ФИЛЬТР ИЛИ ЭЛЕМЕНТ ФИЛЬТРА ТАБАЧНОГО ДЫМА
FILTER OR FILTER ELEMENT OF TOBACCO SMOKE

Настоящее изобретение относится к фильтрам табачного дыма или к элементам таких фильтров, особенно для сигарет. В частности, оно относится к фильтрам табачного дыма или к элементам таких фильтров, которые включают добавки, например дисперсные добавки, такие как активированный уголь.
Хорошо известно использование добавок, таких как активированный уголь в фильтрах табачного дыма. Однако обработка активированного угля и/или включение активированного угля в фильтр могут создать значительные проблемы из-за пыли, вызванной частицами, обломками и т.д. активированного угля. Например, угольная пыль может загрязнять оборудование и процесс по изготовлению фильтров, приводя к загрязнению готового фильтра (например, плохому внешнему виду концов из-за видимости частиц пыли активированного угля). Кроме того, включение активированного угля в фильтр может привести к прорыву частиц пыли в поток дыма, что нежелательно. Кроме того, известно, что обычное использование активированного угля в фильтрах табачного дыма связано с потерей эффективности удаления паровой фазы в течение периода хранения до использования, т.е. после изготовления сигарет, но до открывания упаковки потребителем.
Согласно настоящему изобретению предлагается фильтр табачного дыма или его элемент, включающий адсорбирующий материал, например, в виде частиц, при этом адсорбирующий материал покрыт полимерным материалом в количестве от 0,4 до 5 вес.% из расчета на вес адсорбирующего материала, причем полимер является полиэтиленом или полиуретаном
Адсорбирующим материалом, например в виде частиц, может быть любой материал, способный удалять один или более компонентов в парообразном состоянии (например, один или более из ацетальдегида, 1,3-бутадиена, акролеина, пропанальдегида, ацетона, акрилонитрила, изопрена, бутиральдегида, метилэтилкетона, кротональдегида, бензола и толуола) из табачного дыма посредством адсорбции (и/или абсорбции и/или химической реакции). Адсорбирующим материалом может быть углерод, например активированный уголь. Углем, например, активированным углем, может быть активированный уголь на основе кокосового ореха или, например, уголь или активированный уголь, приготовленный из других исходных материалов (например, скорлупы других орехов, косточек фруктов, каменного угля, лигнита, древесины, торфа, органических полимеров и т.д.). Адсорбирующим материалом, например в виде частиц, могут быть, например, цеолит, ионообменная смола (например, слабоосновная ионообменная смола), сепиолит, силикагель, глинозем, молекулярные сита, углеродистые полимерные смолы и диатомовые земли. Адсорбент в виде частиц может быть гранулированным. Как будет понятно, с фильтрами и фильтрующими элементами по изобретению могут быть использованы частицы и гранулы адсорбента любого размера, подходящего для применения в фильтрах табачного дыма. Например, могут быть использованы частицы адсорбента размером от 10 до 100 меш по стандарту Великобритании (которые соответствуют частицам диаметром от 1,7 до 0,15 мм).
Адсорбирующий материал покрыт полимерным материалом, который, кроме полиэтилена или полиуретана, может дополнительно включать в себя пигментное или красящее вещество или другой материал, который придает цвет полимеру. Включение окрашенного полимера может дать окрашенное адсорбирующее вещество, например дисперсное адсорбирующее вещество, окрашенное, например, в красный, синий, белый, желтый, зеленый или другой цвет. Включенный в фильтр окрашенный материал служит не для украшения, а в качестве средства борьбы с контрафактом.
Количество полимерного материала составляет от 0,4% до 5% вес./вес. (в расчете на вес адсорбирующего вещества), например от 0,5% до 3%, например от 0,6% до 2,8%, например от 0,7% до 2,5%, например от 0,9% до 2,1%, например от 1% до 2%.
Согласно дополнительному аспекту настоящего изобретения предлагается фильтр табачного дыма или его элемент, включающий адсорбирующий материал, например, в виде частиц, покрытый полиуретаном. Адсорбирующий материал может быть покрыт полиуретаном в количестве от 0,4 до 5 вес.% из расчета на вес адсорбирующего материала, например, от 0,5% до 3%, например, от 0,6% до 2,8%, например, от 0,7% до 2,5%, например, от 0,9% до 2,1%, например, от 1% до 2%.
Заявители неожиданно обнаружили, что фильтры и фильтрующие элементы по изобретению могут обеспечить заметное уменьшение количества частиц пыли, втягиваемых курильщиками из фильтров при их использовании (например, определенного посредством измерения прорыва частиц), и при этом лишь с небольшой потерей эффективности извлечения адсорбентом паровой фазы, или по существу без потери указанной эффективности. Кроме того, заявители неожиданно обнаружили, что можно значительно уменьшить количество пыли, связанной с процессом изготовления фильтров (например, уменьшить загрязнение оборудования и/или готовых фильтров или фильтрующих элементов пылью от частиц адсорбента).
Кроме того, фильтры табачного дыма или элементы таких фильтров, которые включают адсорбирующий материал, например, в виде частиц, который покрыт как описано выше, могут быть менее склонны к потере эффективности извлечения паровой фазы при хранении. Фильтр табачного дыма или его элемент по изобретению может быть выполнен в виде любого фильтра или его элемента, известного из уровня техники, пригодного для включения адсорбента (например, дисперсного адсорбирующего материала, например, активированного угля), с покрытием адсорбирующего материала (в виде частиц) определенным количеством полимерного материала, замещающего адсорбирующий материал в известном фильтре. Например, фильтр или фильтрующий элемент по изобретению может представлять собой активный фильтр или его элемент из ацетата целлюлозы, тройной фильтр с гранулированным материалом, например, такой как показан на фиг. 1, активный фильтр или элемент с накладками, фильтр или элемент, подобный описанному в РСТ/GB2005/004644, фильтр с покрытыми нитями, или их варианты, и т.д.
Таким образом, согласно еще одному аспекту настоящего изобретения предлагается фильтр табачного дыма или его элемент, содержащий: продольно продолжающийся стержень из фильтрующего материала для табачного дыма, и адсорбирующий материал, при этом адсорбирующий материал покрыт полимерным материалом в количестве от 0,4 до 5 вес.% из расчета на вес адсорбирующего материала, причем полимер является полиэтиленом или полиуретаном. Продольно продолжающийся стержень состоит из воздухопроницаемого материала (или включает его). Фильтр или фильтрующий элемент может, например, дополнительно содержать обертку, например, расположенную вокруг стержня. Адсорбирующий материал (например, виде частиц, такой как активированный уголь), покрытый полимером (полиэтиленом или полиуретаном), может быть расположен в продольно продолжающемся стержне или на нем, и/или в обертке (если она присутствует), или на ней в виде, например, накладок, полосок и т.д.
Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения предлагается фильтр табачного дыма или его элемент, содержащий: продольно продолжающийся стержень из материала для фильтрования табачного дыма, и адсорбирующий материал, при этом адсорбирующий материал покрыт полиуретаном. Продольно продолжающийся стержень состоит из воздухопроницаемого материала (или включает его). Фильтр или фильтрующий элемент может дополнительно содержать обертку, например, расположенную вокруг указанного стержня. Адсорбирующий материал (например, в виде частиц, такой как активированный уголь), покрытый полиуретаном, может быть расположен в продольно продолжающемся стержне или на нем, и/или в обертке (если она присутствует). или на ней в виде, например, накладок, полосок и т.д.
Продольно продолжающийся стержень из материала для фильтрования табачного дыма может включать штранг из ацетата целлюлозы, например, жгут из ацетата целлюлозы. В одном примере он может быть объединен с частицами угля, например частицами – предпочтительно гранулами - активированного угля, которые покрыты полимером (например, полиэтиленом, полиуретаном) так, как определено выше, например, находящимся на жгуте, или нитях, или волокнах, или листовом материале из ацетата целлюлозы, которые собирают вместе с образованием штранга. В другом примере продольно продолжающийся стержень может представлять собой стержнеобразную матрицу из штранга материала для фильтрования табачного дыма – например жгута ацетата целлюлозы, имеющую в себе полностью закрытый карман, например эллипсоидный карман с дисперсной добавкой, например, частицами – предпочтительно гранулами – активированного угля, которые покрыты полимером (например, полиэтиленом, полиуретаном) так, как определено выше. Возможны другие варианты выполнения, известные специалистам в данной области (см., например, вышеизложенное описание).
В сигарете с фильтром по изобретению (или с фильтром, включающим элемент фильтра по изобретению) соединен с обернутым табачным стержнем одним концом, направленным к табаку. Фильтр может быть, например, соединен с обернутым табачным стержнем посредством соединительной внешней обертки (которая прилегает вокруг примыкающих концов фильтра и табачного стержня, оставляя открытой большую часть обернутого фильтра) или посредством полной соединительной внешней обертки (которая окружает фильтр по всей его длине и вокруг примыкающего конца табачного стержня). Любой фильтр или сигарета с фильтром по изобретению могут быть снабжены вентиляцией способами, хорошо известными из уровня техники, например, посредством предварительно перфорированной или воздухопроницаемой обертки штранга и/или посредством перфорирования лазером обертки штранга и соединительной верхней обертки.
Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения предлагается способ прикрепления обернутого табачного стержня к фильтру или фильтрующему элементу по изобретению.
Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения предлагается применение покрытого полимером адсорбента при изготовлении содержащего адсорбент (например, дисперсный адсорбент) фильтра табачного дыма или фильтрующего элемента при изготовлении курительного изделия, включающего такие содержащие адсорбент (например, в виде частиц) фильтры или фильтрующие элементы, например, для уменьшения загрязнения пылью или другими частицами, например, изделия во время его изготовления. Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения предлагается способ уменьшения загрязнения пылью или другими частицами при изготовлении содержащих адсорбент (например, в виде частиц) фильтров табачного дыма или их элементов, или при изготовлении курительных изделий, включающих также содержащие адсорбент (например, в виде частиц) фильтры или фильтрующие элементы, включающий стадию нанесения полимерного покрытия на адсорбент. Адсорбент, полимерное покрытие и количества могут быть такими же, как описано и определено выше.
Теперь изобретение будет описано в качестве примера со ссылкой на сопровождающий чертеж, на котором:
фиг. 1 – схематичный вид сбоку – не в масштабе – тройного фильтра с гранулированным материалом по изобретению.
Тройной фильтр с гранулированным материалом, показанный на фиг. 1, имеет цилиндрический, расположенный на заднем или помещаемом в рот конце фильтрующий штранг 102 фильтрующего материала в виде обернутого штранга длиной 6 мм из ацетата целлюлозы, цилиндрический, передний (у конца табачного стержня) фильтрующий штранг 103 в виде обернутого штранга длиной 6 мм из ацетата целлюлозы, при этом штранги 102 и 103 являются продольно разнесенными друг от друга на расстояние 5 мм. Обертка 105 фильтра из воздухопроницаемой бумаги окружает штранги, образуя полость 106 длиной 5 мм между задним по ходу штрангом 102 и передним по ходу штрангом 103. Полость 106 имеет расположенную в ней адсорбентную добавку 107 в виде 75 миллиграмм гранул активированного угля размером 12/30 меш (стандартного угля на основе кокосового ореха, обычно используемого в фильтрах для сигарет), покрытых (известными способами) около 2 вес.% полиэтилена из расчета на вес активированного угля.
Как будет понятно, тройной фильтр с гранулированным материалом, показанный на фиг. 1, конструктивно подобен известным тройным фильтрам с гранулированным материалом, но включает покрытый активированный уголь, который может обеспечить улучшенную эффективность. Как будет понятно, фильтр на фиг. 1 может быть изготовлен способами, хорошо известными в уровне техники и легко приспосабливаемыми для использования с покрытым углем.
ПРИМЕРЫ
Как известно, содержащие уголь фильтры более склонны, чем обычные фильтры, содержащие только ацетат целлюлозы, к выделению небольших частиц в поток дыма, когда они подвергаются имитированным условиям затяжки или непрерывного втягивания. Измерение прорыва частиц осуществляется посредством количественного определения количества частиц, выделяющихся вместе с дымом из сигаретных фильтров различных типов сигарет при таких условиях. Данные заявители разработали способ измерения прорыва частиц из фильтров, который использовали для сравнения эффективности фильтров с покрытыми углями и без них.
Пример 1
На обычном оборудовании для изготовления фильтров собрали три партии стержней с тройными фильтрами с гранулированным материалом (каждый длиной 102 мм). Они были "контрольными фильтрами" и "фильтрами Примера 1".
Каждая партия имела мундштуки длиной 17 мм - 5 мм полость, содержащая около 75 мг угля с размером частиц 12/30 меш и расположенная между двумя 6-мм концевыми сегментами из ацетата целлюлозы, конструкция которых сходна с той, которая показана на фиг. 1. Контрольные фильтры включали в себя стандартный, т.е. непокрытый, уголь на основе кокосового ореха, обычно используемый в фильтрах для сигарет. Фильтры Примера 1 по изобретению включали стандартный уголь на основе кокосового ореха, который обычно используют в фильтрах для сигарет, но который был покрыт полиуретаном в количестве 2 вес.%. Среднее значение прорыва частиц уменьшилось с 96 частиц для контрольных фильтров до 29 частиц для фильтров Примера 1 с покрытым углем, что указывает на заметное уменьшение прорыва частиц, обеспеченное покрытым углем.
Пример 2
Известными способами приготавливали активированный уголь с полиэтиленовым покрытием. Угли на основе кокосового ореха с активностью по четыреххлористому углероду (ЧХУ) как 60%, так и 100% (60 ЧХУ и 100 ЧХУ) были покрыты полиэтиленом (ПЭ) в количествах 0,5%, 1,0% и 2,0% вес./вес.
Сравнительную способность этих покрытых углей извлекать компоненты в паровой фазе (ПФ) из табачного дыма оценивали посредством сборки сигарет с тройными фильтрами с гранулированным материалом, сходными по конструкции с фильтром на фиг.1 и содержащими каждый 80 мг активированного угля с полиэтиленовым покрытием в уплотненном слое между двумя сегментами фильтра с ацетатом целлюлозы. Сигареты с фильтром выкуривали при условиях ИСО, и относительные выходы ряда из 12 соединений в паровой фазе (ацетальдегида, 1,3-бутадиена, акролеина, пропанальдегида, ацетона, акрилонитрила, изопрена, бутиральдегида, метилэтилкетона, кротональдегида, бензола и толуола) измеряли по сравнению с контрольными сигаретами с пустой полостью. Среднеарифметическое уменьшение в паровой фазе этих 12 соединений для 60% ЧХУ группы образцов приведены в следующей таблице:
Полиэтиленовое покрытие (% вес./вес.)
Активность по ЧХУ (%)
Среднее уменьшение в ПФ
0
66
84
0,5
64
84
1,0
64
82
2,0
64
81
Хотя можно было ожидать, что присутствие полимерного покрытия будет блокировать активные центры на поверхности угля и тем самым уменьшать его способность извлекать соединения в паровой фазе из дыма, неожиданно оказалось, что эта ожидаемая потеря эффективности не происходит.
Пример 3
Вручную были тщательно собраны тройные фильтры с гранулированным материалом, сходные по конструкции с фильтром на фиг. 1 и содержащие либо пустую полость, либо 80 мг активированного угля с 60 ЧХУ или 100 ЧХУ, либо 80 мг покрытых активированных углей, описанных в Примере 2. По всем из 10 повторяющихся образцов измеряли средний прорыв частиц. Средние значения для каждого образца даны в нижеприведенной таблице.
Образец
Активированный уголь (в полости тройного фильтра с гранулированным материалом)
Покрытие
Значение прорыва частиц (кол-во частиц)
Пустое
Нет
нет
10
Основа 60 ЧХУ
60 ЧХУ
Нет
135
Основа 100 ЧХУ
100 ЧХУ
Нет
173
100 ЧХУ (0,5% ПЭ)
100 ЧХУ
Полиэтилен 0,5% вес./вес.
46
100 ЧХУ (1% ПЭ)
100 ЧХУ
Полиэтилен 1% вес./вес.
16
100 ЧХУ (2% ПЭ)
100 ЧХУ
Полиэтилен 2% вес./вес.
7
Как можно видеть, уровни нанесения покрытия в пределах 1-2% дали резкое уменьшение в прорыве частиц для этих фильтров при значениях, сравнимых для фильтров, не несущих уголь.
Вышеприведенные примеры показывают, что фильтры и фильтрующие элементы по изобретению неожиданно обеспечивают заметное уменьшение в количестве частиц пыли, выделяющихся из фильтров (например, определенное по измерению прорыва частиц), при небольшой или нулевой потере эффективности уменьшения паровой фазы.