Курительное изделие с оберткой, содержащей керамический материал
Изделие относится к курительным, в частности к сигаретам. Курительное изделие содержит оберточный материал, образующий обертку табачного курительного изделия. Обертка состоит из керамического наполнителя в виде частиц, имеющих определенную форму, и связующего. Количество керамического наполнителя в виде частиц составляет от 50 до 95 мас.% в пересчете на массу сухого вещества в суспензии, из которой изготовлена обертка, а сама эта обертка имеет пористую самоподдерживающуюся структуру. Данное курительное изделие отличается упрощенной технологией его производства. 33 з.п. ф-лы, 2 ил., 5 табл.
Изобретение относится к курительным изделиям и прежде всего, но не исключительно, к сигаретам.
В последние годы был выполнен большой объем работ, направленных на создание курительного изделия с уменьшенным содержанием различных компонентов в побочной струе дыма (т.е. в дыме, образующемся в процессе курения, но не вдыхаемом непосредственно курильщиком). Многие из этих работ были связаны с использованием в курительных изделиях различных не содержащих табак курительных материалов, например курительных материалов с негорючими неорганическими наполнителями, образующими во время курения небольшое количество продуктов сгорания. В заявке WO 96/07336 предложено курительное изделие с высоким содержанием негорючего неорганического материала и по существу негорючим оберточным материалом, которым по всей длине обернуты стержень из курительного материала, а также источник топлива и средство, образующее аэрозоль. Эта заявка, однако, относится к курительным изделиям, в которых курительный материал не является табаком или по существу не содержит табака и отличается высоким содержанием неорганических веществ. В отличие от обертки сигарет с табачным курительным материалом обертка, используемая в предложенных в этой заявке сигаретах, не поддерживает при обычном режиме курения тление внутри сигареты. Обычный (стандартный) режим курения предполагает, что курильщик с интервалом в минуту в течение 2 секунд делает одну затяжку объемом 35 мл.
В заявке WO 98/16125 предложены многократно используемые керамические трубчатые материалы с выполненными механическим путем узкими прорезями, покрытыми пористым материалом. Такие керамические трубчатые материалы во время курения не сгорают до конца и обычно имеют расположенный между трубчатым материалом и табачным наполнителем (вставкой) кольцевой канал для прохода, необходимого для горения воздуха. В одном из вариантов в этой заявке в качестве обертки табачной вставки предлагается использовать ткань из керамического волокна. Такая ткань не горит и имеет поры для прохода воздуха, необходимого для горения находящейся внутри трубчатого материала табачной вставки. Предложенная в этой заявке ткань из керамического волокна не сгорает до конца. В другом варианте в этой заявке предлагается использовать в качестве обертки табачного стержня свернутый в трубку лист из умеренно кальцинированного (обожженного) волокнистого материала, в котором по мере выгорания связующего вещества образуются поры. Используемый в таком изделии керамический трубчатый материал не горит или после предварительного обжига не сгорает до конца и поэтому может использоваться многократно.
В заявке WO 99/53778 было предложено использовать для изготовления сигарет специальным образом обработанный с целью уменьшения содержания в побочной струе дыма различных компонентов полученный из активных негорючих компонентов листовой материал, который в результате обработки приобретает пористую структуру, уменьшающую содержание различных компонентов в побочной струе дыма. Обработанный листовой материал представляет собой гидрофобный сорбирующий материал с высокой пористостью и микропорами большого размера, т.е. материал, обладающий большой площадью поверхности и способный сорбировать частицы другого материала. В составе листового материала предпочтительно наличие высвобождающего кислород соединения, способствующего более эффективному воздействию кислородом на абсорбированные компоненты. Находящийся внутри листового материала курительный материал представляет собой измельченный или резаный табак. При курении предложенного изделия происходит сорбирование неводной паровой фазы курительного материала и его более полное сгорание в обогащенной кислородом атмосфере. При этом также происходит выборочная химическая фильтрация побочной струи дыма. Предложенный в этой заявке специальным образом обработанный с целью уменьшения содержания различных компонентов в побочной струе дыма материал не сгорает до конца во время курения, и поэтому изготовленное из него изделие во время курения внешне отличается от обычных сигарет.
В обеих упомянутых выше публикациях не содержится никаких сведений об обертке курительного изделия, у которого при наличии в нем такой обертки образующийся во время курения пепел ничем не отличается по своим свойствам и внешнему виду от пепла, образующегося при курении обычных сигарет.
В патенте US 4915117 предложена сигарета с тонким листом, удерживающим табак внутри сигареты. В одном из рассмотренных в этом патенте вариантов такой тонкий лист изготавливают путем нанесения на бумагу покрытия из неорганического связующего (или путем пропитки бумаги этим связующим) и последующей сушки полученного листа с получением из него бумаги, покрытой слоем керамики. Описанная в этом патенте обертка требует использования для ее изготовления бумажного материала, образующего несущую подложку, на которую наносится слой керамики.
В основу настоящего изобретения была положена задача разработать курительное изделие с обычным курительным материалом и не традиционной оберткой, содержащей определенное количество негорючего материала и образующей в процессе курения видимую линию горения, которая постепенно меняет свое положение по длине курительного изделия.
Другая задача настоящего изобретения состояла в разработке курительного изделия, которое не отличалось бы от обычных сигарет по свойствам образующегося во время курения пепла, который удаляется или стряхивается с предлагаемого в изобретении курительного изделия обычным способом, заключающимся в том, что курильщик либо просто гасит изделие, либо слегка ударяет по нему и стряхивает образовавшийся пепел.
Еще одна задача изобретения состояла в разработке обертки, которая не требовала бы для образования пористой структуры теплового старения. Удалить из предлагаемой в изобретении обертки влагу можно в процессе сушки, не нагревая при этом обертку свыше 280
С. При нагревании до температуры, превышающей 150С, обертка обесцвечивается. Такую обертку часто называют "оберткой с необожженной керамикой". Под "оберткой с необожженной керамикой" в данном случае подразумевается обертка, которую в процессе ее изготовления не нагревают свыше 100С.
Задача изобретения состояла также в разработке обертки, которая не требовала бы механической обработки для придания ей необходимой для сгорания пористости.
В настоящем изобретении предлагается курительное изделие, содержащее оберточный материал, образующий обертку табачного курительного материала. Такое курительное изделие отличается тем, что обертка состоит из керамического наполнителя в виде частиц, имеющих определенную форму, и связующего, при этом количество керамического наполнителя в виде частиц составляет от 50 до 95 мас.% в пересчете на массу сухого вещества в суспензии, из которой изготовлена обертка, а сама эта обертка имеет пористую самоподдерживающуюся структуру.
Благодаря определенной форме частиц керамического наполнителя, смешанного в оберточном материале в определенной пропорции со связующим, обертка имеет пористую самоподдерживающуюся структуру и теряет свою целостность при сгорании во время курения. В качестве обертки целесообразно использовать обертку с необожженной керамикой.
Частицы керамического наполнителя предпочтительно имеют сферическую или близкую к сферической, овальную или близкую к овальной либо иную неправильную, близкую к сферической или овальной форму.
Размеры частиц керамического наполнителя предпочтительно составляют от 2 до 90 мкм, более предпочтительно от 2 до 75 мкм, наиболее предпочтительно от 25 до 70 мкм. Средний размер частиц керамического наполнителя предпочтительно превышает 30 мкм, более предпочтительно превышает 35 мкм, наиболее предпочтительно превышает 40 мкм. Наилучшие результаты могут быть получены при использовании керамического наполнителя, средний размер частиц которого составляет около 50 мкм. Получить керамический наполнитель в виде частиц с требуемыми и/или оптимальными размерами можно путем измельчения соответствующего керамического наполнителя, состоящего из более крупных по размерам частиц.
Частицы керамического наполнителя предпочтительно имеют правильную или неправильную, но в любом случае не пластинчатую форму. В качестве керамического наполнителя предпочтительно использовать нерастворимые или слаборастворимые оксиды или соли металлов. Предпочтительно в качестве керамического наполнителя использовать теплостойкий оксид металла или теплостойкую соль металла. Для получения керамического наполнителя можно, в частности, использовать, в том числе и в различных сочетаниях, оксид алюминия, оксид кремния, алюмосиликат, карбид кремния, стабилизированный или нестабилизированный оксид циркония, циркон, гранат, полевой шпат или другие известные специалистам аналогичные материалы с определенным размером частиц, а также другие керамические материалы, измельченные до частиц необходимых размера и формы.
Количество керамического наполнителя, содержащегося в суспензии, из которой получают материал для изготовления обертки, должно превышать в пересчете на массу сухого вещества 40 мас.% и составлять предпочтительно от 50 до 99 мас.%, более предпочтительно от 70 до 90 мас.%, наиболее предпочтительно от 70 до 87,5 мас.%.
Для изготовления обертки предлагаемого в изобретении курительного изделия можно использовать не только не активированные керамические наполнители с небольшой площадью поверхности, но и активированные керамические наполнители.
В качестве связующего для изготовления обертки предлагаемого в изобретении курительного изделия предпочтительно использовать органические связующие, выбранные из группы, включающей, в том числе и в разных сочетаниях, альгинат, такой как альгинат кальция или альгинат пропиленгликоля, смолу, целлюлозу (модифицированную или нейтральную), пектин или связующие на основе пектина, крахмал и соли этих связующих с металлами группы I или II Периодической системы элементов, такие как натриевая соль карбометилцеллюлозы или альгинат натрия.
Дополнительно к описанным выше связующим или альтернативно им в качестве связующих для изготовления обертки предлагаемого в изобретении курительного изделия можно использовать неорганические связующие, способные цементировать в единое целое частицы керамического наполнителя. В качестве такого неорганического связующего предпочтительно использовать активированный неорганический материал. Примерами таких материалов являются, в том числе и в разных сочетаниях, активированный оксид алюминия, алюмосиликат, силикат магния или нейтральный глинозем.
Размеры частиц неорганического связующего предпочтительно составляют от 2 до 90 мкм, более предпочтительно от 2 до 50 мкм, наиболее предпочтительно от 2 до 15 мкм. Неорганическое связующее, используемое для изготовления предлагаемой в изобретении обертки, должно обладать соответствующими гидрофобными свойствами.
Количество связующего в суспензии, из которой получают материал для изготовления обертки, предпочтительно должно превышать в пересчете на массу сухого вещества в этой суспензии 2 мас.% и составлять предпочтительно от 3 до 30 мас.%, более предпочтительно менее 20 мас.%, наиболее предпочтительно менее 10 мас.% в пересчете на массу всех входящих в состав такой суспензии сухих веществ. В особо предпочтительном варианте количество связующего в суспензии должно составлять от 3 до 10 мас.%. Необходимо отметить, что количество керамического наполнителя и связующего в суспензии зависит от свойств выбранного в каждом конкретном случае связующего.
Обертка предлагаемого в изобретении курительного изделия может также содержать добавку, улучшающую горение этой обертки. Количество такой содержащейся в обертке предлагаемого в изобретении курительного изделия добавки, способствующей ее горению, должно быть больше, чем в бумажных обертках. Количество такой добавки в суспензии, из которой получают материал для изготовления обертки предлагаемого в изобретении курительного изделия, должно составлять в пересчете на массу сухого вещества в этой суспензии предпочтительно от 1 до 15 мас.%, более предпочтительно не должно превышать 10 мас.%, наиболее предпочтительно не должно превышать 5 мас.%. В особо предпочтительном варианте количество улучшающей горение обертки добавки в суспензии должно составлять от 2 до 5 мас.%. Такая добавка, улучшающая горение обертки, предпочтительно представляет собой ускоритель или активатор горения. В качестве добавки, улучшающей горение обертки и содержащейся в суспензии, из которой получают материал для изготовления обертки предлагаемого в изобретении курительного изделия, можно назвать используемые в том числе и в разных сочетаниях соли металлов I или II группы Периодической системы элементов, такие как ацетаты, цитраты, а также другие известные специалистам ускорители горения.
Улучшающая горение обертки добавка должна придавать обертке оптимальные в отношении горения свойства, а также придавать образующемуся в процессе курения пеплу наиболее приемлемый цвет. Такой добавкой может, в частности, служить остаток способствующего схватыванию агента или агентов, которые более подробно рассмотрены ниже.
В соответствии с этим обертка предлагаемого в изобретении курительного изделия может содержать добавку, улучшающую свойства пепла. Подобная добавка, улучшающая свойства пепла, предназначена для образования мостиковых связей между частицами керамического наполнителя или для повышения его плотности. В изобретении ставится задача создания обертки, полностью сгорающей во время курения с образованием пепла, аналогичного пеплу, образующемуся при курении обычных курительных изделий. При изготовлении обертки предлагаемого в изобретении курительного изделия отдельные компоненты оберточного материала, в частности керамический наполнитель и добавку, улучшающую свойства пепла, используют в виде частиц определенного размера и/или формы, при соответствующем сочетании которых обертка до ее сгорания приобретает необходимую прочность, которую она во время сгорания теряет, в результате чего из сгорающих во время курения продуктов образуется обладающий необходимыми свойствами и внешним видом пепел.
Неорганическая добавка, улучшающая свойства пепла, имеет пластинчатую морфологию и смешивается с керамическим наполнителем для придания оберточному материалу необходимой проницаемости и сгораемости и образования пепла с определенной прочностью и цветом. Количество улучшающей свойства пепла добавки в оберточном материале, наличие которой не является обязательным, предпочтительно должно составлять от 0 до 5%. К материалам, которые в отличие от керамического наполнителя в виде частиц округлой формы должны иметь соответствующую пластинчатую морфологию, относятся используемые в разных сочетаниях вещества из группы, включающей слюду, мел, перлит, глиноземы, например вермикулит, а также каолиниты и тальки. Эти материалы после их измельчения до частиц соответствующих размеров и формы можно также использовать в качестве керамического наполнителя.
В другом варианте в качестве добавки, улучшающей свойства пепла, можно использовать материал, состоящий из очень мелких по размеру частиц, которые заполняют пустоты между более крупными по размерам частицами керамического наполнителя.
В качестве добавки, улучшающей свойства пепла, можно также использовать материал, который увеличивает рН суспензии, из которой получают материал для изготовления обертки. К таким материалам, способным увеличить рН суспензии от 8 до приблизительно 10, относятся соли металлов I или II группы Периодической системы элементов, представляющие собой карбонаты, и гироксиды этих металлов.
Обертка предлагаемого в изобретении курительного изделия обладает определенной проницаемостью, которая предпочтительно не превышает 200 единиц Кореста и составляет предпочтительно от 2 до 100 единиц Кореста. Проницаемость обертки предлагаемого в изобретении курительного изделия в наиболее предпочтительном варианте составляет от 5 до 50 единиц Кореста и может быть менее 10 единиц Кореста.
Обертка предлагаемого в изобретении курительного изделия должна иметь плотность от 0,5 до 3 г/см3, предпочтительно от 0,8 до 1,2 г/см3, более предпочтительно около 1 г/см3, и необходимую прочность на растяжение, при которой она остается целой при выполнении вручную различных операций. Толщина материала, из которого изготавливают обертку предлагаемого в изобретении курительного изделия, должна составлять от 0,2 до 0,6 мм.
Обертку предлагаемого в изобретении курительного изделия предпочтительно изготавливать в виде трубки по способу, описанному в заявке WO 96/07336.
Для изготовления такой трубки используют густую суспензию, которая состоит из входящих в состав оберточного материала компонентов и которую наносят в виде покрытия на вращающуюся оправку, удаляя избыточную влагу физическим или химическим способом. Изготавливать из суспензии трубку можно также экструзией, пропуская такую суспензию, например, через экструзионную головку "торпедного" типа со сплошным центральным сердечником, и, кроме того, из нее можно также получать листовой оберточный материал с использованием для этой цели барабанной или ленточной разливочной машины или экструдера с соответствующей головкой. Готовую суспензию можно также распылять и под избыточным давлением наносить в виде покрытия на собранные друг с другом топливный и аэрозольный компоненты курительного изделия.
Давление, при котором происходит экструзия суспензии, не должно отрицательно влиять на проницаемость обертки, и поэтому, например, в головке поршневого экструдера оно не должно превышать 3-4 бар (300-400 кПа), а в головке шнекового экструдера типа APV Baker Perkins не должно превышать 9 бар (900 кПа). В процессе экструзии для образования ячеистой структуры на выходе из головки экструдера суспензию иногда вспенивают, и в этих случаях давление в головке экструдера приходится увеличивать, ограничивая его величиной, при которой полученный материал для изготовления обертки будет иметь необходимую проницаемость.
После или до экструзии суспензии или нанесения из нее покрытия на соответствующую оправку трубку (экструдат) или оправку на выходе из головки нагревают, удаляя из суспензии лишнюю влагу. В состав суспензии, из которой получают материал для изготовления обертки, может входить связующее, активируемое при нагревании до температуры, превышающей, например, 40-50С, такое как силикат калия, оксид магния или гидроксипропилцеллюлоза. При нагревании покрытой слоем суспензии оправки или изготовленной в экструдере трубки (экструдата) такое связующее становится активным и стабилизирует обертку. Для нагрева покрытой слоем суспензии оправки или изготовленной в экструдере трубки предпочтительно использовать инфракрасное или микроволновое излучение, поскольку прямой нагрев с помощью, например, создаваемого воздуходувкой потока горячего воздуха может привести к искажению формы полученного оберточного материала, прежде всего при температуре, превышающей 100С.
Для изготовления из суспензии оберточного материала можно использовать одно- или двухшнековый экструдер, поршневой экструдер или насос для перекачки суспензии.
Обычно обертка имеет толщину от 0,1 до 1,0 мм, хотя в некоторых случаях может возникнуть необходимость в использовании обертки толщиной 2-3 мм. Толщина обертки зависит от ее массы и проницаемости. При этом в зависимости от состава суспензии, из которой получают оберточный материал, можно изготавливать и плотную тонкую обертку, и толстую обертку с низкой плотностью.
Стабилизировать обертку можно и другими методами, в том числе путем использования обезвоживающих веществ. Такие вещества обезвоживают суспензию, из которой изготавливают обертку, и в итоге осушают ее. В качестве такого вещества можно, например, использовать легкий оксид магния, добавив его в образующую суспензию смесь в количестве до 45 мас.% в пересчете на массу сухих компонентов суспензии с учетом температуры и времени нахождения суспензии в экструдере. Добавка в суспензию оксида магния позволяет также заметно уменьшить и содержание различных компонентов в побочной струе дыма. Стабилизировать обертку можно также экструзией оберточного материала в ванну, заполненную этанолом или другим обладающим выраженными гидрофильными свойствами веществом. Уменьшить количество влаги в изготовленной в экструдере обертке можно также осаждением нерастворимого альгината из содержащегося в ней растворимого альгината. Для этого можно, например, экструдировать трубку из содержащего альгинат натрия оберточного материала в ванну с обычным электролитом или электролитами, заполненную, например, 1-молярным раствором хлорида кальция. Происходящее в ванне с электролитом замещение ионов натрия ионами кальция сопровождается быстрой стабилизацией полученного в экструдере оберточного материала. При стабилизации обертки двумя последними способами трубку (экструдат) или лист, из которого изготавливают обертку, можно не пропускать через ванну с обезвоживающим агентом, а обрабатывать этим агентом, находящимся в распыленном состоянии.
При стабилизации обертки обычно используют растворы с двух- или трехвалентными ионами, при этом предпочтительно использовать комбинацию из содержащегося в полученной в экструдере трубке альгината натрия и находящихся в ванне с раствором ионов кальция. Для стабилизации альгинатов чаще всего используют соответствующую соль, в частности хлорид кальция. Такая соль, однако, снижает скорость горения изготовленной в виде трубки обертки, и поэтому согласно изобретению для стабилизации альгинатов более предпочтительно использовать ацетат.
Частичное осаждение альгината происходит в цилиндре экструдера при добавлении в него до подкритического уровня осадителя, а окончательное - после экструзии в соответствующей ванне за счет увеличения уровня осадителя. Для осаждения альгината можно использовать и иные методы, включая обработку экструдата в ванне с электролитом с высоким содержанием ионов или в смешивающийся с водой растворитель, в котором альгинат не растворим.
Другой метод стабилизации структуры полученного в экструдере оберточного материала, описанный выше при рассмотрении связующих, основан на использовании обычно нерастворимого альгината в качестве связующего, которое становится растворимым в присутствии растворяющего его агента, и последующем удалении из оберточного материала растворяющего агента или добавлении к нему секвестранта.
Эти методы можно использовать последовательно, т.е. сначала обертку стабилизировать осаждением в ванне с ионами кальция содержащегося в ней растворимого альгината. После этого обертку необходимо пропустить через ванну, заполненную поглощающим влагу агентом, например этанолом, а затем путем нагревания до соответствующей температуры удалить из нее оставшуюся жидкость. В другом варианте после стабилизации обертку можно сразу же подвергать сушке одним из описанных выше методов.
С учетом скорости реакции и недостатком свободного пространства, необходимого для проведения тех или иных операций технологического процесса, в частности стадий сушки, описанные выше методы стабилизации обертки оказываются весьма эффективными и позволяют получить экструдат, имеющий приемлемую форму.
Обертка может иметь жесткую структуру, при этом, однако, было установлено, что использование в качестве связующего альгината натрия, из которого после выпадения в осадок образуется альгинат кальция, и медленная последующая сушка позволяют изготавливать и гибкие обертки. Преимущество гибких оберток состоит в их сравнительно высокой прочности, необходимой для их механической обработки и выполнения различных операций, требующих применения ручного труда.
Продолжительность стабилизации обертки, изготовленной в виде экструдированной трубки, является одним из важных факторов, определяющих качество готовой обертки, и зависит от сочетания катионов и ионов, крепости раствора, в который попадает выходящая из экструдера трубка, а также от времени нахождения трубки в ионной ванне.
Для более эффективного снижения содержания различных компонентов в побочной струе дыма в состав оберточного материала можно включить специальные влияющие на этот процесс вещества, например оксид магния.
В качестве курительного материала в настоящем изобретении предлагается использовать резаный табак, который может представлять собой обычную смесь резаных табачных листьев и стеблей, в которую при необходимости можно добавить определенное количество расширенного табака. В качестве курительного материала в предлагаемом в изобретении курительном изделии целесообразно использовать быстро сгорающий табак типа хорошо поддерживающего тлеющий огонь табака марки Мэриленд или модифицированного табака марки Вирджиния, хотя в отдельных случаях можно использовать и немодифицированный табак марки Вирджиния и применяемые в США смеси различных типов и сортов табака (USB).
В предлагаемом в изобретении курительном изделии содержание резаного листового табака предпочтительно составляет по меньшей мере 50%, более предпочтительно 60%, наиболее предпочтительно 70%.
Скорость горения курительного изделия можно также довести до необходимого уровня изменением количества содержащейся в обертке добавки, улучшающей ее горение, учитывая при этом и другие свойства обертки и состав табака или табачной смеси.
Предлагаемое в изобретении курительное изделие может в качестве табака содержать один или несколько табачных материалов, выбранных из восстановленного табачного материала, не являющегося табаком материала и альтернативных курительных материалов. Таким образом, в состав курительного материала помимо соответствующих количеств табака, не являющегося табаком курительного материала или их смеси, может также входить добавляемый к ним образующий аэрозоль материал. В качестве курительного материала можно использовать восстановленный табак или альтернативные курительные материалы, описанные, например, в заявке WO 96/07336, и, в частности, содержащие углерод горючие вещества, которые описаны в указанной заявке на стр. 15-18, образующие аэрозоль материалы, которые указаны в этой же заявке на стр. 19-22, и образующие аэрозоль источники тепла, описанные на стр. 22-24, наполнитель, который описан в заявке WO 97/32491 на стр. 2-6, курительный материал, описанный в заявке WO 97/32492 на стр. 2-4, курительный материал, описанный в заявке WO 97/32490 на стр. 2-6, а также курительный материал, описанный в заявке WO 98/57556 (курительный материал, содержащий образующее аэрозоль вещество не на основе многомолекулярного спирта, табак в количестве до 20 мас.%, связующее в количестве, не превышающем 20 мас.%, и неорганический наполнитель в количестве, не превышающем 30 мас.%), при этом все указанные выше заявки полностью включены в настоящее описание в качестве ссылок. Содержание восстановленного табака или альтернативного курительного материала в предлагаемом в изобретении курительном изделии может составлять от 10 до 100 мас.% в пересчете на весь курительный материал.
Курительный материал предпочтительно обертывают внутренней оберткой, в качестве которой используют пористый материал для обертки прессованного табака или пористую сигаретную бумагу. Внутренний оберточный материал обеспечивает необходимый контакт сгорающего во время курения табачного материала с наружной оберткой. Диаметр обернутого внутренней оберткой стержня из курительного материала несколько меньше внутреннего диаметра основной или внешней обертки изделия для курения. В состав внутренней обертки может входить некоторое количество способствующего ее сгоранию порошкообразного углерода. Кроме порошкообразного углерода для этой цели можно использовать и другие усиливающие горение вещества.
Проницаемость (пористость) внутренней обертки предпочтительно превышает 6000 единиц Кореста, более предпочтительно превышает 12000 единиц Кореста. Пористость внутренней обертки отчасти определяется тем, что используемый клей не должен просачиваться через обертку.
Предлагаемое в настоящем изобретении курительное изделие используется предпочтительно вместе с обычными фильтрами из волокон ацетата целлюлозы. В качестве фильтров можно также использовать и двойные или тройные углеродсодержащие фильтры.
Ниже изобретение более подробно рассмотрено на примере одного из вариантов его возможного осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:
на фиг.1 - предлагаемое в изобретении курительное изделие и на фиг.2 - графики изменения во время массы свободно тлеющих сигарет с табаком марки Вирджиния, одна из которых имеет предлагаемую в настоящем изобретении обертку (кривая 2), а вторая - обычную обертку (кривая 1).
Курительное изделие 1 состоит из табачного стержня 2, заключенного в обертку 3 и соединенного с фильтром 4 из волокон ацетата целлюлозы.
Обертку 3 изготавливают из вязкой массы, полученной путем перемешивания 60 мл воды с 100 г сухого материала, состоящего на 10% из альгината натрия (органическое связующее), на 82,5% из порошкового оксида алюминия (керамический наполнитель) со средним размером частиц 45 мкм, на 2,5% из карбоната кальция (неорганическая добавка, улучшающая свойства пепла) и на 5% из трикалийцитрата (добавка, способствующая сгоранию обертки). Эту массу экструдируют в поршневом экструдере, выдавливая ее через головку "торпедного" типа с наружным диаметром 7,5 мм в ванну, заполненную 0,75-молярным раствором ацетата кальция. Полученную в результате экструзии трубку выдерживают в растворе в течение 10-60 с, после этого извлекают из раствора, режут по длине на отдельные части и сушат на воздухе при относительной влажности 60% и температуре 22°С на имеющем соответствующие размеры поддоне. Длина окружности изготовленной таким путем трубки составляет около 23,5 мм, а толщина стенки составляет около 0,5 мм. Содержание влаги в высушенной трубке составляет около 2%.
Одновременно на обычной оберточной машине путем обертки табачного стержня 2, содержащего смесь табака марки Вирджиния, пористой оберткой с пористостью около 12000 единиц Кореста, используемой для обертки прессованного табака, изготавливают обернутый табачный стержень, наружный диаметр которого обеспечивает плотное прижатие стержня к внутренним стенкам наружной экструдированной обертки.
Для получения данных, приведенных ниже в соответствующих примерах в качестве контрольных изготавливали сигареты из двух разных табачных смесей с обычной бумажной оберткой с пористостью 80 единиц Кореста. Из этих же табачных смесей приготавливали курительный материал для сигарет с внутренней оберткой из обычного материала и описанной выше наружной оберткой, при этом такие сигареты представляют собой прототип курительных изделий, предлагаемых в настоящем изобретении. Все сигареты имели длину 57 мм и изготовленные из волокон ацетата целлюлозы фильтры длиной 27 мм.
Пример 1
В этом примере сравнивали между собой контрольные сигареты и изготовленные по описанной выше технологии сигареты, являющиеся прототипом курительных изделий, предлагаемых в настоящем изобретении. Вес сгорающего табака и длина окружности табачного стержня контрольных сигарет и сигарет-прототипов курительных изделий, предлагаемых в настоящем изобретении, указаны в таблице 1.
Данные о составе основной струи дыма (т.е. струи дыма, непосредственно вдыхаемого курильщиком при затяжке) для этих сигарет приведены в таблице 2.
Содержание различных компонентов в побочной струе дыма для каждой испытанной сигареты указано в таблице 3. В таблице 4 в процентах указана разница в содержании в побочной струе дыма разных компонентов у контрольных сигарет и сигарет-прототипов курительных изделий, предлагаемых в настоящем изобретении. Знак минус означает, насколько в процентах содержание соответствующего компонента в побочной струе дыма, образующегося при курении "прототипа", меньше, чем в побочной струе дыма, образующегося при курении контрольной сигареты.
Приведенные в таблицах данные свидетельствуют о том, что в побочной струе дыма сигарет с предлагаемой в изобретении оберткой содержится существенно меньшее количество разных компонентов, чем в побочной струе дыма сигарет с обычной бумажной оберткой. Предлагаемая в изобретении обертка на 90% уменьшает содержание в побочной струе дыма частиц не содержащего никотина сухого вещества. В сигаретах с предлагаемой в изобретении оберткой табак используется более эффективно, и несмотря на меньшее количество сгорающего табака предлагаемые в изобретении курительные изделия при соответствующем содержании в основной струе дыма смолистых соединений обладают очень богатым ароматом. Таким образом, предлагаемое в изобретении решение позволяет существенно уменьшить количество табака в курительном изделии с низким содержанием смолистых соединений в образующемся при курении дыме и прекрасным ароматом.
Пример 2
В этом примере для изготовления предлагаемой в изобретении обертки по той же, что и в примере 1, технологии использовали другой по составу оберточный материал, содержавший 7% альгината натрия и 3% гидроксипропилцеллюлозы (органические связующие), 20% активированного оксида алюминия (неорганическое связующее), 63,5% частиц кальцинированного (обожженного) диоксида алюминия (керамический наполнитель) размером около 50 мкм, 1-5% карбоната кальция (неорганическая добавка, улучшающая свойства пепла) и 5% ацетата калия (добавка, улучшающая горение обертки).
При изготовлении сигареты (еще одного прототипа предлагаемого в настоящем изобретении курительного изделия) в качестве курительного материала использовали тот же, что и в примере 1, табачный стержень из смеси табака марки Вирджиния с обычной пористой оберткой.
В таблице 5 приведены данные о составе основной и побочной струй дыма и указано количество затяжек для сигареты-прототипа предлагаемого в изобретении курительного изделия и результаты ее сравнения с описанной выше контрольной сигаретой с табаком марки Вирджиния.
Цифры в скобках указывают, насколько в процентах содержание соответствующего компонента в побочной струе дыма, образующегося при курении сигареты-прототипа с табаком марки Вирджиния, меньше по сравнению с побочной струей дыма, образующегося при курении контрольной сигареты (см. таблицу 3).
На фиг.2 в виде графиков показано изменение во времени массы свободно тлеющего обычного курительного изделия и курительного изделия, предлагаемого в настоящем изобретении. Суммарная продолжительность полного сгорания свободно тлеющего обычного курительного изделия и курительного изделия, предлагаемого в настоящем изобретении, одинакова и составляет около 10 мин. За это время, однако, выраженная в процентах потеря массы у предлагаемого в изобретении курительного изделия меньше потери массы у контрольной сигареты. При этом при курении контрольной сигареты с табаком марки Вирджиния и описанной в примере 1 сигареты-прототипа предлагаемого в изобретении курительного изделия расходуется одно и то же количество табака.
Образующийся при курении предлагаемой в изобретении сигареты пепел стряхивается с нее так же, как и с обычных сигарет, и при этом имеет вполне приемлемый цвет.
Уменьшение содержания различных компонентов в побочной струе дыма у предлагаемого в настоящем изобретении курительного изделия обусловлено механическим захватом частиц, содержащихся в побочной струе дыма. При этом главным образом предлагаемая в изобретении обертка удерживает водяную фазу частиц, содержащихся в побочной струе дыма.
Существенное преимущество предлагаемого в настоящем изобретении курительного изделия, в котором в качестве курительного материала используется табак, состоит в том, что образующаяся при его курении побочная струя дыма по существу не отличается от побочной струи дыма, образующейся при курении сигарет с обернутыми в обертку курительными материалами, не содержащими табака. Иными словами, предлагаемая в изобретении обертка обеспечивает эффективную фильтрацию различных компонентов образующейся при курении побочной струи дыма.
Формула изобретения
1. Курительное изделие, содержащее оберточный материал, образующий обертку табачного курительного материала, отличающееся тем, что обертка состоит из керамического наполнителя в виде частиц, имеющих определенную форму, и связующего, при этом количество керамического наполнителя в виде частиц составляет от 50 до 95 мас.% в пересчете на массу сухого вещества в суспензии, из которой изготовлена обертка, а сама эта обертка имеет пористую самоподдерживающуюся структуру.
2. Курительное изделие по п.1, отличающееся тем, что обертка представляет собой обертку с необожженной керамикой.
3. Курительное изделие по п.1 или 2, отличающееся тем, что частицы керамического наполнителя имеют сферическую или близкую к сферической, овальную или близкую к овальной либо иную неправильную, близкую к сферической или овальной форму.
4. Курительное изделие по пп.1, 2 или 3, отличающееся тем, что размер частиц керамического наполнителя составляет от 2 до 90 мкм.
5. Курительное изделие по п.4, отличающееся тем, что размер частиц керамического наполнителя составляет от 2 до 75 мкм.
6. Курительное изделие по п.5, отличающееся тем, что размер частиц керамического наполнителя составляет от 25 до 70 мкм.
7. Курительное изделие по п.6, отличающееся тем, что средний размер частиц керамического наполнителя превышает 30 мкм.
8. Курительное изделие по п.7, отличающееся тем, что средний размер частиц керамического наполнителя превышает 35 мкм.
9. Курительное изделие по п.8, отличающееся тем, что средний размер частиц керамического наполнителя составляет около 50 мкм.
10. Курительное изделие по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что частицы керамического наполнителя имеют правильную или неправильную не пластинчатую форму.
11. Курительное изделие по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что керамический наполнитель представляет собой нерастворимый или слаборастворимый оксид или соль металла.
12. Курительное изделие по п.10 или 11, отличающееся тем, что керамическим наполнителем является один или несколько наполнителей, выбранных из группы, включающей оксид алюминия, оксид кремния, алюмосиликат, карбид кремния, стабилизированный или нестабилизированный оксид циркония, циркон, гранат, полевой шпат и другие аналогичные материалы с определенным размером частиц, а также другие соответствующие керамические материалы, измельченные до частиц необходимых размера или формы.
13. Курительное изделие по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что количество керамического наполнителя составляет от 70 до 90 мас.%.
14. Курительное изделие по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что количество керамического наполнителя составляет от 70 до 87,5 мас.%.
15. Курительное изделие по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что керамический наполнитель не является активированным.
16. Курительное изделие по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что связующим является органическое связующее.
17. Курительное изделие по п.16, отличающееся тем, что органическим связующим является одно или несколько веществ, выбранных из группы, включающей альгинат, такой как альгинат кальция или альгинат пропиленгликоля, смолу, целлюлозу (модифицированную или нейтральную), пектин или связующее на основе пектина, крахмал и соли таких связующих с металлами I или II группы Периодической системы элементов, такие как натриевая соль карбометилцеллюлозы или альгинат натрия.
18. Курительное изделие по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что связующим является неорганическое связующее.
19. Курительное изделие по п.18, отличающееся тем, что неорганическим связующим является активированный неорганический материал.
20. Курительное изделие по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что количество связующего составляет от 2 до 30 мас.% в пересчете на массу сухого вещества в суспензии, из которой изготовлена обертка.
21. Курительное изделие по п.20, отличающееся тем, что количество связующего составляет от 3 до 10 мас.%.
22. Курительное изделие по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что обертка содержит добавку, улучшающую горение этой обертки.
23. Курительное изделие по п.22, отличающееся тем, что количество добавки, улучшающей горение обертки, составляет от 1 до 15 мас.% в пересчете на массу сухого вещества в суспензии, из которой изготовлена обертка.
24. Курительное изделие по п.23, отличающееся тем, что количество добавки, улучшающей горение обертки, составляет от 2 до 5 мас.%.
25. Курительное изделие по п.24, отличающееся тем, что добавкой, улучшающей горение обертки, является одна или несколько солей металлов I или II группы Периодической системы элементов, такие как ацетаты или цитраты.
26. Курительное изделие по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что обертка содержит добавку, улучшающую свойства пепла.
27. Курительное изделие по п.26, отличающееся тем, что количество добавки, улучшающей свойства пепла, составляет от 0 до 5%.
28. Курительное изделие по п.26, отличающееся тем, что добавкой, улучшающей свойства пепла, является один или несколько материалов, выбранных из слюды, мела, перлита и глиноземов.
29. Курительное изделие по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что проницаемость обертки не превышает 200 единиц Кореста.
30. Курительное изделие по п.29, отличающееся тем, что проницаемость обертки составляет от 5 до 50 единиц Кореста.
31. Курительное изделие по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что плотность обертки составляет от 0,5 до 3,0 г/см3.
32. Курительное изделие по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что оно в качестве табака содержит резаный табак, состоящий из резаных табачных листьев и стеблей.
33. Курительное изделие по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что оно в качестве табака содержит один или несколько табачных материалов, выбранных из восстановленного табачного материала, не являющегося табаком материала и альтернативных курительных материалов.
34. Курительное изделие по п.24, отличающееся тем, что добавка, улучшающая горение обертки, представляет собой активатор горения.
