральную сердцевину от остального фильтра. Сопротивление затяжке внешнего периферийного слоя концентрического сорбирующего сегмента можно проверить, заблокировав передний конец центрального сердцевинного участка концентрического сорбирующего сегмента и применяя метод определения сопротивления затяжке, указанный выше. Сопротивление затяжке центрального сердцевинного участка концентрического сорбирующего сегмента можно измерить, заблокировав передний конец внешнего периферийного слоя концентрического сорбирующего сегмента и применяя метод определения сопротивления затяжке, указанный выше. Участки концентрического сорбирующего сегмента можно блокировать непроницаемым материалом, например непроницаемым клеем.
Курительные изделия по изобретению могут быть упакованы в емкости, такие как мягкие пачки или пачки с откидными крышками с внутренней прокладкой, покрытой одним или более ароматизатором.
Далее следует более подробное описание иллюстративного варианта изобретения со ссылками на приложенные чертежи, на которых:
Фиг. 1 - схематичный вид в сечении курительного изделия по изобретению, имеющего фильтр из двух сегментов.
Фиг. 2 - схематичный вид в сечении курительного изделия по изобретению, имеющего фильтр из трех сегментов.
Курительное изделие 10, показанное на фиг. 1 и 2, содержит табачный субстрат или табачный стержень 12, прикрепленный к аксиально выровненному фильтру 11. Фильтр 11 соединен с табачным стержнем 12 мундштучной бумагой 14. Табачный стержень 12 содержит табачный материал 13, например табачную мешку.
На Фиг. 1 показано курительное изделие, имеющее концентрический сорбирующий сегмент 20 и второй фильтрующий сегмент 15, аксиально выровненные друг с другом. Второй фильтрующий сегмент 15 отделяет табачный стержень 12 от концентрического сорбирующего сегмента 20. Концентрический сорбирующий сегмент 20 имеет передний конец 22 и задний конец 21. Передний конец 22 обращен к табачному стержню 12.
На Фиг. 2 показано курительное изделие 10, имеющее три сегмента фильтра, где концентрический сорбирующий сегмент 20 аксиально выровнен со вторым фильтрующим сегментом 15 и третьим фильтрующим сегментом 17 и расположен между ними. Концентрический сорбирующий сегмент 20 имеет передний конец 22 и задний конец 21. Передний конец 22 обращен к табачному стержню 12.
Зона 30 вентиляции расположена смежно переднему концу 22 концентрического сорбирующего сегмента 20. Зона 30 вентиляции образована множеством отверстий или перфораций, образованных в мундштучной бумаге 14, которая в остальном остается по существу воздухонепроницаемой. Зона 30 вентиляции может охватывать окружность курительного изделия 10. Как оказалось, расположение зоны 30 вентиляции смежно переднему концу или на переднем конце 22 концентрического сорбирующего сегмента повышает эффективность сорбирующего материала в концентрическом сорбирующем сегменте. Зона 30 вентиляции может находиться в пределах около 5 мм или в пределах около 3 мм от переднего конца 22 концентрического сорбирующего сегмента. В предпочтительных вариантах зона 30 вентиляции расположена в пределах около 5 мм или в пределах около 3 мм вперед от концентрического сорбирующего сегмента 22 вдоль длины второго фильтрующего сегмента 15, как показано на чертеже.
Фильтр 11 содержит концентрический сорбирующий сегмент 20. Концентрический сорбирующий сегмент 20 содержит центральный сердцевинный участок 23, содержащий сорбирующий материал, и внешний периферийный слой 24, окружающий центральный сердцевинный участок 23. Центральный сердцевинный участок 23 имеет меньшее сопротивление затяжке, или плотность, чем периферийный слой 24, как описано выше.
ПРИМЕРЫ
Прототип курительного изделия (пример А) и эталонное курительное изделие (сравнительный пример) были сконструированы одинаково, за исключением расположения зоны вентиляции. Пример А и сравнительный пример затем тестировали, и результаты показаны ниже.
Курительные изделия в примере А и в сравнительном примере имели конструкцию, показанную на Фиг. 2, за исключением того, что расположения зоны вентиляции в сравнительном примере было изменено. Концентрический сорбирующий сегмент содержал центральный сердцевинный участок, образованный из бумаги, содержащей 8,4 мг активированного угля. Периферийный слой был образован из ацетата целлюлозы, а второй и третий фильтрующие сегменты были образованы из ацетата целлюлозы. Центральный сердцевинный участок показал сопротивление затяжке 780 мм водяного столба, а периферийный слой - 1600 мм водяного столба. Концентрический сорбирующий сегмент имел длину 12 мм, а второй и третий фильтрующие сегменты имели длину 7,5 мм каждый.
Курительное изделие в примере А имело зону вентиляции на втором фильтрующем сегменте в 2,5 мм от переднего конца концентрического сорбирующего сегмента. В курительном изделии по сравнительному примеру зона вентиляции находилась на концентрическом сорбирующем сегменте в 4,5 мм от заднего конца концентрического сорбирующего сегмента. В таблице 1 показаны выбранные физические и аналитические результаты для примера А и сравнительного примера.
Таблица 1
Разбавление фильтров (%)
Общее сопротивление затяжке (мм водного ст.)
Сопротивление затяжке фильтра (мм водного ст.)
Смола (мг/сиг.)
Никотин в дыме (мг/сиг.)
СО (мг/сиг.)
Пример А
49
96
96
5,7
0,48
8,2
Сравнительный пример
45
126
104
6,4
0,59
8,1
Анализ компонентов дыма проводился и для примера А, и для сравнительного примера для оценки влияния положения зоны вентиляции на эффективность угля. В таблице 2 показаны средние величины и среднеквадратичное отклонение для примера А и для сравнительного примера по анализу компонентов дыма.
Таблица 2
Компоненты дыма(мкг/мг SN)
Среднеквадратичное отклонение
Разница (сравн. пример - пример А)
Сравнит. пример
Пример А
Сравнит. пример
Пример А
Пропиональдегид
62,8
52,4
2,3
4,9
-10,3
Бутиральдегид
47,1
41,5
2,2
3,0
-5,6
Кротональдегид
27,9
25,6
1,72
3,4
-2,3
Ацетон
312,7
268,7
15,8
26,7
-44,0
Метилэтилкетон
75,2
66,7
3,7
6,3
-8,5
Ацетальдегид
772,2
637,8
27,5
42,3
-134,4
Акронлеин
71,5
58,4
3,7
7,0
-13,1
Формальдегид
41,7
35,5
2,5
3,3
-6,1
1,3-бутадиен
72,2
58,6
3,7
3,3
-13,6
Бензол
67,5
57,0
2,7
2,9
-10,4
Изопрен
577,8
440,3
36,3
28,2
-137,5
Акрилонитрил
13,6
11,5
0,6
1,1
-2,0
Толуол
104,2
94,3
5,6
5
-9,9
Вышеприведенные результаты показывают, что положение зоны вентиляции перед передним концом концентрического сорбирующего сегмента или смежно ему повышает эффективность сорбента в концентрическом сегменте фильтра.