КУРИТЕЛЬНОЕ ИЗДЕЛИЕ
SMOKING ARTICLE

Область техники
Настоящее изобретение относится к курительному изделию с низкой воспламеняющей способностью, включающему обернутый штранг (стержень) курительного материала.
Область техники
В настоящем описании термин "курительное изделие" охватывает продукты для курения, например сигареты, сигары и сигарильо на основе либо табака, производных табака, разрыхленного табака, восстановленного (порошкового) табака, либо заменителей табака, а также продукты, нагреваемые без горения.
Сигареты с низкой воспламеняющей способностью (НВС) ранее изготавливались с использованием круговых поясков с ингибитором горения в специальной сигаретной бумаге. Пояски с ингибитором горения предназначены для снижения скорости горения табачного штранга и вызывают самопроизвольное погасание сигареты, если курильщик не делает регулярных затяжек через фильтр.
В стандарте ASTM E2187-04 определены стандартизованные испытания для оценки параметров воспламеняющей способности курительных изделий. В национальных нормативах часто требуется, чтобы курительные изделия с низкой воспламеняющей способностью соответствовали определенным требованиям при их испытаниях по стандарту ASTM E2187-04. Например, национальные нормативы могут требовать, чтобы при испытаниях по ASTM E2187-04 по меньшей мере 75% из выборочной пробы из сорока НВС курительных изделий погасали до прогорания до конца табачного штранга.
Разработка специальной НВС сигаретной бумаги с поясками ингибитора горения дала возможность табачной промышленности выпускать сигареты, соответствующие нормативным требованиям для НВС курительных изделий, отвечающим стандарту ASTM E2187-04.
При изготовлении сигаретной бумаги с поясками ингибитора горения, наносят пояски ингибитора горения на сформированную бумагу-основу для создания НВС сигаретной бумаги. Процедура нанесения ингибитора горения обычно отделена от процедуры сборки сигареты и требует специального оборудования для нанесения ингибитора горения на бумагу-основу. Использование ингибитора горения также увеличивает общие затраты при изготовлении сигарет.
Краткое изложение сущности изобретения
В настоящем изобретении предлагается курительное изделие с низкой воспламеняющей способностью, включающее штранг курительного материала, внутреннюю обертку, содержащую восстановленный табачный материал, обернутую вокруг курительного материала, и наружную обертку, обернутую вокруг курительного материала и внутренней обертки.
Внутренняя и наружная обертки могут не содержать материала ингибитора горения.
Длина окружности курительного изделия может составлять от 15 до 22 мм.
Длина окружности курительного изделия может составлять от 15 до 19 мм.
Длина окружности курительного изделия может составлять от 15 до 17 мм.
Длина окружности курительного изделия может составлять от 16,9 до 17,0 мм.
Длина окружности курительного изделия может составлять от 20,5 до 21,5 мм.
Длина курительного изделия может составлять от 80 до 120 мм.
Длина курительного изделия может составлять от 82 до 84 мм.
Проницаемость внутренней обертки может составлять 40 единиц КОРЕСТА (CU - от англ. CORESTA units) или менее.
Проницаемость внутренней обертки может составлять 25 CU или менее.
Проницаемость внутренней обертки может составлять 15 CU или менее.
Проницаемость внутренней обертки может составлять 10 CU или менее.
Проницаемость наружной обертки может составлять от 25 до 100 CU.
Проницаемость наружной обертки может составлять от 70 до 100 CU.
Внутренняя обертка может представлять собой восстановленный табачный материал, например лист из табачного порошка.
Наружная обертка может представлять собой сигаретную бумагу с низким уровнем побочного дыма.
Курительное изделие может представлять собой сигарету, включающую фильтр, штранг курительного материала и ободковую бумагу, перекрывающую фильтр и штранг, для соединения штранга и фильтра вдоль оси.
При испытании на низкую воспламеняющую способность в соответствии с ASTM E2187-04, выполняемом на нескольких, например, сорока сигаретах, по меньшей мере 25% сигарет самопроизвольно гаснут до того, как горящий конец штранга достигнет ободковой бумаги.
В соответствии с изобретением, также предлагается способ формирования курительного изделия с низкой воспламеняющей способностью, при выполнении которого обертывают внутреннюю обертку, содержащую восстановленный табачный материал, вокруг штранга курительного материала, и обертывают наружную обертку вокруг штранга курительного материала и внутренней обертки.
Ниже, в качестве примера, приводится описание вариантов выполнения изобретения со ссылками на приложенные чертежи, на которых:
Краткое описание чертежей
на фиг.1 представлено в перспективе курительное изделие с низкой воспламеняющей способностью, включающее штранг курительного материала, обернутый в первую и вторую обертки;
на фиг.2 представлен в перспективе вид частично собранного штранга курительного материала для курительного изделия с низкой воспламеняющей способностью. Штранг содержит табачный стержень, обернутый во внутреннюю обертку и частично обернутый в наружную обертку; и
на фиг.3 представлен вид торцевой поверхности штранга курительного материала, содержащего стержень курительного материала, внутреннюю обертку, обернутую вокруг стержня курительного материала, и наружную обертку, обернутую вокруг внутренней обертки.
Подробное описание осуществления изобретения
Пример курительного изделия 1 с низкой воспламеняющей способностью (НВС) представлен на фиг.1.
Курительное изделие 1, показанное на фиг.1, представляет собой НВС сигарету 1, имеющую фильтр 2 и штранг 3 курительного материала, например табака. Курительное изделие 1 может, однако, быть курительным изделием другого типа, например, одним из упомянутых выше.
Фильтр 2 и штранг 3 коаксиально соединены листом перекрывающейся с ними ободковой бумаги 4, обычным образом закрепленной вокруг наружных поверхностей штранга 3 и фильтра 2 и скрепляющей их друг с другом. Пунктирная линия на фиг.1 показывает положение стыкующихся торцевых поверхностей фильтра 2 и штранга 3, перекрытых ободковой бумагой 4.
Если несколько курительных изделий 1, например сорок, подвергаются испытанию в соответствии с ASTM E2187-04, 75% или более из этого числа курительных изделий 1 самопроизвольно гаснут до того, как горящий конец штранга 3 курительного материала достигнет ободковой бумаги 4. Таким образом, 25% или менее из этого числа курительных изделий прогорают на всю длину штранга курительного материала.
Фильтр 2 может иметь обычную конструкцию и в целом цилиндрическую форму. Например, в целом цилиндрическая фильтрующая вставка, содержащая жгут ацетата целлюлозы, может быть по периферийной поверхности обернута листом бумаги для обертки фильтра. Может быть использован фильтр 2 любого типа, включая, например, более сложные фильтры 2, содержащие углерод и (или) один или более ароматизирующих материалов для придания внутри фильтра 2 аромата газовому потоку. Вентиляция фильтра 2 может выполняться вентиляционными каналами, сформированными лазерной или электроискровой перфорацией. Вентиляционными каналами может обеспечиваться общая доля вентиляции в интервале от 20 до 80%, желательно, от 50 до 70%.
Штранг 3 также может быть в целом цилиндрической формы и иметь наружный диаметр, по существу равный наружному диаметру фильтра 2. Как показано на фиг.2, штранг 3 содержит в целом цилиндрический стержень уплотненного табачного материала 7, обернутого в первую обертку 8 и вторую обертку 9. Табачный материал 7 может содержать смесь резаного табака и может также включать материал из восстановленного табака. В рассмотренных ниже примерах, первая обертка 8 находится внутри второй обертки 9 и, благодаря этому, ближе к табачному материалу 7 стержня. Поэтому первая обертка 8 здесь называется внутренней оберткой 8. Вторая обертка 9 располагается снаружи от первой обертки 8 и называется наружной оберткой 9. Наружная обертка 9 может формировать наружную поверхность штранга 3, при этом внутренняя обертка 8 располагается между наружной поверхностью стержня табачного материала 7 и внутренней поверхностью наружной обертки 9.
2
Внутренняя обертка 8 представляет собой листовой оберточный материал, содержащий восстановленный табачный материал, и может быть выполнена с возможностью придания курительному изделию желательных и разнообразных ощущений и вкусовых характеристик. Например, внутренняя обертка 8 содержать лист восстановленного табака, который может, в свою очередь, содержать восстановленный табачный материал одного или более типов, либо состоять из такого порошка. Лист восстановленного табака может содержать целую гамму различных Табаков, подобранных для улучшения передачи курильщику сигареты вкуса и запаха табака. Например, восстановленный материал может содержать любую комбинацию Табаков солнечной сушки, теневой сушки и дымовой сушки, или табак любого другого подходящего типа. Проницаемость внутренней обертки 8 может составлять от 5 до 50 единиц КОРЕСТА (CU - от англ. CORESTA units - Cooperative Center for Scientific Research Relative to Tobacco - Центр сотрудничества по научным исследованиям в сфере табака), желательно, от 17 и 38 CU. Толщина однослойной внутренней обертки 8 может составлять примерно от 85 до 121 мкм. Сухая масса внутренней обертки 8 может составлять примерно от 35 до 45 г/м. Коэффициент диффузии внутренней обертки 8 может иметь значение примерно от 0,8 до 2,8 см/с.
Пример трех конкретных внутренних оберток 8, которые могут быть использованы, приведен в Таблице 1. Все внутренние обертки 8, описанные в Таблице 1, представляют собой лист восстановленного табачного материала.
Таблица 1
Внутренняя обертка
1
2
3
Величина
скв отклонение
Величина
скв отклонение
Величина
скв отклонение
Коэффициент диффузии (см/с)
0,973
0,1407
1,139
0,1735
2,657
0,5575
Масса (г/м<sup>2</sup>)
43,8
0,51
43,3
0,10
42,5
0,12
Ширина (мм)
18,587
0,0540
18,594
0,0471
16,180
0,354
Растяжение
0,89
1,11
0,83
Прочность на разрыв (Н/15 мм)
9,7
9,1
7,6
Проницаемость (CU)
37,5
12,2
17,9
4,93
26,7
6,18
Толщина (мкм)
102
13,4
106
14,4
109
11,2
Как показано на фиг.2, внутренняя обертка 8 может охватывать круговую поверхность стержня табачного материала 7. Например, как показано на фиг.2 и 3, внутренняя обертка 8 может полностью охватывать всю круговую поверхность стержня 7 по всей длине вдоль оси штранга 3. При этом внутренняя обертка 8 может закрывать по существу всю круговую поверхность стержня 7. В альтернативном варианте, внутренняя обертка 8 может только частично охватывать круговую поверхность стержня 7 и (или) только часть длины штранга 3. Поэтому внутренняя обертка 8 может представлять собой небольшой участок под проходящей по всей длине наружной оберткой 9. Торцы стержня 7 оставлены открытыми, позволяя газовому потоку входить в штранг 3 на его дистальном конце и выходить через фильтр.
Наружная обертка 9 также представляет собой листовой оберточный материал, например, содержащий сигаретную бумагу или сигаретную бумагу с низким уровнем побочного дыма (LSS - от англ. low sidestream), или состоящий из такой бумаги. В альтернативном варианте, наружная обертка 9 может содержать сигаретную бумагу разных типов и (или) LSS сигаретную бумагу, или состоять из такой бумаги.
2
2
2
2
2
2
2
3
Сухая масса наружной обертки 9 может иметь любую величину в интервале примерно от 28 до 40 г/м, с содержанием волокна примерно от 16,0 до 32 г/м, содержанием лимоннокислого калия примерно от 0,3 до 2,0 г/м, содержанием MgO от 0 до примерно 2 г/м и содержанием CaCO примерно от 4 до 11 г/м. Могут быть использованы и другие соотношения. Общее количество наполнителя в наружной обертке 9 может иметь любую величину в интервале примерно от 6 г/м до 10 г/м, что составляет примерно от 15 до 40 масс.%. Могут быть использованы и другие соотношения.
Проницаемость наружной обертки 9 может иметь любую величину в интервале примерно от 25 до 100 ед. КОРЕСТА. Внутри этого интервала, проницаемость сигаретной бумаги может составлять примерно 25 ед. КОРЕСТА, в то время как проницаемость LSS сигаретной бумаги может составлять примерно от 70 до 100 ед. КОРЕСТА. Коэффициент диффузии наружной обертки 9 может быть любой величины в интервале примерно от 0,30 до 0,50 см/с.
В Таблице 2 приведены три конкретных примера наружных оберток 9. Пример 1 относится к сигаретной бумаге, а примеры LSS 1 и LSS 2 относятся к сигаретным бумагам с низким уровнем побочного дыма. Бумага LSS 1, вентиляция которой осуществляется за счет электроискровой перфорации (ЭП), имеет проницаемость 70 ед. КОРЕСТА. Бумага LSS 2 также вентилируется за счет электроискровой перфорации и имеет проницаемость 100 ед. КОРЕСТА.
Таблица 2
Наружная обертка
1
LSS 1 ЭП70
LSS 2 ЭП100
Полная сухая масса (г/м<sup>2</sup>)
28 (100%)
40 (100%)
40 (100%)
Волокно (г/м<sup>2</sup>)
16,8 (60%)
31,5 (78,75%)
31,5 (78,75%)
Лимоннокислый калий (г/м<sup>2</sup>)
0,3 (1%)
2 (5%)
2 (5%)
MgO (г/м<sup>2</sup>)
-
2 (5%)
2 (5%)
CaCO<sub>3</sub> (г/м<sup>2</sup>)
10,9 (39%)
4,5 (11,25%)
4,5 (11,25%)
Весь наполнитель (г/м<sup>2</sup>)
10,9 (39%)
6,5 (16,25%)
6,5 (16,25%)
Коэффициент диффузии (см/с)
0,392
0,447
0,447
Наружная обертка 9 может проходить вокруг наружной круговой поверхности внутренней обертки 8. Например, как показано на фиг.1-3, наружная обертка 9 может целиком охватывать наружную круговую поверхность внутренней обертки 8 и проходить вдоль оси по всей длине штранга 3, закрывая при этом по существу всю наружную поверхность внутренней обертки 8. Таким образом, наружная обертка 9 заключает как внутреннюю обертку 8, так и стержень табачного материала 7. Торцевые поверхности штранга 3 оставлены открытыми для прохождения газового потока через штранг 3 вдоль его оси. В примерах, показанных на фиг.1-3, наружная поверхность наружной обертки 9 образует наружную поверхность штранга 3, к которой приклеивается ободковая бумага 4 со стороны фильтра.
Наружный размер по окружности сигареты 1 может составлять примерно 16,96 мм, а общая длина (до начала курения) примерно 83 мм. Длина штранга 3 (до начала курения) может составлять примерно 56 мм, а длина фильтра 2 - примерно 27 мм. Следует понимать, что эти величины могут быть изменены. Например, наружный размер сигареты 1 по окружности может быть любым в интервале от 15 до 22 мм, в то время как общая длина сигареты 1 может составлять от 80 до 120 мм. Наружный размер по окружности может составлять примерно 21 мм. Общая длина сигареты 1 может быть изменена увеличением/уменьшением длины либо штранга 3, либо фильтра 2, либо обоих вместе.
Сигарета 1 не сдержит специально разработанной бумаги сигареты с низкой воспламеняющей способностью (НВС), имеющей пояски ингибитора горения, предназначенные для ограничения скорости горения штранга 3. Поэтому процесс изготовления сигареты 1 не требует предварительного изготовления специальной НВС сигаретной бумаги с поясками и, соответственно, не требует специализированного оборудования, необходимого для нанесения ингибитора горения на сигаретную бумагу.
Испытания на воспламеняющую способность, проведенные на партии из сорока сигарет, показали, что при проверке в соответствии со стандартом ASTM Е2187-04 значительно менее 25% сигарет 1 прогорели до ободковой бумаги 4. Например, Таблица 3 иллюстрирует воспламеняющую способность образцов сигарет 1 шести различных типов в соответствии с изобретением (образцы 1-6). В соответствии со стандартом ASTM E2187-04 было испытано по сорок образцов сигарет (1-6) каждого типа. В крайнем правом столбце Таблицы 3 показано процентное отношение сигарет, самопроизвольно не погасших, пока горящий конец штранга 3 курительного материала не достиг ободковой бумаги 4.
Таблица 3
Сигарета
Внутренняя обертка
Наружная обертка
% сигарет с полностью сгоревшим табачным штрангом
Образец 1
1
1
2,5
Образец 2
1
LSS 1
5
Образец 3
1
LSS 2
12,5
Образец 4
3
1
0
Образец 5
3
LSS 1
7,5
Образец 6
3
LSS 2
2,5
Таким образом, сигарета 1 обладает НВС свойствами, сравнимыми с сигаретами, в которых используется специально разработанная НВС бумага, однако для ее производства не требуется изготовления НВС бумаги.
Сигарета 1 обеспечивает сравнительно большое число затяжек по сравнению с сигаретами с одиночной оберткой. Например, при выкуривании в условиях согласно стандартам ИСО, сигарета 1 может обеспечить в среднем 7,5 затяжек, по сравнению с примерно 6,5 затяжками для контрольной сигареты с одиночной оберткой, имеющей наружную обертку №1 (см. Таблицу 2 выше).
Коэффициент диффузии у комбинации внутренней обертки 8 и наружной обертки 9 сигареты 1 сравним с коэффициентом диффузии специально разработанных НВС сигаретных бумаг с поясками ингибитора горения. Величина коэффициента диффузии внутренней и наружной оберток 8, 9 может быть любой интервале между 0,080 и 0,095 см/с.
Сигарета 1 отличается низким уровнем побочного дыма по сравнению с контрольными сигаретами, изготовленными из имеющихся на рынке материалов.
3
Например, Таблица 4 иллюстрирует результаты химического анализа побочного дыма для образцов сигарет 1 шести типов, приведенных в Таблице 3 (Образцы 1-6). Кроме того, в Таблице 4 приведены результаты химического анализа для двух контрольных сигарет с одиночными обертками. Плотность табака во всех сигаретах в Таблице 4 составляет 263 г/см при 13,5% влажности. Табачная смесь, использованная в табачном штранге 3, одинакова для всех сигарет, кроме контрольной сигареты №1, в которой использовалась отличающаяся смесь.
Таблица 4
Сигарета
Внутренняя обертка
Наружная обертка
NFDPM (мг/сиг)
Никотин (мг/сиг)
СО (мг/сиг)
СО<sub>2</sub> (мг/сиг)
Всего (мг/сиг)
Контрольная 1
-
1
14,0
2,49
28,3
235,7
280,5
Контрольная 2
-
1
12,9
2,56
28,3
228,6
272,5
Образец 1
1
1
8,9
1,29
28,5
237,6
276,3
Образец 2
1
LSS 1
5,7
0,87
27,2
265,8
299,5
Образец 3
1
LSS 2
6,7
1,15
28,9
265,4
302,1
Образец 4
3
1
9,4
1,43
27,7
241,2
279,7,
Образец 5
3
LSS 1
6,2
0,89
2,97
276,3
313,2
Образец 6
3
М 2
6,5
1,07
29,5
269,0
306,1
Как видно из Таблицы 4, содержание сухих твердых частиц без никотина (NFDPM - от англ. Nicotine-Free Dry Particulate Matter) в побочном дыме и содержание никотина в побочном дыме значительно снижено по сравнению с контрольными сигаретами.
Видимый побочный дым, выделяемый сигаретами 1, предложенными в изобретении, также меньше по сравнению с контрольными сигаретами, изготовленными из имеющихся на рынке материалов. Например, сигареты 1 могут выделять примерно на 40-60% меньше видимого дыма, по сравнению с контрольной сигаретой с одиночной оберткой, имеющей наружную обертку №1 (см. Таблицу 2 выше). Количество видимого побочного дыма минимально, когда наружная обертка 9 содержит LSS сигаретную бумагу. Может быть использована любая из описанных выше LSS бумаг.
Снижение уровня видимого побочного дыма может быть определено путем сравнения фотографии горящей контрольной сигареты с соответствующей фотографией горящей сигареты 1, предложенной в изобретении, и подсчетом различия между числом пикселей на обеих фотографиях, представляющих побочный дым.
3
Таблица 5 иллюстрирует видимый побочный дым от трех образцов сигареты 1 (Образцы 4-6), вместе с видимым побочным дымом от контрольной сигареты с одиночной оберткой (Контрольная 2). Снижение побочного дыма определяется рассмотренным выше фотографическим способом, при этом каждое измерение выполняется на эквивалентной процентной доле интервала сгорания штранга 3. Используемые в штранге 3 фильтр, плотность табака и табачная смесь были одинаковы для всех сигарет, фигурирующих в Таблице 5. Плотность табака составляла 263 г/см при влажности 13,5%.
Таблица 5
Сигарета
Внутренняя обертка
Наружная обертка
Число пикселей, представляющих видимый побочный поток
Снижение (%) числа пикселей по сравнению с контрольным
Контрольная 2
-
1
985,741
-
Образец 4
3
1
505,735
49
Образец 5
3
LSS 1
434,001
56
Образец 6
3
LSS 2
475,311
52
Далее приводится краткое описание частного способа изготовления сигареты 1. Процесс начинается с фильтра 2, где, как известно, может быть сформирована вставка фильтрующего материала посредством подачи по существу непрерывно двигающегося жгута ацетата целлюлозы в воронку для получения в целом цилиндрического массива материала ацетата целлюлозы. Материал ацетата целлюлозы может быть протянут через гарнитуру сигаретной машины, в которой к фильтрующему материалу прикрепляется бумага для обертывания фильтра, поступающая с бобины этой бумаги. Полученный обернутый фильтрующий материал далее может быть разрезан на отдельные сегменты для использования при изготовлении фильтра 2. Длина отрезков может быть приспособлена для создания сдвоенных сигарет 1 или отдельной сигареты 1, по необходимости. Кроме того, разрезка может выполняться в форме многоступенчатого процесса, в котором сначала нарезаются куски фильтрующего материала для использования с группой сигарет 1, а затем нарезаются отрезки, пригодные для изготовления сдвоенных или отдельных сигарет 1.
Сборка сигареты 1 может выполняться с использованием подходящего узла изготовления штранга, оборудованного приклеечным узлом. Внутренняя обертка 8 и наружная обертка 9 могут поставляться в бобинах кусками длиной примерно 2500 мм и шириной 16,2 мм. В альтернативных вариантах, ширина может составлять 15,8 мм, 18,5 мм, 20,0 мм или 23 мм, в зависимости от требуемой окружности сигареты.
Обертки 8, 9 стягиваются с бобин, установленных на держателях вблизи узла изготовления штранга, и одновременно направляются по ряду валиков и направляющих к гарнитуре для сборки сигареты. Внутренняя обертка 8 с внутренней бобины с оберткой обертывается вокруг стержня курительного материала и, одновременно, обертывается наружной оберткой 9, поступающей с наружной бобины с оберткой. Относительное положение внутренней и наружной оберток 8 и 9 может регулироваться в узле изготовления штранга для регулировки размера области перекрытия для каждой обертки 8, 9.
В альтернативном варианте, процесс сборки сигареты 1 может включать нарезание накладок внутренней обертки 8 и нанесение накладок 8 на внутреннюю поверхность наружной обертки 9 в процессе склеивания. Затем комбинация наружной обертки 9 и накладок 8 может быть подана в гарнитуру для обматывания вокруг стержня курительного материала.
Для достижения задач изобретения описанные выше альтернативные варианты могут быть использованы как по одиночке, так и в комбинации. Следует понимать, что вместо сигареты 1 в альтернативном варианте может быть курительное изделие другого типа, например, сигара или сигарильо.