УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫЙ ФИЛЬТР КУРИТЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ (ВАРИАНТЫ)
IMPROVED SMOKING PRODUCT FILTER (VERSIONS)

Настоящее изобретение относится к усовершенствованному фильтру для курительных изделий и к курительным изделиям, содержащим такой фильтр. Более конкретно оно относится к сигаретному фильтру.
В течение многих лет производители сигарет пытались снизить посредством фильтрации количество компонентов дыма, подаваемых курящему. Значительные усилия были приложены для обеспечения курительного изделия, которое при курении обладает сокращенной шириной полосы пропускания и профилем затяжки со сниженным разбросом между затяжками. Ширина полосы пропускания курительного изделия представляет собой измеренное отношение между выходом смол сигарет, выкуриваемых при условиях тестирования согласно Международной организации стандартов (ISO), относительно выхода смол той же сигареты, выкуриваемой при других, обычно более интенсивных условиях.
В частности, условия тестирования по ISO включают выкуривание сигарет, при котором объем затяжки составляет 35 мл, продолжительность затяжки составляет две секунды, и интервал между затяжками равен 60 секунд. Более интенсивные условия курения могут включать увеличение объема затяжки, увеличение продолжительности затяжки, сокращение времени между затяжками или некоторую комбинацию этих изменений. Более узкая полоса пропускания соответствует сокращенному разбросу количества компонентов дыма, подаваемого сигаретой при выкуривании при условиях по ISO и путем фиксации той же сигареты, выкуриваемой при более интенсивных условиях курения.
Профиль затяжки сигареты представляет собой выход компонентов дыма на одну затяжку, записанный относительно номера затяжки. Профиль затяжки со сниженным разбросом между затяжками, т.е. относительно пологий профиль затяжки, - это профиль, при котором выход компонентов дыма более постоянен при каждой затяжке во время курения.
К сожалению, пологий профиль затяжки обычно не достигается при курении обычных сигарет. В течение некоторого времени в табачной промышленности известно, что выход компонентов дыма фазы твердых частиц, или "общая масса твердых частиц" (ТРМ - от англ. "total particulate matter"), неравномерна во время курения. При выкуривании машиной для прокуривания сигарет (курительной машиной) при условиях по ISO "крепость" одной затяжки, измеренная по количеству компонентов дыма фазы твердых частиц в каждой затяжке, значительно возрастает от первой затяжки к последней. Это увеличение массы твердых частиц при более поздних затяжках вызвано большим числом факторов, включая сокращение эффективности фильтрации табачным стержнем, сниженный уровень вентиляции табачного стержня через папиросную бумагу (оба фактора являются результатом длины табачного стержня, уменьшаемой во время курения) и увеличенный потенциал компонентов дыма в фазе твердых частиц табачного стержня, что обусловлено осаждением на стержень компонентов дыма в фазе твердых частиц от более ранних затяжек.
Отношение компонентов дыма между первой и последней затяжками в сигарете различно в зависимости от большого числа характеристик конструкций продукта, включая общий выход компонентов дыма для этого продукта. Обычно отношение между 2 и 4 для продуктов с "полным вкусом" (более 10 мг ТРМ) между 3 и 5 для "легких" (5-10 мг ТРМ), и между 4 и 6 для "ультра легких" (менее 5 мг ТРМ) достигается при выкуривании курительной машиной в условиях по ISO. Более высокие уровни вентиляции "легких" и "ультралегких" продуктов приводят к возрастанию этого отношения даже по мере снижения выхода компонентов дыма продукта. Эта диспропорция выхода компонентов дыма между первой и последней затяжками сигареты может привести к отказу потребителя от продукта из-за ощущения, что сигарета слишком "слабая" при нескольких первых затяжках или слишком "крепкая" при нескольких заключительных затяжках. Эта проблема обостряется для продуктов, дающих более низкий уровень компонентов дыма из-за большей разницы между количеством компонентов дыма при первой и последней затяжках, Соответственно, существует потребность обеспечить сигарету с более пологим профилем затяжек, который позволяет подавать аналогичный уровень компонентов дыма и при первой, и при последней затяжке.
Кроме того, известно, что повышенный уровень компонентов дыма, подаваемый при нескольких заключительных затяжках, представляет собой значительную долю общего количества компонентов дыма, создаваемых во всех сигаретных продуктах. Следовательно, при снижении подачи компонентов дыма при нескольких заключительных затяжках также снижается общее количество подаваемых компонентов дыма.
В уровне техники известны различные решения, повышающие эффективность в плане общего удаления компонентов дыма, но также не обеспечивающие пологий профиль затяжки при курении сигарет. В частности, ЕР 0558166 раскрывается фильтр, имеющий два фильтрующих тампона, разделенных центральной камерой, которая просто заполняется абсорбционным материалом, таким как активированный уголь, и представляет собой просто еще дополнительную секцию фильтрующего материала.
Соответственно, в основу настоящего изобретения положена задача обеспечения фильтра курительного изделия, который эффективно и значительно снижает выход компонентов дыма, подаваемых потребителю при использовании, и при этом позволяет уменьшить ширину полосы пропускания курительного изделия и/или уменьшить разброс подачи компонентов дыма между затяжками.
В настоящем изобретении предлагается фильтр для курительных изделий, содержащий по меньшей мере две различные секции. Первая секция содержит внутреннюю область и окружающую область, внутренняя область и окружающая область содержат канал для потока дыма и область относительно непроницаемого для дыма материала. Относительно непроницаемый для дыма материал обладает повышенным сопротивлением потоку по сравнению с сопротивлением потоку дыма канала для потока дыма. В одном варианте осуществления канал для потока дыма и относительно непроницаемый для дыма материал расположены в сердцевине в кольцевой конфигурации, с каналом для потока дыма, образующим сердцевину. В альтернативном варианте осуществления канал для потока дыма образует кольцевое пространство, а относительно непроницаемый для дыма материал образует сердцевину первой секции.
Вторая секция содержит зону осаждения дыма, аксиально выровненную с каналом для потока дыма первой секции. Вторая секция фильтра может содержать сердцевину, содержащую фильтрующий материал с высоким перепадом давлений, и кольцевое пространство, содержащее фильтрующий материал с меньшим перепадом давлений, чем у сердцевины, или наоборот.
Согласно настоящему изобретению первая и вторая секции разнесены друг от друга с образованием промежутка (незаполненного зазора), обеспечивающего прохождение дыма от первой ко второй секции без рассеивания большей части его частиц до достижения материала второй секции.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения фильтр выполнен таким образом, что канал для потока дыма первой секции аксиально совмещен с сердцевиной второй секции. В этом варианте осуществления сердцевина второй секции изготовлена из фильтрующего материала с высоким перепадом давлений по сравнению с фильтрующим материалом кольцевого пространства второй секции. При использовании дым выходит из канала для потока дыма первой секции, так что большая часть дыма, особенно более тяжелые компоненты дыма, осаждаются на сердцевине с высоким перепадом давлений второй секции. В альтернативном варианте осуществления вставка относительно непроницаемого для дыма материала может быть расположена во второй секции с аксиальным совмещением с выходом канала для потока дыма первой секции, так что большая часть дыма, особенно более тяжелые компоненты дыма, осаждаются на вставке относительно непроницаемого для дыма материала на второй секции. Фильтрация с осаждением происходит, когда частицы дыма ударяются о материал и задерживаются им, таким образом, в вариантах осуществления, описанных выше, компоненты дыма, осаждающиеся на зоне осаждения дыма второй секции, будут задержаны.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения дополнительно имеются вентиляционные отверстия, окружающие вторую секцию или окружающие пространство или промежуток между первой и второй секциями. При курении сигареты канал для потока дыма первой секции начинает заполняться компонентами дыма в виде твердых частиц, которые конденсируются и осаждаются в канале для потока дыма, и поток дыма сквозь него становится ограниченным. Это ограничение приводит к увеличению перепада давлений в первой секции. По мере возрастания перепада давлений в фильтр вовлекается больше воздуха через вентиляционные отверстия, тем самым, по мере перехода курения к последующим затяжкам, приводя к сокращению разброса подачи компонентов дыма в последующих затяжках, который в ином случае имел бы место по ходу курения из-за известного явления увеличения подачи компонентов дыма в более поздних затяжках курительного изделия.
Вентиляция может быть обеспечена средствами, известными специалистам в этой области, такими как лазерная или механическая перфорация.
Фильтр может дополнительно содержать дополнительные секции. Дополнительные секции фильтра могут содержать обычный материал для фильтрации, такой как, например, ацетат целлюлозы, полипропилен или бумага. Дополнительные секции фильтра могут альтернативно или дополнительно содержать углеродсодержащий материал, например, активированный уголь, каучук, например, амберлит, дуолит или подобный и/или каталитический материал.
Настоящее изобретение дополнительно обеспечивает курительное изделие, содержащее стержень курительного материала, обертку, окружающую стержень курительного материала, и фильтр по настоящему изобретению, присоединенный к стержню курительного материала.
Первая секция фильтра по настоящему изобретению предпочтительно примыкает к стержню курительного материала у первого конца и отделена промежутком от второй секции фильтра у противоположного конца.
Фильтр по настоящему изобретению и стержень курительного материала могут быть взаимно соединены любыми средствами, известными специалистам в этой области, такими как, например, приклеиваемая обертка (ободковая бумага). Как общеизвестно, приклеиваемая обертка позволяет окружить фильтр вдоль всей его длины и совместить со стержнем курительного материала. Приклеиваемая обертка может быть присоединена к обертке стержня курительного материала обычными средствами, например адгезивом.
В курительном изделии по настоящему изобретению фильтр и стержень курительного материала предпочтительно аксиально совмещены друг с другом.
В одном варианте осуществления курительного изделия по настоящему изобретению фильтр может содержать один или несколько дополнительных сегментов фильтра. Дополнительный сегмент(ы) фильтра могут быть расположены между стержнем курительного материала и первой секцией фильтра и/или могут быть расположены со стороны мундштука (выходной части) второй секции фильтра.
Особенности и преимущества настоящего изобретения будут более понятны из ниже следующего подробного описания предпочтительных вариантов осуществления изобретения в сочетании с сопроводительными чертежами, на которых:
на фиг.1 показан вид в перспективе сигареты с выбранными участками, показанными с вырезом,
на фиг.2 показан в поперечном сечении вариант осуществления сигареты, показанной на фиг.1;
на фиг.3 показан в поперечном сечении другой вариант осуществления сигареты, показанной на фиг.1;
на фиг.4 показан вид в перспективе другого варианта осуществления сигареты, показанной на фиг.1;
на фиг.5 показан вид в перспективе еще одного варианта осуществления сигареты, показанной на фиг.1;
на фиг.6 дано графическое представление эффективности нескольких вариантов осуществления настоящего изобретения по снижению общей массы твердых частиц и
на фиг.7 дано графическое представление эффективности одного варианта осуществления настоящего изобретения по снижению ширины полосы пропускания.
Хотя это изобретение возможно в вариантах осуществления во многих различных формах, несколько конкретных вариантов осуществления показаны на фигурах и подробно описаны далее. Настоящее описание предназначено в качестве пояснения на примере принципов настоящего изобретения и не предполагает ограничения настоящего изобретения показанными вариантами осуществления.
На фиг.1 показан предлагаемый в настоящем изобретении сигаретный фильтр 1 для сигареты 3, предназначенные для снижения выходной ширины пропускания сигареты при использовании. Сигарета 3 содержит секцию 18 табака и фильтр 1. Фильтр 1 имеет первую секцию 2, содержащую внутреннюю область 4 и первую окружающую область 6. В одном варианте осуществления первая секция 2 находится на одном конце сигареты 3 вблизи к секции 18 табака. Внутренняя область 4 имеет диаметр предпочтительно между 0,5 и 3,0 мм и длину между 5 и 10 мм. Понятно, что длина канала для потока дыма определяется длиной фильтра; длина канала для потока дыма первой секции, однако, равна длине первой секции.
Для правильно функционирующего фильтра внутренняя область 4 и окружающая область 6 должны содержать канал для потока дыма и область, которая относительно непроницаема для дыма. В предпочтительном варианте осуществления внутренняя область 4 представляет собой канал для потока дыма и окружающая область 6 непроницаема для дыма. В этом варианте осуществления дым проходит через канал 4 потока дыма и выходит из сигареты на высокой скорости. В другом варианте осуществления, однако, канал для потока дыма может быть образован окружающей областью 6 с внутренней областью 4, образованной из непроницаемого для дыма материала.
Канал 4 потока дыма может быть выполнен посредством большого числа различных вариантов осуществления. Например, канал 4 потока дыма может содержать трубку 30, как показано на фиг.2, или материал 40 фильтра с меньшим перепадом давлений (такой, как ацетат целлюлозы), чем перепад давлений окружающей области 6, как показано на фиг.3.
Вновь со ссылкой на фиг.1, фильтр 1 имеет аксиально выровненную вторую секцию 8, содержащую сердцевину 10, окруженную кольцевым пространством 12. Внутренняя сердцевина 10 второй секции 8 аксиально выровнена с внутренней областью 4 первой секции 2. Как более четко видно по фиг.2, фильтр 1 дополнительно содержит пространство (незаполненный зазор) или промежуток 14, расположенный между первой секцией 2 и второй секцией 8. Промежуток 14 может составлять в диапазоне от 0,0001 мм до 4 мм в длину, но в различных вариантах осуществления настоящего изобретения может быть в диапазоне 0,1-3,8 мм, или в диапазоне 0,5-3,5 мм, или в диапазоне 1-3 мм, или в диапазоне 1,5-2,5 мм, и в одном конкретном варианте осуществления настоящего изображения составляет примерно 2 мм. Если промежуток слишком широк, более тяжелые компоненты дыма диффундируют в пределы промежутка 14 между первой и второй секциями фильтра перед соударением о вторую секцию 8, что негативно отражается на характеристиках фильтра 1. Вместе с остальной частью фильтра 1 промежуток 1.4 обернут в обертку вставки и присоединен к остальной части сигареты обычной приклеиваемой бумагой.
Либо сердцевина 10, либо кольцевое пространство 12 второй секции 8 должно образовывать зону осаждения относительно непроницаемого для дыма материала. Если канал для потока дыма в первой секции представляет собой внутреннюю область 4, то зона осаждения второй секции 8 будет находиться в области сердцевины 10. Секция осаждения дыма может простираться вдоль всей длины второй секции 8, как показано на фиг.1-3 или как показано на фиг.4, она может быть в виде небольшого диска 32 из непроницаемого для дыма материала, присоединенного к концу обычной секции 34 фильтра. В варианте осуществления, показанном на фиг.4, дым должен диффундировать за непроницаемый для дыма материал, но более тяжелые компоненты дыма сначала должны быть удалены посредством их осаждения на небольшом диске 32.
Если канал для потока дыма в первой секции 2 представляет собой окружающую область 6, то зона осаждения второй секции 8 будет находиться в области кольцевого пространства 12. Как показано на фиг.1-3, это может быть кольцевое пространство 12 из относительно непроницаемого материала вдоль всей длины второй секции 8 или это может быть кольцевой диск 36 из того же самого материала, прикрепленный к концу обычной секции 34 фильтра, как показано на фиг.5.
Когда сердцевина 10 действует как зона осаждения, диаметр наружного кольцевого пространства 12 предпочтительно составляет 40% от общего диаметра фильтра 1, но фильтр будет функционировать правильным образом, однако, когда сердцевина 10 шире, чем выходной диаметр канала для потока дыма первой секции 2. Аналогично, когда кольцевое пространство 12 действует как зона осаждения, ее ширина должна быть больше, чем ширина канала для потока дыма, образованного окружающей областью 6.
Длина второй секции 8 может быть любой величины для получения нужной общей длины фильтра 1, и обычно она составляет примерно от 5 до 50 мм. Вторая секция 8 в основном представляет собой мундштуковый (выходной) конец сигаретного фильтра.
В одном варианте осуществления фильтр 1 дополнительно содержит вентиляционные отверстия 20, которые могут быть расположены либо во второй секции 8, либо в промежутке 14.
Фильтр 1 снижает ширину выходной полосы пропускания двумя различными путями. Во-первых, при курении сигареты дым проходит через канал для потока дыма первой секции 2 и попадает в промежуток 14 на высокой скорости. Благодаря короткому расстоянию между секциями 2, 8 фильтра и высокой скорости, на которой проходит дым, большая часть частиц дыма не рассеивается перед осаждением и удерживанием на материале с высоким перепадом давления второй секции 8 напротив канала для потока дыма первой секции 2. Более тяжелые частицы дыма рассеиваются меньше, чем более легкие частицы, что приводит к меньшей общей массе твердых частиц, покидающих сигарету. Чем интенсивнее затяжка на сигарете, тем меньше происходит рассеяние дыма, и осуществляется большая фильтрация.
Второй путь сокращения полосы пропускания состоит в использовании вентиляционных отверстий. По мере курения сигареты трубка 4 в первой секции 2 постепенно заполняется компонентами дыма, содержащими твердые частицы, что повышает сопротивление протеканию дыма через трубку 4. Это увеличивает перепад давлений через первую секцию 2, что приводит к более разбавленному воздуху, проталкиваемому через вентиляционные отверстия 20, когда курящий вдыхает. Разбавленный воздух попадает в промежуток 14 или вторую секцию 8 через вентиляционные отверстия 20, окружающие вторую секцию 8 или промежуток 14. При этом дым дополнительно концентрируется в середине промежутка 14, вызывая, тем самым, соударение дыма с сердцевиной 10, которая в предпочтительном варианте осуществления содержит область осаждения второй секции 8.
Хотя были описаны варианты, которые считаются предпочтительными вариантами осуществления настоящего изобретения, специалисты в этой области поймут, что другие и дополнительные изменения и модификации могут быть внесены без отступления от сущности настоящего изобретения, и предполагается, что все такие изменения и модификации попадают в объем притязаний настоящего изобретения.
Примеры
Четыре различных варианта осуществления настоящего изобретения испытаны для определения количества общей массы твердых частиц без никотина в каждой затяжке и определения того, изменилась ли подача по мере возрастания числа затяжек. В примерах А и В первая и вторая секции составляли 11 и 14 мм в длину, соответственно, и промежуток между этими секциями составлял 2 мм, в примерах С и D первая секция составляла 11 мм в длину, и вторая секция составляла 16 мм в длину, а промежуток между двумя секциями составлял 0,001 мм. Во всех примерах А, В, С и D первая секция содержала трубку с внутренним диаметром 2 мм. В примерах А и С кольцевое пространство второй секции было изготовлено из материала с высоким перепадом давления, в то время как в примерах В и D кольцевое пространство второй секции было изготовлено из материала с низким перепадом давления.
В таблице 1 внизу и на фиг.6 показано полезное воздействие настоящего изобретения на сглаживание профиля затяжки по сравнению с "контрольной" сигаретой:
Таблица 1.
Подача от затяжки к затяжке мокрой массы твердых частиц без никотина (в мг)
№ затяжки
Контроль
А
В
С
D
1
1,068
0,463067
0,443533
0,481333
0,129867
2
1,29256
0,652667
0,454827
0,519467
0,200733
3
1,530667
0,726933
0,625867
0,6452
0,250267
4
1,742667
0,86
0,7856
0,6844
0,216267
5
2,012133
0,904933
0,922667
0,737867
0,4012
6
2,320267
1,098267
1,076907
0,767333
0,340933
7
4,366667
1,272
1,1432
0,9592
0,543333
8
1,402667
1,462667
1,117333
0,737467
Дополнительно в табл.2 и на фиг.7 показано уменьшение полосы пропускания, которое возникает, когда в одном варианте осуществления настоящего изобретения (Пример D) выкуривание осуществляют при различных условиях. Чем более экстремальны эти условия, тем лучше пример D функционирует по сравнению с контрольной сигаретой. При условиях по ISO (объем затяжки 35 мл, продолжительность затяжки 2 секунды, интервал между затяжками 60 секунд), разность между массами твердых частиц относительно мала. Но по мере возрастания общей интенсивности затяжек эффективность фильтра по настоящему изобретению повышается, на что указывает большее различие в ТРМ между контролем и Примером D.
Таблица 2.
Выход ТРМ (мг) при условиях по ISO и других условиях
Условия курения
Контроль
D
ISO
4,95
4,43
60/2/60
9,16
7,57
45/2/30
11,5
9,93
60/2/30
15,54
11,11
Различные варианты осуществления настоящего изобретения обладают измеримым полезным воздействие на уменьшение ширины полосы пропускания, уменьшение ТРМ и сглаживание профиля затяжки сигареты по мере ее курения. Очевидно, что расположение материала с высоким перепадом давлений и ширина промежутка будут изменять соответствующие характеристики и предполагается, что такие изменения попадают в объем настоящего изобретения.