МАТЕРИАЛЫ, ВЫДЕЛЯЮЩИЕ ДОБАВКИ
MATERIALS RELEASING ADDITIVES

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к материалам, которые содержат добавки и которые обеспечивают температурно-зависимое выделение добавки. В частности, эти материалы могут быть пригодны для включения в состав курительного изделия или устройства-ингалятора.
Уровень техники
Фильтры курительных изделий могут включать в себя пористые материалы для поглощения определенных составляющих табачного дыма, как правило, посредством физической адсорбции.
В курительные изделия могут добавляться добавки, которые выделяются в табачный дым для обеспечения ряда эффектов. Например, если это разрешают государственные нормативные правовые акты, курительные изделия могут включать в себя ароматизаторы для создания желаемого вкуса или аромата изделия для взрослых потребителей.
Сущность изобретения
По первому аспекту настоящего изобретения предлагается материал, выделяющий добавки, который содержит материал-носитель, имеющий на поверхности одну или несколько добавок, при этом материал, выделяющий добавки, имеет температуру десорбции, выбранную из условия обеспечения контролируемого температурно-зависимого выделения добавки (добавок).
В некоторых вариантах выполнения добавка (добавки) и/или ее количество, добавляемое к материалу-носителю, выбираются таким образом, чтобы обеспечить желаемую температуру десорбции материала, выделяющего добавки.
В некоторых вариантах выполнения материал, выделяющий добавки, выделяет добавку (добавки) посредством десорбции, когда материал подвергается воздействию температуры в заданном диапазоне пороговых температур.
В некоторых вариантах выполнения материал, выделяющий добавки, не выделяет добавку (добавки) до тех пор, пока материал не будет подвергнут воздействию температуры в заданном диапазоне пороговых температур.
В некоторых вариантах выполнения заданный диапазон пороговых температур представляет собой диапазон температур, в котором материал, выделяющий добавки, подвергается воздействию в точке или в течение периода, когда требуется выделение добавки (добавок).
В некоторых вариантах выполнения материал, выделяющий добавки, имеет температуру десорбции, по меньшей мере, приблизительно 35°С.
В некоторых вариантах выполнения материал-носитель является пористым материалом. В некоторых вариантах выполнения пористый материал-носитель имеет микропоры, мезопоры и/или макропоры, в которых содержится добавка.
В некоторых вариантах выполнения пористый материал-носитель является материалом, который выбирают из группы, включающей: активированный уголь, смолу, цеолит, кремнезем, сепиолит и другие пористые глиноземы.
В некоторых вариантах выполнения температура десорбции материала, выделяющего добавки, составляет от приблизительно 45°С, приблизительно 55°С, приблизительно 60°С или приблизительно 65°С, и вплоть до приблизительно 60°С, приблизительно 65°С или приблизительно 70°С.
В некоторых вариантах выполнения материал, выделяющий добавки, предназначен для использования в курительном изделии.
В некоторых вариантах выполнения материал, выделяющий добавки, имеет температуру десорбции, так что добавка (добавки) выделяется (выделяются) в заданной точке во время использования курительного изделия.
По второму аспекту настоящего изобретения предлагается фильтр для курительного изделия, содержащий фильтрующий материал и материал, выделяющий добавки, по первому аспекту настоящего изобретения.
В некоторых вариантах выполнения фильтр также содержит поглощающий материал, который не содержит добавку на поверхности. В некоторых вариантах выполнения поглощающий материал обеспечивает избирательную адсорбцию определенных составляющих газообразного потока, создаваемого курительным изделием.
В некоторых вариантах выполнения материал, выделяющий добавки, выделяет добавку (добавки) в заданной точке во время использования курительного изделия.
В некоторых вариантах выполнения материал, выделяющий добавки, выделяет добавку (добавки) только в течение 3 последних затяжек во время полного выкуривания табачного изделия, только в течение 2 последних затяжек или только в течение последней затяжки курительным изделием.
По третьему аспекту настоящего изобретения предлагается курительное изделие, содержащее материал, выделяющий добавку, по первому аспекту настоящего изобретения или фильтр по второму аспекту.
В некоторых вариантах выполнения курительное изделие содержит стержень из горючего материала, образующего дым, и фильтр, содержащий материал, выделяющий добавку.
В некоторых вариантах выполнения курительное изделие представляет собой никотиновое устройство-ингалятор, и материал, выделяющий добавку, предусматривается в той части устройства, которая подвергается постепенному повышению температуры во время использования.
По четвертому аспекту настоящего изобретения предлагается способ изготовления материала, выделяющего добавку, при этом способ содержит нанесение одной или нескольких добавок на поверхность материала-носителя, и добавка (добавки) и/или материал-носитель и/или количество добавки (добавок) выбираются таким образом, чтобы достигнуть желаемой температуры десорбции материала, выделяющего добавку, с целью обеспечения контролируемого температурно-зависимого выделения добавки (добавок).
Краткое описание чертежей
Варианты выполнения изобретения описаны ниже со ссылкой на Фиг. 1, на которой Фиг. 1 представляет курительное изделие, включающее в себя фильтр, содержащий материал, выделяющий добавку по некоторым вариантам выполнения настоящего изобретения.
Подробное описание
В данном контексте термин «курительное изделие» включает в себя изделия, образующие дым, такие как сигареты, сигары и тонкие сигарки, на основе табака, производных табака, экспандированного табака, восстановленного табака или заменителей табака. Кроме того, в данном контексте термин «курительное изделие» также относится к изделиям, в которые поступает табачный и/или никотиновый аэрозоль или пар, включая сюда так называемые изделия с нагревом табака без горения, в которых табак нагревается, но не горит, и электронные сигареты и другие устройства-ингаляторы, обеспечивающие подачу требуемых соединений, таких как никотин, посредством вдыхания.
В некоторых вариантах выполнения курительное изделие может быть снабжено фильтром для удерживания газообразных веществ, вдыхаемых курильщиком. Фильтр может быть расположен на конце изделия для фильтра или рядом с ним, так чтобы газообразные вещества проходили через фильтр, прежде чем они будут выпущены из изделия для вдыхания курильщиком.
В некоторых вариантах выполнения фильтр может быть предусмотрен в курительном изделии в иных целях, нежели для фильтрации дыма, и соответственно свойства фильтра могут иметь отличия.
Как указано на Фиг. 1 курительное изделие 1 по варианту выполнения изобретения содержит фильтр 2 и цилиндрический стержень 3 из материала, образующего дым, такого как табак, соединенный с фильтром 2 таким образом, что один конец стержня 3 из материала, образующего дым, примыкает концу фильтра 2. Фильтр 2 обернут фицеллой (не показана), и стержень 3 из материала, образующего дым, обычным образом соединен с фильтром 2 ободковой бумагой (не показана) Фильтр 2, по существу, цилиндрический и имеет мундштук 4 и конец у материала, образующего дым. Фильтр 2 содержит материал, выделяющий добавки по настоящему изобретению и обеспечивающий температурно-зависимое выделение добавки в требуемой точке во время использования курительного изделия.
Фицелла материала фильтра предпочтительно имеет размер и форму, обеспечивающие сопряжение с учетом размера и формы стержня из материала, образующего дым, к которому он крепится в готовом курительном изделии.
Несмотря на то, что показное курительное изделие 1 включает в себя фильтр 2, имеющее одиночный элемент или сегмент фильтра, возможны другие конструкции. Например, фильтр 2 может содержать множество сегментов, например, 2, 3 и более сегментов, при этом некоторые или все фильтры могут содержать материал, выделяющий добавки по изобретению.
Предусматривается множество различных конструкций фильтров для курительных изделий, включающих в себя сюда составные фильтры, в которых фильтр содержит множество отдельных элементов фильтра или секций с различной фильтрующей способностью, и/или содержащих различные материалы, такие как различные материалы фильтра и добавки, например, адсорбенты и ароматизаторы. В данном контексте термин «ароматизатор» относится к материалам, которые могут использоваться для создания вкуса или аромата изделия, если это разрешают государственные нормативные правовые акты.
Было установлено, что температура в фильтре курительного изделия варьируется с течением времени в процессе курения или пользования изделием (см. Пуркис и др., «Влияние конструкций сигарет и режимов курения на выход газообразной фазы», Contributions to Tobacco Research, том 24, №1, стр. 33-46, апрель, 2010 г.). Сначала во время первых затяжек температура приблизительно является постоянной от одной затяжки к другой. В дальнейшем во время 2-3 последних затяжек эти затяжки сопровождаются более высокими предельными температурами. Изменения в фильтре происходят преимущественно из-за «горячего» сигаретного пепла, перемещающегося к фильтру во время горения табачного стержня.
В обычном горючем курительном изделии, например, в сигарете, при нормальных условиях курения, таких как режим курения по стандарту ISO, курение может содержать 8-9 затяжек, и первые 5-6 затяжек сопровождаются только незначительными повышениями температуры во время затяжек. Например, первые затяжки могут сопровождаться временным повышением температуры в диапазоне 1-5°С при температуре, остающейся на уровне 20-30°С, и в некоторых случаях, на уровне 23-26°С. Во время последних 3 затяжек обычным горючим курительным изделием, например, сигаретой, во время затяжек температура начинает увеличиваться, при этом предельные температуры начинают превышать 30°С и превышают 60°С во время предпоследней и последней затяжек.
Таким образом, температура в фильтре значительно увеличивается, когда потребитель делает последнюю затяжку или несколько последних затяжек, используя курительное изделие в конце процесса курения.
Эти эффекты увеличиваются, когда сигарета выкуривается более энергично, например, когда курильщик делает более глубокие и/или более глубокие и/или более частые затяжки. Режим курения может влиять на температуры в фильтре при более быстром или более активном курении, что ведет к более высоким температурам и/или к более высоким пикам температуры, которые наблюдаются вскоре после курения.
Температура в фильтре во время курения также варьируется по длине фильтра, при этом более высокая температура наблюдается на конце рядом с табачным стержнем по сравнению с температурой у мундштука. Например, в 20 мм от мундштука в обычной сигарете стандарта King Size температура может достигать 40-80°С. В 5 мм от мундштука температура может достигать 30-60°С.
Точная температура в фильтре во время затяжек также до некоторой степени зависит от характеристик самого фильтра. Теплопроводность материалов фильтра, включая сюда материал фильтра (лист или жгут) и включенные в него добавки, с большой вероятностью будут оказывать влияние на температуру.
Тем не менее, независимо от варьирования, которое может быть связано с такими факторами, как материалы, режим курения и положение материала внутри фильтра, схема температурных колебаний во время курения или использования курительного изделия, в общем, будет воспроизводимой, так что температура в фильтре будет достигать или превышать пороговую температуру в заданной точке в процессе курения или использования курительного изделия.
Известно, что в курительное изделие включают ароматические добавки или ароматизаторы для воздействия на аромат или вкус дыма, при этом выбор времени выделения аромата, в общем, или не контролируется или контролируется потребителем, например, посредством разрушения ароматосодержащей капсулы в фильтре, когда потребителю потребуется аромат в процессе курения. В некоторых случаях и в особенности, когда аромат постепенно выделяется в процессе курения курительного изделия, крепость аромата может постепенно уменьшаться (как это ощущает потребитель, вдыхающий дым), так что эффект аромата может ослабевать или даже исчезать к тому моменту, когда потребитель делает последнюю затяжку или несколько последних затяжек.
В отличие от известных ароматизированных курительных изделий может быть желательным, чтобы аромат выделялся только в конце процесса курения для воздействия на аромат дыма при последней затяжке или нескольких последних затяжках, так чтобы курильщик мог почувствовать приятный или желательный вкус. Это может быть достигнуто потребителем посредством инициирования выделения аромата, например, за счет ручного манипулирования фильтром или другой частью курительного изделия, но в настоящее время такой эффект не достигается автоматически без необходимости выполнения конкретного действия потребителем.
Известно об использовании пористых адсорбентных материалов для поглощения определенных составляющих табачного дыма, когда они проходят через фильтр. Часто используемые адсорбентные материалы включают в себя активированный уголь, синтетические смолы, цеолит, кремнезем, сепиолит и другие пористые глиноземы. Эти пористые адсорбенты имеют тенденцию к наличию микропор, но также могут включать в себя дополнительные мезопоры для улавливания составляющих паровой фазы дыма.
Также известно, например из WO 2004/047571 (Filtrona International Limited), о наполнении пористого угля ментолом для получения как источника ментолового аромата, так и адсорбента для фильтрации табачного дыма. Выделение ментола из этого наполненного пористого угля является неконтролируемым и постепенным в течение периода расходования курительного изделия. По мере постепенного выделения ментола освобождаемые таким образом поры становятся доступными для адсорбции составляющих паровой фазы дыма.
В отличие от этого материалы, выделяющие добавки по некоторым вариантам выполнения настоящего изобретения, выделяют добавку в зависимости от температуры, при этом добавка выделяется только тогда, когда температура достигает пороговой температуры или превышает ее. В некоторых вариантах выполнения выделение добавки из материала, выделяющего добавки, не инициируется (если требуемая температура не достигнута) посредством контакта материала, выделяющего добавки, с табачным дымом и, в частности, посредством контакта с твердыми частицами дыма.
Авторы изобретения определили, что повышение температуры в фильтре в конце курения курительного изделия можно использовать для управления и/или инициирования выделения добавки с поверхности материала-носителя. Характеристики добавки и материала-носителя комбинируются, так чтобы добавка не выделялась при комнатной температуре и в диапазоне температур, до которых курительные изделия могут нагреваться во время производства, транспортирования и хранения. Добавка будет выделяться из материала, выделяющего добавки, до значительной степени только когда материал нагревается до пороговой температуры или выше пороговой температуры, которая инициирует выделение. Поскольку температура в фильтре курительного изделия повышается с каждой затяжкой в процессе курения, материал, выделяющий добавки, может быть специально подготовлен для температурно-зависимого выделения добавки в требуемой точке во время курения.
В некоторых вариантах выполнения добавка является ароматизатором и/или может влиять на запах или другой органолептический эффект, действующий на потребителя. Включение в фильтр некоторых добавок этого типа или с такими свойствами регламентировано, и такие добавки можно использовать только в случае, если это позволяют государственные нормативные правовые акты.
Согласно некоторым вариантам выполнения настоящего изобретения ароматизатор добавляется таким образом, что повышенная температура в курительном изделии с фильтром во время последней затяжки или нескольких последних затяжек инициирует выделение добавки.
В данном контексте «материал, выделяющий добавки» представляет собой материал-носитель с материалом добавки, адсорбированным на его поверхности.
В некоторых вариантах выполнения добавка, включенная в состав материала, выделяющего добавки, т.е. добавка, адсорбированная на поверхности материала-носителя, содержит смесь из двух и более добавок.
Температура, при которой или выше которой добавка выделяется с поверхности пористого материала-носителя, именуется здесь как «температура десорбции». Эта температура зависит от характеристик как добавки, так и материала-носителя. Таким образом, упоминаемая здесь температура десорбции является характеристикой материала, выделяющего добавки, который содержит на поверхности добавку, подлежащую выделению.
Температура десорбции предпочтительно выше комнатной температуры или окружающей температуры и в некоторых случаях выше повышенных температур, до которых курительные изделия или их элементы могут нагреваться во время производства, транспортирования и хранения. В некоторых вариантах выполнения температура десорбции может быть не меньше приблизительно 35°С. В некоторых вариантах выполнения температура десорбции может быть не меньше приблизительно 45°С, приблизительно 50°С, приблизительно 55°С, приблизительно 60°С, приблизительно 65°С, приблизительно 70°С, приблизительно 75°С, приблизительно 80°С, приблизительно 85°С, приблизительно 90°С, приблизительно 95°С или не меньше приблизительно 100°С.Кроме того, в некоторых вариантах выполнения температура десорбции может быть не выше приблизительно 120°С, приблизительно 115°С, приблизительно 110°С, приблизительно 105°С, приблизительно 100°С, приблизительно 95°С, приблизительно 90°С, приблизительно 85°С, приблизительно 80°С, приблизительно 75°С, приблизительно 70°С, приблизительно 65°С, приблизительно 60°С, приблизительно 55°С, приблизительно 50°С, приблизительно 45°С или не выше приблизительно 40°С. В некоторых вариантах выполнения температура десорбции выбирается на основе предполагаемого месторасположения материала, выделяющего добавки, в фильтре.
В некоторых конкретных вариантах выполнения температура десорбции может быть в диапазоне от приблизительно 45°С, приблизительно 55°С, приблизительно 60°С или приблизительно от 65°С и вплоть до приблизительно 60°С, приблизительно 65°С, или вплоть до приблизительно 70°С.Например, температура десорбции может быть в диапазоне от приблизительно 45°С до приблизительно 60°С, от приблизительно 50°С до приблизительно 60°С, от приблизительно 55°С до приблизительно 60°С или от приблизительно 60°С до приблизительно 65°С.
Как описано выше, температура в частях курительного изделия увеличивается с течением времени в процессе использования курительного изделия. С течением времени профиль температуры части курительного изделия, где должен быть помещен материал, выделяющий добавку, может использоваться для определения диапазона пороговых температур, который не достигнут перед точкой, в которой требуется выделение добавки, но который достигается и превышается в точке, в которой требуется выделение добавки, и, по усмотрению, который также достигается или превышается в дальнейшем.
Для обеспечения температурно-зависимого выделения добавки с поверхности материала-носителя материал, выделяющий добавки, имеет температуру десорбции, которая попадает в диапазон пороговых температур.
Материал, выделяющий добавки, в некоторых вариантах выполнения может быть специально подготовлен для выделения добавки (например, ароматизатора) с его поверхности, когда материал, выделяющий добавки, подвергается воздействию потока газа, имеющего температуру в диапазоне пороговых температур или температуру, превышающую этот диапазон. В некоторых вариантах выполнения материал, выделяющий добавки, выделяет добавку с поверхности, когда часть курительного изделия, в которую помещен этот материал, нагревается до диапазона пороговых температур или выше него. В некоторых вариантах выполнения материал, выделяющий добавки, выделяет добавку с поверхности, когда этот материал нагревается до диапазона пороговых температур или выше него.
В некоторых вариантах выполнения, например, где материал, выделяющий добавки, включен в состав обычного горючего курительного изделия, и выделение добавки должно осуществляться во время последней или нескольких последних затяжек, диапазон пороговых температур может быть от приблизительно 45°С, приблизительно 55°С, приблизительно 60°С или приблизительно от 65°С и вплоть до приблизительно 60°С, приблизительно 65°С, или вплоть до приблизительно 70°С.Например, диапазон пороговых температур может быть в диапазоне от приблизительно 45°С до приблизительно 60°С, от приблизительно 50°С до приблизительно 60°С, от приблизительно 55°С до приблизительно 60°С или от приблизительно 60°С до приблизительно 65°С. В таких вариантах выполнения материал, вьщеляющий добавки, может выделять добавку во время последней затяжки или нескольких последних затяжек, имея температуру десорбции в диапазоне пороговых температур.
В некоторых вариантах выполнения количество добавки, адсорбированной на поверхности материала-носителя, выбирается таким образом, чтобы обеспечить желательное количество добавки, которое должно поступать в дым. В некоторых вариантах выполнения адсорбент не должен насыщаться (т.е. поры не должны заполняться полностью) добавкой, поскольку это могло бы, например, привести к сохранению остаточного запаха при комнатной температуре. В некоторых вариантах выполнения желательно наполнять добавкой 10-90% общего объема пор. Однако, как описано ниже, количество добавки, адсорбированной на материале-носителе, оказывает влияние на температуру десорбции материала, выделяющего добавки. Следовательно, для подачи большего количества добавки в некоторых вариантах выполнения может оказаться уместным включать в состав изделия больше материала, выделяющего добавки, а не добавок в материал, выделяющий добавки, для достижения желательной температуры десорбции.
Этот подход к обеспечению температурно-зависимого регулируемого выделения добавок мог бы использоваться в ряде изделий табачной и «нетабачной» промышленности, включая сюда так называемые изделия с нагревом табака без горения и электронные сигареты. Материал, выделяющий добавки, может быть разработан с возможностью выделения добавки в очень широком диапазоне температур, и поэтому такие материалы могут использоваться в любом изделии, где предусмотрено постепенное увеличение температуры в том месте внутри изделия, где может быть помещен материал, выделяющий добавки.
Таким образом, для других изделий могут быть приготовлены материалы, выделяющие добавки, которые выделяют добавку при температурах выше 80°С или выше 100°С. Например, ментол выделяется из микропористого активированного угля при температуре выше 200°С. Как описано выше, температура десорбции зависит от материала-носителя и материала добавки, подлежащего выделению. Ориентировочно, чем меньше размер пор на поверхности материала-носителя, тем выше температура, необходимая для выделения добавки. Кроме того, чем меньше давление пара добавки (чем выше точка кипения), тем выше температура, необходимая для выделения добавки.
В некоторых вариантах выполнения настоящего изобретения предусматривается материал-носитель, который содержит добавку, подлежащую выделению в зависимости от температуры. Материал-носитель удерживает добавку, так чтобы она не перемещалась или не выделялась раньше требуемого времени. Добавка может удерживаться на поверхности материала-носителя до тех пор, пока не будут достигнуты условия для ее выделения, т.е. десорбция добавки с поверхности материала-носителя.
В некоторых вариантах выполнения материал-носитель является пористым материалом. В таких вариантах выполнения добавка может удерживаться в порах пористого материала-носителя до ее выделения. В некоторых вариантах выполнения пористый материал-носитель имеет мезопоры и/или микропоры на поверхности и, по меньшей мере, часть добавки может удерживаться в этих порах. В некоторых вариантах выполнения материал-носитель является пористым материалом, имеющим мезопоры, по меньшей мере, некоторые из которых удерживают добавку до тех пор, пока не будут созданы условия для ее выделения.
В некоторых вариантах выполнения пористый материал-носитель является активированным углем (который иногда именуется активным углем или древесным углем). Он может быть получен из естественных источников, таких как растительное вещество (например, кокосовый уголь), или может быть изготовлен из синтетической смолы (например, имеющейся в продаже у компании Bliicher GmbH). Другие пригодные материалы-носители включают в себя адсорбентные материалы описанные в Adsorption Science & Technology, Брэнтон и др., 29(2), 117-138 (2011 г.).
Пористость многих пористых материалов носителей, которые могут использоваться в настоящем изобретении, может регулироваться для получения требуемой общей площади поверхности, общего объема пор и распределения размеров пор. В целях настоящего изобретения в некоторых вариантах выполнения пористый активированный уголь может иметь мезопоры, а также микропоры.
Как правило, добавка легче выделяется из мезопоры, поскольку она удерживается в ней менее плотно, но если требуется выделение добавки при высокой температуре, предпочтительно использовать микропористый материал.
В некоторых вариантах выполнения материал-носитель способен удерживать добавку при комнатной температуре и выделять добавку при более высоких температурах, предпочтительно при заданной пороговой температуре или выше нее.
В некоторых вариантах выполнения физические и/или химические свойства материала-носителя и, в частности, размер и распределение пор на поверхности материала-носителя, являются важным фактором в достижении требуемого температурно-зависимого выделения добавки, которую он содержит. Предпочтительные характеристики материала-носителя могут отличаться в зависимости от используемых добавок.
В некоторых вариантах выполнения пористый материал-носитель является активированным углем, схожим или таким же как активированный уголь, широко используемый в качестве адсорбента в обычных курительных изделиях.
Используемый активированный уголь может быть монолитным или в виде частиц. В некоторых вариантах выполнения частицы будут иметь размер в диапазоне 10-100 мкм. В некоторых вариантах выполнения средний размер частиц составляет 50-500 мкм, 100-400 мкм или 150-250 мкм.
Характеристики добавки будут иметь значительное влияние на температуру десорбции и, следовательно, на температуру, при которой добавка будет выделяться посредством десорбции с поверхности материала-носителя.
Было установлено, что, как правило, чем больше молекулярный вес добавки, тем выше температура десорбции. В некоторых вариантах выполнения, где требуемая температура десорбции составляет приблизительно 45-80°С, полезно выбрать добавку, имеющую молекулярный вес в диапазоне 50-100 г/моль. Однако также следует отметить, что для регулировки температуры десорбции материала, выделяющего добавки, могут быть изменены другие факторы, такие как количество используемой добавки и характеристики материала-носителя.
В некоторых вариантах выполнения добавка имеет молекулярный вес менее 100 г/моль. В некоторых вариантах выполнения добавка не состоит или состоит, по существу, из ментола. В некоторых вариантах выполнения материал добавки, который наносится на поверхность материала-носителя, может содержать смесь добавок. Например, в некоторых вариантах выполнения материал добавки может содержать смесь ароматизаторов для получения профиля вкуса/аромата после их выделения. В некоторых вариантах выполнения смесь добавок не включает в себя ментол.
В некоторых вариантах выполнения материал, выделяющий добавки, содержит, по меньшей мере, приблизительно 20% добавки вес. В некоторых вариантах выполнения материал, выделяющий добавки, содержит, по меньшей мере, приблизительно 30%добавки вес, приблизительно 40%, приблизительно 45%, приблизительно 50%, приблизительно 55%, приблизительно 60%, приблизительно 65%, приблизительно 70%, приблизительно 75%, приблизительно 80%, приблизительно 85% или, по меньшей мере, приблизительно 90% добавки вес.
В некоторых вариантах выполнения добавка является вкусовым веществом. В данном контексте термины «вкусовое вещество» и «ароматизатор» относятся к материалам, которые могут использоваться для создания желаемого вкуса и аромата в изделии для взрослых потребителей, если это разрешают государственные нормативные правовые акты.
В некоторых вариантах выполнения вкусовое вещество или вкусовые вещества могут выбираться на основе температуры выделения, т.е. заданного диапазона пороговых температур. Можно использовать любое вкусовое вещество с определенной летучестью при требуемой температуре. Например, многие сложные эфиры, имеют летучесть, пригодную для использования в настоящем изобретении.
В данном контексте термины «вкусовое вещество» и «ароматизатор» относятся к материалам, которые, если это разрешают государственные нормативные правовые акты, могут использоваться для создания желаемого вкуса и аромата в изделии для взрослых потребителей, при условии, что они удовлетворяют химическим требованиям с точки зрения их пригодности в предполагаемом режиме хранения и поставки. Они могут включать в себя экстракты (например, лакрицу, гортензию, лист белой японской магнолии, ромашку, пажитник, гвоздику, ментол, мяту японскую, анисовое семя, корицу, траву, гаултерию, вишню, ягоду, персик, яблоко, драмбьюи, бурбон, шотландский виски, виски, мяту курчавую, перечную мяту, лаванду, кардамон, сельдерей, каскарилью, мускатный орех, сандаловое дерево, бергамот, герань, экстракт меда, розовое масло, лимонное масло, апельсиновое масло, кассия, тмин, коньяк, жасмин, канангу душистую, шалфей, фенхель, перец гвоздичный, имбирь, анис, кориандр, кофе или мятное масло из мяты любого вида), усилители вкуса, блокираторы участка рецепторов горечи, активаторы или стимуляторы участка рецепторов обоняния, сахар и/или заменители сахара (например, сукралозу, ацесульфам калия, аспартам, сахарин, цикламат, лактозу, сахарозу, глюкозу, фруктозу, сорбит или маннитол) и другие добавки, такие как древесный уголь, хлорофилл, минералы, растительное сырье или вещества для освежения полости рта. Они могут быть имитационными, искусственными или натуральными ингредиентами или их смесями. Они могут иметь любую форму, например, могут быть маслом, жидкостью или порошком.
В некоторых вариантах выполнения добавка может быть нанесена на поверхность пористого материала-носителя посредством воздействия добавки на материал-носитель в течение периода времени, достаточного для получения требуемого уровня наполнения, т.е. получения требуемого процентного отношения по весу добавки в материале для выделения добавки.
Если материал добавки содержит две и более добавок, они могут наноситься как смесь или последовательно, или в комбинации этих вариантов.
В некоторых вариантах выполнения нанесение добавки на пористый материал-носитель может выполняться в закрытой емкости. В некоторых вариантах выполнения добавка имеет жидкую форму и наносится на поверхность материала-носителя. Например, жидкая добавка может распыляться на материал-носитель или материал-носитель может пропитываться жидкой добавкой. В некоторых альтернативных вариантах выполнения добавка имеет твердую форму и наносится на поверхность материала-носителя посредством сублимации и затем осаждается на поверхности материала-носителя. Большинство добавок, используемых в этом изобретении, будут иметь жидкую форму при комнатной температуре и давлении (будут иметь удельное давление пара). В некоторых вариантах выполнения нанесение добавки на материал-носитель может потребовать использования герметизированной системы и пониженного давления, так чтобы пар из жидкой добавки мог поглощаться адсорбентом.
В некоторых вариантах выполнения нанесение добавки на пористый материал-носитель может выполняться при комнатной температуре.
В некоторых вариантах выполнения период, в течение которого пористый материал-носитель подвергается воздействию добавки, может составлять от 10 минут до приблизительно 240 часов. В общем, более продолжительный период воздействия позволяет получить большее количество добавки, адсорбируемой на поверхность пористого материала-носителя.
Другими факторами, которые могут оказывать влияние на количество или интенсивность нанесения добавки, являются температура и давление, при которых осуществляется воздействие добавки на материал-носитель.
В некоторых вариантах выполнения способ подготовки материала, выделяющего добавку, для температурно-зависимого выделения добавки предусматривает, прежде всего, определение диапазона пороговых температур в предполагаемом месте использования материала, выделяющего добавку, и затем подготовку материала, выделяющего добавку, так чтобы он имел температуру десорбции в зависимости от диапазона пороговых температур.
В добавление к регулировке температуры десорбции материала, выделяющего добавку, в некоторых вариантах выполнения также возможна, до некоторой степени, регулировка температуры, воздействию которой во время курения подвергается материал, выделяющей добавку. Например, в некоторых вариантах выполнения это может обеспечиваться посредством выбора положения материала, выделяющего добавку, по длине фильтра. Как альтернатива или дополнительно, в некоторых вариантах выполнения фильтр может включать в себя другие добавки для увеличения или уменьшения температуры. И, наконец, в некоторых вариантах выполнения конструкцию фильтра и/или курительного изделия, в состав которого он входит, можно выбирать для управления температурой, например, посредством втягивания холодного или горячего воздуха в фильтр с помощью вентиляционных отверстий и т.п.
Таки образом, например, если добавка, подлежащая выделению, является более летучей, для ее выделения требуется более низкая температура, и, таким образом, материал может быть расположен дальше от секции табачного стержня и ближе к мундштуку.
В некоторых вариантах выполнения материал, выделяющий добавку, может быть включен в состав фильтра как фильтр для обычного курительного изделия. Такие фильтры, в общем, содержат штранговый элемент из фильтровального материала, например, из ацетатцеллюлозного жгута или бумаги или другого листового материала.
В некоторых вариантах выполнения материал, выделяющий добавки, может распределяться («далматинский» фильтр) через фильтровальный материал по всему фильтру или его части. В альтернативных вариантах выполнения материал, выделяющий добавки, может быть включен в состав фильтра с помощью имеющейся в нем полости. В других вариантах выполнения, которые могут комбинироваться с одной или несколькими вышеуказанными конструкциями, материал, выделяющий добавки, может быть прикреплен к опорной конструкции, например, к внутренней поверхности фицеллы, которая обернута вокруг штрангового элемента фильтровального материала, например, в форме наклейки.
В некоторых вариантах выполнения фильтр может содержать множество сегментов или элементов, и материал, выделяющий добавки, может присутствовать в одном или нескольких из этих сегментов или элементов.
Как вариант, некоторые изделия могут не включать в себя фильтр или может отсутствовать возможность надлежащим образом включить материал, выделяющий добавки, в состав фильтра. В таких вариантах выполнения, которые могут включать в себя устройства-ингаляторы, упомянутые выше, материал, выделяющий добавки, может быть помещен в полость или в альтернативный опорный материал или средство.
В состав курительного изделия с материалом, выделяющим добавки, могут быть включены другие компоненты. В некоторых вариантах выполнения предусмотрен пористый поглощающий материал, например, для поглощения и избирательного удаления составляющих паровой фазы табачного дыма. Материал, выделяющий добавки, не действует как адсорбент, когда добавка присутствует на поверхности материала-носителя, и такой материал не удаляет составляющие из газообразного потока, проходящего через курительное изделие.
В некоторых вариантах выполнения пористый поглощающий материал может быть активированным углем и т.п. В некоторых вариантах выполнения он является материалом с пористой поверхностью, имеющей соответствующие характеристики для избирательного удаления составляющих паровой фазы газообразного потока, воздействию которого он подвергается в курительном изделии. В некоторых вариантах выполнения поглощающий материал расположен перед материалом, выделяющим добавки, так что адсорбент удаляет составляющие из газообразного потока, прежде чем газообразный поток достигнет материала, выделяющего добавки. Дополнительно или как вариант, в некоторых вариантах выполнения поглощающий материал расположен после материала, выделяющего добавки, так что адсорбент удаляет составляющие из газообразного потока после того, как газообразный поток проходит через материал, выделяющий добавки.
В некоторых вариантах выполнения материал, выделяющий добавки, не обеспечивает, по существу, никакой адсорбции составляющих паровой фазы табачного дыма до тех пор, пока не будет выделен аромат, и, следовательно, во время потребления курительного изделия адсорбция будет незначительной или отсутствовать вовсе. В некоторых вариантах выполнения материал, выделяющий добавки, не обеспечивает никакой значительной адсорбции на всем протяжении использования курительного изделия.
В некоторых вариантах выполнения курительное изделие вблизи предполагаемого местоположения материала, выделяющего добавки, может включать в себя материал или средства для управления и/или регулирования температуры.
Эксперименты
2
3
Для определения температуры выделения (температуры десорбции) различных добавок были выполнены эксперименты с различными количествами добавок, нанесенных на один пористый материал-носитель, а именно, образец активированного угля. Используемый активированный уголь представлял собой активированный уголь, полученный из полимера посредством обработки паром и содержащий микропоры и мезопоры с площадью поверхности приблизительно 1700 м/г и общим объемом пор приблизительно 1,1 см/г.
В качестве добавок во время экспериментов использовались этилацетат (ЕА) (99,8%, производства компании Sigma-Aldrich, 907-022-00-5) и L-ментол (LM) (>99%, производства компании Sigma-Aldrich, W266523-100G-K).
Образцы ЕА были нанесены в большом количестве (87% вес.) и малом количестве (13% вес.) ЕА. Образец LM был нанесен только в большом количестве LM (71% вес). Образцы были нанесены в закрытой емкости посредством с воздействием угля на ароматизаторы в течение различных периодов времени:
образец 1: ЕА 87% вес. - ЕА со временем воздействия 48 часов,
образец 2: ЕА 13% вес. - ЕА со временем воздействия 1 час,
образец 3: LM 71% вес. - LM со временем воздействия 150 часов.
Температура выделения (температура десорбции) была подсчитана с помощью термопрограммированной десорбции (TPD). 0,1 г образца была помещена внутрь TPD-испытательной ячейки, где образец находился под воздействием непрерывного потока азота. Ячейка с образцом была помещена в печь и подвергнута нагреву с различными интенсивностями (2,5 и 10 К/мин). Из TPD-данных была определена максимальная температура десорбции. Затем максимальная температура десорбции была экстраполирована в теоретическую интенсивность нагрева 0 К/мин (Таблица 1).
Определяемая максимальная температура десорбции главным образом зависит от выделяемой добавки (Таблица 1). Максимальная температура десорбции для ЕА также зависит от количества нанесенной добавки (Таблица 1).
Можно принять, что чем больше молекулярный вес добавки, тем выше температура десорбции. Это означает, что ЕА (М=88,1 г/моль) десорбируется при более низких температурах, чем LM ((М=156,3 г/моль) (Табл. 1). Это связано с потенциалом адсорбции, который зависит от взаимодействия добавки и сорбента. Он становится выше с увеличением молекулярного веса добавки (Табл. 1).
В этом эксперименте другой фактор, влияющий на температуру десорбции, представляет собой количество нанесенного ароматизатора. Это означает, что чем больше количество добавки, нанесенной на сорбент, тем ниже температура десорбции (Табл. 1). Это связано с потенциалом адсорбции, который зависит от взаимодействия добавки и материала-носителя и уменьшается с увеличением среднего диаметра пор материала-носителя. Поры меньшего размера заполняются первыми, и взаимодействия между добавкой и материалом-носителем усиливаются, при этом меньшие размеры пор усложняют выделение из них добавок. В этих примерах используемый образец активированного угля имеет полимодальное распределение размеров пор.
Повышение температуры в фильтре сигареты приблизительно до 60-80°С соответствует диапазону пороговых температур или температур выделения, если добавка должна выделяться во время последней затяжки или нескольких последних затяжек обычной горючей сигаретой. Представляется, что ЕА является перспективной добавкой для такого использования, поскольку ее температура десорбции 59°С (при теоретической интенсивности нагрева 0 К/мин) согласуется с температурой в сигаретном фильтре.
Из этого эксперимента, как представляется, высокий молекулярный вес LM дает основание предположить, что его потенциал адсорбции будет высоким. Вышеприведенные данные показывают, что температура десорбции LM составляет 362°С. Как результат, принимается во внимание, что LM и ментол непригодны для использования в качестве добавки по настоящему изобретению, где материал, выделяющий добавки, предназначен для включения в состав фильтра обычной сигареты. Как описано выше, температуры, которые достигаются в фильтрах обычных сигарет (с обычными фильтрами) значительно ниже температуры, необходимой для высвобождения ментола посредством десорбции с поверхности материала-носителя. Однако ментол может быть пригоден для использования в материалах, выделяющих добавки, предназначенных для использования в устройствах, где материал подвергается или может подвергаться воздействию более высоких температур.
Следовательно, в некоторых вариантах выполнения материал, выделяющий добавки, не должен содержать добавку, которая содержит ментол, формы ментола и/или производные ментола. В некоторых вариантах выполнения материал, выделяющий добавки, не содержит ментол или формы ментола.
В другом эксперименте в качестве добавки использовался этилбутират (ЕВ) (99%, производства компании Alfa Aesar), который наносили таким же образом на такой же материал-носитель из пористого угля, который использовался в предыдущем эксперименте.
образец 4: ЕВ 73% вес. - ЕВ со временем воздействия 48 часов,
образец 5: ЕВ 27% вес. - ЕВ со временем воздействия 12 часов.
Представляется, что ЕВ является перспективной добавкой для использования в качестве добавки в материале, выделяющем добавки, поскольку ее температура десорбции 74°С (при теоретической интенсивности нагрева 0 К/мин) согласуется с температурой в сигаретном фильтре.
В общих словах, эксперименты показывают, что чем больше летучесть добавки, тем ниже температура десорбции.
Кроме того, также представляется, что добавку, которая удерживается в микропорах на поверхности материала-носителя, более сложно выделить, в то время как добавку, присутствующую в мезапорах, можно выделить более легко. По-видимому, это является причиной того, почему температура выделения добавки из материала, выделяющего добавку, будет выше в случае низкой загрузки добавки. Когда добавка оседает на поверхности материала-носителя, микропоры наполняются первыми. Следовательно, для материала с низкой загрузкой добавки выделение из микропор будет более сложным, чем из мезопор. Тем не менее, добавка будет выделяться из микропор, в особенности, при более высоких температурах.
Таким образом, размер пор на поверхности материала-носителя и/или количество добавки может регулироваться для достижения желательной температуры десорбции материала, выделяющего добавку, так чтобы этот материал был специально подготовлен к воздействию конкретных температур для достижения требуемого температурно-зависимого выделения.
Для решения различных проблем и повышения существующего уровня техники все содержание настоящей заявки сопровождается описанием различных вариантов выполнения, с помощью которых заявленное изобретение (изобретения) может быть внедрено на практике с целью использования лучших материалов, выделяющих добавки. Преимущества и отличительные признаки настоящего изобретения представлены только в виде показательного образца и не являются исчерпывающими и/или исключительными. Они предназначены только для облегчения понимания и изучения заявленных отличительных признаков. Следует принять во внимание, что преимущества, варианты выполнения, примеры, функции, отличительные признаки, конструкции и/или другие аспекты изобретения не рассматриваются как ограничения изобретения, которое определяется формулой изобретения, или ограничения эквивалентов формулы изобретения, и что могут использоваться другие варианты выполнения и выполняться модификации без отклонения от объема и/или сущности изобретения. Различные варианты выполнения могут надлежащим образом содержать, состоять или, по существу, состоять из различных комбинаций описанных элементов, компонентов, отличительных признаков, частей, этапов, средств и т.д. Кроме того, раскрытие включает в себя другие изобретения, которые не заявлены в настоящем описании, но могут быть заявлены в дальнейшем.