Курительное изделие с ограничителем потока, приспособленное для способствования разложению фильтра
Изобретение относится к курительному изделию, содержащему табачный стержень и фильтр. Курительное изделие содержит табачный стержень и фильтровальный компонент, при этом фильтровальный компонент содержит фильтровальный сегмент из фильтрующего материала, имеющий диаметр, измеренный перпендикулярно продольному направлению фильтра; и ограничитель потока, заключенный в фильтровальном сегменте; при этом по меньшей мере один размер поперечного сечения ограничителя потока, измеренный в поперечном направлении фильтровального сегмента, составляет по меньшей мере приблизительно 50 процентов от диаметра фильтровального сегмента; при этом ограничитель потока выполнен из воздухонепроницаемого, несжимаемого и водорастворимого или разлагаемого в воде материала, и при этом ограничитель потока содержит композицию, способствующую разложению фильтрующего материала, при этом ограничитель потока содержит гранулу, при этом композиция, способствующая разложению фильтрующего материала, по меньшей мере частично покрывает гранулу. Техническими результатами изобретения являются создание курительного изделия с фильтром, в котором разложение фильтрующего материала сделано более эффективным, при этом, в то же время, обеспечены удовлетворительные значения и регулируемость RTD, потока воздуха, уровней CO, и которое было бы сравнительно простым и недорогим в производстве. 10 з.п. ф-лы, 2 пр., 5 ил.
Настоящее изобретение относится к курительному изделию, содержащему табачный стержень и фильтр.
Сигареты с фильтром обычно содержат цилиндрический стержень наполнителя из резаного табака, окруженный бумажной оберткой, и цилиндрический фильтр, выровненный в осевом направлении с обернутым табачным стержнем и упирающийся в него в конфигурации «торец к торцу». Цилиндрический фильтр, как правило, содержит фильтрующий материал, окруженный бумажной фицеллой. Традиционно, обернутый табачный стержень и фильтр соединены полосой ободковой обертки, обычно образованной из бумажного материала, который окружает фильтр по всей длине и прилегающую часть обернутого табачного стержня.
Вентиляция основного потока дыма может быть обеспечена рядом или рядами перфорационных отверстий в ободковой бумаге в месте вдоль фильтра. Вентиляция рассеивает весь материал, протекающий через курительное изделие. Например, в традиционных сигаретах вентиляция уменьшает составляющие как дисперсной фазы, так и газовой фазы основного потока дыма. Однако курительные изделия, имеющие высокие уровни вентиляции, могут иметь уровни сопротивления втягиванию (RTD), которые могут быть слишком низкими, чтобы считаться приемлемыми для потребителя. Включение, например, одного или более сегментов фильтра из ацетата целлюлозы высокой плотности может быть использовано для повышения общего RTD курительных изделий с высокой вентиляцией до приемлемого уровня. Однако, несмотря на известное эффективное уменьшение выделений дисперсной фазы (например, смолы), сегменты фильтра из ацетата целлюлозы высокой плотности могут влиять на ноты аромата, генерируемые табаком высокого качества. Кроме того, сегменты фильтра из ацетата целлюлозы высокой плотности имеют слабое воздействие на выделения газовой фазы (например, монооксид углерода) или вовсе на них не воздействуют.
Было предложено решить это путем включения в фильтр ограничительного элемента. При использовании с высоким уровнем вентиляции ограничительный элемент может повышать RTD, и при этом уровни составляющих как дисперсной фазы, так и газовой фазы основного потока дыма снижаются. Ограничительные элементы могут, например, быть включены в штранг или трубку из фильтрующего материала. Дополнительно, сегменты фильтра, включающие ограничительный элемент, могут быть объединены с другими сегментами фильтра, например, включающими другие добавки, такие как сорбенты или ароматизаторы.
Ацетат целлюлозы, наиболее широко применяемый фильтрующий материал, не является биоразлагаемым. Следовательно, даже если ограничительные элементы, изготовленные из биоразлагаемого материала, применяются в комбинации со штрангом из ацетата целлюлозы, то фильтр сигареты обычно разлагается очень медленно, поэтому утилизация выброшенных фильтров может представлять экологическую проблему.
Из документа WO 2011/077141 известен фильтр, который содержит выделяющий элемент, содержащий жидкость, способную повышать разрушение или разложение курительного изделия. Согласно WO 2011/077141, выделяющий элемент может быть предусмотрен в виде капсулы, которую можно ломать для высвобождения жидкости непосредственно перед выбрасыванием курительного изделия или позже после выбрасывания. Выделяющий элемент устроен так, чтобы его приводили в действие продольным или сгибающим усилием, действующим на фильтр, таким образом, что, например, действие «тушения» курительного изделия выполняет функцию высвобождения жидкости. Так, на практике, в фильтрах согласно WO 2011/077141 механизм, предназначенный для повышения разложения курительного изделия, может быть активирован лишь посредством сознательного намерения пользователя, от которого требуется осуществить заданную процедуру приведения в действие при выбрасывании курительного изделия или после этого.
Было бы желательно обеспечить курительное изделие с фильтром, в котором разложение фильтрующего материала сделано более эффективным, при этом, в то же время, обеспечены удовлетворительные значения и регулируемость RTD, потока воздуха, уровней CO. Кроме того, было бы желательно обеспечить одно такое курительное изделие с фильтром, которое было бы сравнительно простым и недорогим в производстве.
Согласно настоящему изобретению предусмотрено курительное изделие, содержащее табачный стержень и компонент в виде фильтра, где компонент в виде фильтра содержит сегмент фильтра из фильтрующего материала, характеризующийся диаметром, измеренным перпендикулярно продольному направлению фильтра; и ограничитель потока, включенный в сегмент фильтра. По меньшей мере один размер поперечного сечения ограничителя потока, измеренный в поперечном направлении сегмента фильтра, составляет по меньшей мере приблизительно 50 процентов от диаметра сегмента фильтра. Ограничитель потока изготовлен из воздухонепроницаемого, несжимаемого и водорастворимого или разлагаемого в воде материала. Кроме того, ограничитель потока содержит композицию, способствующую разложению фильтрующего материала.
Используемые в данном документе термины «выше по потоку» и «ниже по потоку» используются для описания относительных положений элементов или частей элементов курительного изделия относительно направления, в котором потребитель осуществляет затяжку на курительном изделии во время его использования. Курительные изделия, описанные в данном документе, содержат конец, расположенный выше по потоку, и противоположный конец, расположенный ниже по потоку. При использовании потребитель осуществляет затяжку на расположенном ниже по потоку конце курительного изделия. Расположенный ниже по потоку конец, который также описан как конец, подносимый ко рту, расположен ниже по потоку относительно расположенного выше по потоку конца, который может быть также описан как дальний конец.
Используемый в данном документе термин «композиция, способствующая разложению фильтрующего материала» обозначает средство, способное увеличивать скорость разложения (путем ускорения или способствования разложению) материала, например, полимера, в заданных условиях. В контексте настоящего изобретения «композиция, способствующая разложению фильтрующего материала» используется для обозначения ускоряющего разложение средства, которое может способствовать разложению фильтрующего материала, например, ацетата целлюлозы. В контексте настоящего изобретения термин «разложение» предназначен для включения как абиотического, так и биотического разложения (биоразложения). Абиотическое разложение включает разложение вещества с помощью химических или физических процессов, например, посредством гидролиза или фотолиза. Биотическое разложение относится к метаболическому расщеплению вещества на более простые компоненты живыми организмами, как правило, микроорганизмами. «Композиция, способствующая разложению фильтрующего материала» может быть такой, что лишь ее присутствия достаточно, чтобы сделать процесс разложения быстрее или более эффективным. В качестве альтернативы, «композиция, способствующая разложению фильтрующего материала» может быть такой, что для ее активации требуются определенные заданные условия. В качестве примера, «композиция, способствующая разложению фильтрующего материала» может быть активирована присутствием воды, посредством повышения температуры выше порогового значения, посредством воздействия определенного значения pH и так далее.
Термин «газопроницаемость» используют во всем данном описании для описания склонности данного материала обеспечивать возможность проникновения, то есть диффузии молекул газа или газообразной смеси (проникающего вещества) сквозь материал. Проникновение работает за счет диффузии, поэтому проникающее вещество будет двигаться под действием градиента концентрации. Проницаемость измеряют в единицах площади, обычно в квадратных метрах.
Используемые в данном документ термины «воздухонепроницаемый» и «газонепроницаемый» описывают материал, не допускающий прохождение текучих сред, в частности, воздуха и дыма, сквозь пустоты или поры в материале или обычно внутреннюю часть материала. Ограничитель потока курительного изделия согласно настоящему изобретению изготовлен из материала, не проницаемого для воздуха и дыма, и поэтому воздух и дым, втягиваемые через фильтр, вынуждены протекать вокруг ограничителя потока и через уменьшенное поперечное сечение фильтрующего материала. Таким образом, ограничитель потока эффективно уменьшает площадь проницаемого поперечного сечения фильтра.
Термин «несжимаемый» используют во всем данном описании для обозначения устойчивости к сжатию от любого из следующего: манипуляции руками при извлечении курительного изделия из пачки, сжатии пальцами (то есть пальцами пользователя на фильтре), буккального сжатия (то есть губами и зубами пользователя на конце фильтра, подносимом ко рту) или процесса ручного гашения («тушение сигареты»). Другими словами, термин «несжимаемый» используют для описания компонента, такого как ограничитель потока курительного изделия согласно настоящему изобретению, который не подвержен деформации или разрушению при нормальном обращении с курительным изделием при производстве и использовании.
В контексте настоящего описания выражение «предел текучести при сжатии» используют для обозначения величины одноосного сжимающего напряжения, достигаемого, когда происходит остаточная деформация ограничителя потока.
В курительных изделиях с фильтром согласно настоящему изобретению ограничитель потока включен в сегмент из фильтрующего материала, образуя часть компонента в виде фильтра курительного изделия. Ограничитель потока имеет размер поперечного сечения, измеренный перпендикулярно продольной оси фильтра, составляющий по меньшей мере 50 процентов от диаметра фильтра. Поскольку ограничитель потока является по существу газонепроницаемым, то он отводит течение основного потока дыма, втягиваемого в фильтр, по направлению к периферии фильтра. На практике, большая часть течения основного потока дыма направлена на протекание вокруг ограничителя потока и сквозь проходное отверстие, имеющее уменьшенную площадь поперечного сечения по сравнению с площадью поперечного сечения фильтра. Таким образом, ограничитель потока создает RTD, приемлемый для потребителя.
Кроме того, ограничитель потока содержит композицию, способствующую разложению фильтрующего материала, например, путем инициирования, облегчения или катализа процессов гидролиза, фотолиза или биоразложения. В частности, композиция может запускать и поддерживать процесс разложения фильтрующего материала при определенных условиях окружающей среды, таких как присутствие воды или влажность выше минимального значения. Следовательно, после выбрасывания фильтра курительного изделия фильтрующий материал (например, ацетат целлюлозы, но без ограничения этим конкретным материалом) разлагается более эффективно и быстро по сравнению с фильтрами без ограничителя потока по настоящему изобретению.
Кроме того, поскольку ограничитель потока изготовлен из водорастворимого или разлагаемого в воде материала, то высвобождение ускоряющего разложение средства преимущественно вызвано воздействием на фильтр встречающихся в природе условий окружающей среды, таких как дождь и подобные, и не требует каких-либо действий, таких как механическое воздействие, со стороны потребителя.
Преимущественно фильтр с ограничителем потока согласно настоящему изобретению легко изготовить, поскольку ограничитель может быть включен непосредственно в фильтрующий (волоконный) материал. Таким образом, можно использовать традиционные способы изготовления, в которых целлюлозный волоконный материал со включенными ограничителями разрезают на сегменты фильтра. В отличие от других известных фильтров, не требуется никакая отдельная стадия вставки ограничителя.
Кроме того, поскольку ограничитель содержит материал, способствующий разложению фильтрующего материала, в одном компоненте в виде фильтра по существу объединены две функции. Таким образом, структура фильтра не является сложной и общий размер фильтра может быть преимущественно ограничен. Кроме того, путем подбора подходящего размера и расположения ограничителя внутри сегмента фильтра можно преимущественно регулировать RTD фильтра и, следовательно, курительного изделия, при этом, в то же время значительно снижая воздействие фильтрующего материала на окружающую среду.
Курительные изделия по настоящему изобретению содержат табачный стержень и компонент в виде фильтра, соединенный с табачным стержнем. Компонент в виде фильтра содержит сегмент фильтра из фильтрующего материала и ограничитель потока, включенный в сегмент фильтра. Сегмент фильтра окружен полосой фицеллы. Фицелла может иметь основной вес менее приблизительно 90 г/м2, предпочтительно менее приблизительно 60 г/м2, более предпочтительно менее приблизительно 40 г/м2. Полоса фицеллы может быть прикреплена к сегменту фильтра с использованием, например, клея.
Фильтрующий материал может содержать любой подходящий материал или материалы. Примеры подходящих материалов включают ацетат целлюлозы, волокна PLA, волокна вискозы, гофрированную бумагу или их комбинацию. В определенных вариантах осуществления настоящего изобретения, вследствие сжатия фильтрующего материала вокруг ограничителя, может быть предпочтительной фильтрующая среда низкой плотности.
Ограничитель предпочтительно изготовлен из материала, являющегося воздухонепроницаемым и несжимаемым. В целом, ограничитель может быть предусмотрен в виде гранулы, при этом ускоряющее разложение средство содержится или распределено в грануле.
В некоторых предпочтительных вариантах осуществления гранулу можно образовывать как полимерную матрицу, изготовленную из водорастворимого материала, а ускоряющее разложение средство можно инкапсулировать и распределять более или менее однородно внутри полимерной матрицы. В альтернативных вариантах осуществления ограничитель может содержать полую гранулу, изготовленную из разлагаемого в воде материала и содержащую ядро, содержащее композицию, способствующую разложению фильтрующего материала.
Водорастворимый материал предпочтительно выбран из группы, состоящей из карбоксиметилцеллюлозы (CMC), этилцеллюлозы, гидроксипропилцеллюлозы (HPC), гидроксипропилметилцеллюлозы (HPMC), метилцеллюлозы, полиэтиленгликоля (PEG), поливинилацетата, поливинилового спирта, крахмала, сахара и их комбинаций. Сахара могут представлять собой глюкозу, сахарозу, лактозу и их комбинации.
В других вариантах осуществления ограничитель предпочтительно содержит гранулу, а композиция, способствующая разложению фильтрующего материала, по меньшей мере частично покрывает гранулу. В этих вариантах осуществления покрытие содержит водорастворимый материал. Предпочтительно, в этих вариантах осуществления покрытие полностью образовано из водорастворимого материала.
Гранула может быть изготовлена из различных материалов. Примеры подходящих материалов включают без ограничения желатин или другие типы гидроколлоидов, альгинат, карбоксиметилцеллюлозу (СМС), целлюлозу, крахмал, полимолочную кислоту, поли(бутиленсукцинат) и его сополимеры, сополимер полибутиленадипата и терефталата и их комбинации.
Предпочтительно, композиция, способствующая разложению фильтрующего материала, содержит по меньшей мере одно из одного или более из питательных веществ, подходящих для поддержки роста микроорганизмов; одного или более соединений, приспособленных для инициирования или поддержания ферментативного или кислотного гидролиза фильтрующего материала; одной или более кислот; одной или более кислых солей и одного или более оснований.
В предпочтительных вариантах осуществления композиция, способствующая разложению фильтрующего материала, содержит одно или более питательных веществ, подходящих для употребления микроорганизмами. Не желая ограничиваться какой-либо теорией, ожидается, что это будет способствовать быстрому разрастанию микроорганизмов после выбрасывания фильтра и когда питательные вещества станут доступными для микроорганизмов, либо за счет лишь присутствия композиции в фильтре, либо при активации механизма высвобождения, как описано выше. В результате растущие микроорганизмы выделяют разлагающие ферменты (например, целлюлазы), кислотные соединения или оба, которые будут инициировать и поддерживать разложение (например, гидролиз) ацетата целлюлозы.
Питательные вещества для микроорганизмов могут включать любой материал, способный поддерживать рост и воспроизводство бактерий, грибков или обоих, которые способны способствовать разложению фильтрующего материала. Применение питательных веществ для микроорганизмов в композиции, способствующей разложению фильтрующего материала, является преимущественным в том, что это способствует быстрому размножению бактерий или грибков так, что скорость разложения фильтрующего материала значительно возрастает.
Кроме того, композиция, способствующая разложению фильтрующего материала, может предпочтительно дополнительно содержать микроорганизмы, выбранные среди:
(a) бактерий, продуцирующих кислоту(кислоты) после употребления питательного вещества, таких как Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium longum, Acetobacterium woodii, Acetobacter aceti (уксуснокислые бактерии) или их комбинаций;
(b) бактерий, непосредственно взаимодействующих с ацетатом целлюлозы, таких как Rhizobium meliloti, Alcaligenes xylosoxidans или их комбинаций;
(c) бактерий, продуцирующих ферменты-целлюлазы, таких как Trichoderma viride, Aspergillus niger, Sporotrichum thermophile, Chaetomium cochliodes или их комбинаций.
В контексте настоящей заявки под «ферментами-целлюлазами» имеются в виду любые из нескольких ферментов, продуцируемых грибками, бактериями и простейшими, которые катализируют гидролиз целлюлозы и разложение некоторых родственных полисахаридов, а именно гидролиз 1,4-бета-D-гликозидных связей в целлюлозе, гемицеллюлозе, лихенине и зерновых бета-D-глюканах. Не желая ограничиваться какой-либо теорией, считается, что целлюлазы расщепляют молекулу целлюлозы на моносахариды («простые сахара»), такие как бета-глюкоза, или более короткие полисахариды и олигосахариды. Под «целлюлазами» в контексте настоящего изобретения также имеются в виду любая встречающаяся в природе смесь или комплекс различных таких ферментов, которые действуют последовательно или синергетически для разложения целлюлозного материала. Примеры включают эндо-1,4-бета-D-глюканазу, карбоксиметилцеллюлазу (CMCase), авицелазу, целлюдекстриназу, целлюлазу A, целлюлозин AP, щелочную целлюлазу, целлюлазу A 3, 9,5 целлюлазу и панцеллазу SS.
В качестве дополнения или альтернативы, композиция, способствующая разложению фильтрующего материала, содержит одно или более соединений, приспособленных для инициирования или поддержки ферментативного или кислотного гидролиза ацетата целлюлозы. Например, композиция, способствующая разложению фильтрующего материала, может содержать вещества, продуцируемые микроорганизмами, такие как разлагающие ферменты или кислотные соединения микробного происхождения. Предпочтительные вещества, продуцируемые микроорганизмами, включают ферменты-целлюлазы, кислоты и основания.
Предпочтительные кислоты включают уксусную, аскорбиновую, аскорбил-2-фосфат, аскорбил-2-сульфат, аспарагиновую (аминоянтарную), коричную лимонную, фолиевую, глутаровую, молочную, яблочную (1-гидроксиянтарную), никотиновую (ниацин), щавелевую, янтарную, винную, борную, хлористоводородную, азотную, фосфорную, серную и их комбинации.
Предпочтительные кислые соли включают соли металлов, где металл выбран из алюминия, калия, натрия или цинка, тогда как анион выбран из группы, состоящей из нитратов, дигидрофосфатов, гидрофосфатов, фосфатов, гидросульфатов, сульфатов и их комбинаций.
Предпочтительные основания включают гидроксиды металлов, оксид кальция (известь), мочевину, буру, метасиликат натрия, гидроксид аммония, карбонат натрия, трехосновный фосфат натрия, гипохлорит натрия, гидрокарбонат натрия (бикарбонат натрия) и их комбинации.
Композиция, способствующая разложению фильтрующего материала, присутствует в количестве по меньшей мере приблизительно 0,05 миллиграмма на миллиграмм суммарного веса сегмента фильтра, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 0,10 миллиграмма на миллиграмм суммарного веса сегмента фильтра, более предпочтительно по меньшей мере приблизительно 0,20 миллиграмма на миллиграмм суммарного веса сегмента фильтра. Выражение «суммарный вес сегмента фильтра» используется для описания общего веса сегмента фильтрующего материала и любого материала, окружающего сегмент из фильтрующего материала в собранном курительном изделии, такого как любая фицелла или ободковая бумага или и то и другое. Поскольку для достижения достаточно высокой скорости разложения достаточна низкая доля ускоряющего разложение средства, механические свойства материала, используемого для формирования ограничителя, преимущественно не изменяются в сколько-нибудь значительной степени.
Предпочтительно, ограничитель окружен со всех сторон фильтрующим материалом. Выражение «окруженный со всех сторон», используется для обозначения того, что ограничитель потока непосредственно прилегает к фильтрующему материалу в направлении выше и ниже по потоку (продольном направлении), и также в поперечном направлении (т. е. гранула не в отдельной полости). Предпочтительно, ограничитель потока включен в фильтрующий материал при изготовлении фильтрующего материала. Следовательно, пористость внутри фильтра вокруг ограничителя по существу однородна и никакие предпочтительные пути с малым перепадом давления не сделаны доступными для основного потока дыма, который поэтому равномерно отклоняется вокруг гранулы. Следовательно, по существу вся доступная внешняя площадь поверхности ограничителя соприкасается с фильтрующим материалом, что является преимущественным в том, что это максимально увеличивает контакт фильтрующего материала с ускоряющим разложение средством, когда последнее активируется.
Ограничитель потока может быть предусмотрен в виде гранулы любой подходящей формы, включая цилиндрическую, призматическую, овоидную, эллипсоидную, сфероидную, коническую или каплевидную форму. Предпочтительно капсула по существу является сферической. Преимуществом сферической формы, прежде всего, является простота изготовления. Кроме того, отсутствует необходимость беспокоиться об ориентации гранулы в фильтрующем материале. В качестве альтернативы, гранула предпочтительно является по существу цилиндрической. Цилиндрическая гранула также легка в изготовлении, например, путем экструзии, и делает ориентацию ограничителя потока в сегменте фильтра относительно простой.
Размер поперечного сечения ограничителя может предпочтительно составлять по меньшей мере 60 процентов, более предпочтительно по меньшей мере 70 процентов, еще более предпочтительно по меньшей мере 80 процентов от диаметра сегмента фильтра. В качестве дополнения или альтернативы, он составляет менее приблизительно 95 процентов, предпочтительно менее приблизительно 90 процентов. Если ограничитель предусмотрен в виде цилиндрической гранулы, то длина гранулы составляет предпочтительно менее приблизительно 90 процентов от длины сегмента фильтра.
Предпочтительно, ограничитель потока образован из биоразлагаемого полимерного материала.
Предпочтительно, ограничитель потока имеет предел текучести при сжатии по меньшей мере приблизительно 8,0 кПа. Значение предела текучести при сжатии можно получить экспериментально посредством стандартизованного испытания ISO 604. В испытании образец (ограничитель потока) сжимают сжимающими пластинами вдоль оси, которая соответствует направлению, вдоль которого к ограничителю прикладывается давление пальцами курильщика, когда курильщик держит курительное изделие. Во время испытания пластины перемещаются при постоянной скорости до тех пор, пока не будет достигнуто заданное значение нагрузки или деформации. Во время процедуры измеряют нагрузку, переносимую образцом (ограничителем потока).
Предпочтительно, ограничитель потока расположен на расстоянии по меньшей мере приблизительно 6 миллиметров от расположенного ниже по потоку конца фильтра. В качестве дополнения или альтернативы, ограничитель потока расположен на расстоянии менее приблизительно 25 миллиметров от расположенного ниже по потоку конца фильтра.
Предпочтительно, ограничитель потока способен создавать RTD по меньшей мере приблизительно 200 миллиметров H2O (приблизительно 1960 Па), предпочтительно по меньшей мере приблизительно 300 миллиметров H2O (приблизительно 2940 Па). В качестве альтернативы или дополнения, гранула способна создавать RTD менее приблизительно 500 миллиметров H2O (приблизительно 4900 Па), предпочтительно менее по меньшей мере приблизительно 400 миллиметров H2O (приблизительно 3920 Па). RTD, генерируемое гранулой, может быть определено как отрицательное давление, которое должно быть приложено в условиях испытания, как определено в ISO 3402, к выходному концу сегмента фильтра, содержащего гранулу, для поддержания равномерного объемного потока воздуха 17,5 миллилитров/секунду через сегмент фильтра без блокировки какой-либо вентиляции.
Табачный стержень, как правило, содержит наполнитель из табака, окруженный бумажной оберткой. Более подробно, табачный стержень может содержать любой подходящий тип или типы табачного материала или заменителя табака в любой подходящей форме. Предпочтительно, табачный стержень включает табак трубоогневой сушки, табак Берли, табак Мэриленд, табак восточного типа, редкие виды табака, специальные виды табака или любое их сочетание. Предпочтительно, табак предусмотрен в виде табачного слоя, обработанных табачных материалов, таких как объемно расширенный или вспушенный табак, обработанных табачных стеблей, таких как порезанные и раскатанные или порезанные и вспушенные стебли, восстановленных табачных материалов, их смесей и т. п. В предпочтительных вариантах осуществления табак находится в виде резанного наполнителя, то есть, в виде кусков или полос, порезанных на отрезки шириной в диапазоне от приблизительно 2,5 миллиметра до приблизительно 1,2 миллиметра или даже приблизительно 0,6 миллиметра.
Плотность упаковки табака табачного стержня может составлять по меньшей мере приблизительно 200 миллиграммов/кубический сантиметр. Предпочтительно, плотность упаковки табака табачного стержня составляет по меньшей мере приблизительно 220 миллиграмм/кубический сантиметр. Более предпочтительно, плотность упаковки табака табачного стержня составляет по меньшей мере приблизительно 240 миллиграмм/кубический сантиметр. В качестве дополнения или альтернативы, плотность упаковки табака табачного стержня может составлять менее приблизительно 620 миллиграммов/кубический сантиметр. Предпочтительно, плотность упаковки табака табачного стержня составляет менее приблизительно 600 миллиграммов/кубический сантиметр. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления плотность упаковки табака табачного стержня составляет от приблизительно 400 миллиграммов/кубический сантиметр до приблизительно 550 миллиграммов/кубический сантиметр.
Для соединения компонента в виде фильтра и табачного стержня курительное изделие может содержать полосу ободковой обертки, окружающую фильтр и по меньшей мере часть табачного стержня. Ободковая обертка может содержать бумагу, имеющую основной вес менее приблизительно 70 грамм на квадратный метр, предпочтительно менее приблизительно 50 грамм на квадратный метр. Ободковая обертка предпочтительно имеет основной вес более приблизительно 20 грамм на квадратный метр. Таким образом, ободковая обертка может обеспечивать дополнительную прочность и структурную жесткость фильтра и снизить вероятность деформации наружной поверхности фильтра в месте, где расположен ограничитель потока в компоненте в виде фильтра.
Предпочтительно, ободковая обертка может включать зону вентиляции, содержащую перфорационные отверстия через ободковую обертку и лежащую ниже фицеллу и позволяющую окружающему воздуху втягиваться в компонент в виде фильтра. Предпочтительно, зона вентиляции содержит по меньшей мере один кольцевой ряд перфорационных отверстий, проходящих через ободковую бумагу и лежащую ниже фицеллу. В некоторых вариантах осуществления зона вентиляции может содержать два кольцевых ряда перфорационных отверстий, проходящих через ободковую бумагу и лежащую ниже фицеллу.
Вентиляция вместе с ограничителем потока преимущественно способствует обеспечению необходимого уровня RTD. Кроме того, обеспечение фильтра, содержащего ограничитель потока согласно настоящему изобретению в комбинации с зоной вентиляции позволяет изготавливать хорошо вентилируемые курительные изделия, в которых соотношение монооксида углерода к смоле в основном потоке дыма преимущественно поддерживается на приемлемом значении.
Ободковая обертка может представлять собой стандартную предварительно перфорированную ободковую обертку. В качестве альтернативы ободковая обертка может быть перфорирована (например, с помощью лазера) во время процесса изготовления в соответствии с необходимыми количеством, размером и положением перфорационных отверстий. Предпочтительно, каждый кольцевой ряд перфорационных отверстий содержит от 8 до 30 перфорационных отверстий.
Предпочтительно, зона вентиляции расположена ниже по потоку от ограничителя потока таким образом, что вентиляционный воздух вводиться в сегмент фильтра в месте ниже по потоку от ограничителя потока. Предпочтительно, по меньшей мере один кольцевой ряд перфорационных отверстий расположен на расстоянии по меньшей мере приблизительно 1 миллиметр ниже по потоку от центра ограничителя потока. Более предпочтительно, по меньшей мере один кольцевой ряд перфорационных отверстий расположен на расстоянии по меньшей мере приблизительно 3 миллиметра ниже по потоку от центра ограничителя потока.
Предпочтительно, зона вентиляции расположена на расстоянии по меньшей мере приблизительно 2 миллиметра выше по потоку от конца фильтра, подносимого ко рту. Более предпочтительно, зона вентиляции расположена на расстоянии по меньшей мере приблизительно 5 миллиметров выше по потоку от конца фильтра, подносимого ко рту. Это преимущественно снижает вероятность того, что пользователь заблокирует зону вентиляции во время удерживания курительного изделия его или ее губами. Предпочтительно, зона вентиляции расположена на расстоянии по меньшей мере приблизительно 10 миллиметра выше по потоку от конца фильтра, подносимого ко рту.
В качестве дополнения или альтернативы, зона вентиляции предпочтительно расположена на расстоянии менее приблизительно 20 миллиметров выше по потоку от конца фильтра, подносимого ко рту. Более предпочтительно, зона вентиляции предпочтительно расположена на расстоянии менее приблизительно 15 миллиметров выше по потоку от конца фильтра, подносимого ко рту. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления зона вентиляции предпочтительно расположена на расстоянии от приблизительно 2 миллиметра до приблизительно 20 миллиметров выше по потоку от конца фильтра, подносимого ко рту. В некоторых более предпочтительных вариантах осуществления зона вентиляции предпочтительно расположена на расстоянии от приблизительно 10 миллиметров до приблизительно 15 миллиметров выше по потоку от конца фильтра, подносимого ко рту. Это обеспечивает соответствующую длину полой трубки для смешивания вентиляционного воздуха и основного потока дыма, прежде чем они достигнут конца курительного изделия, подносимого ко рту.
Курительное изделие, описанное выше, может быть собрано с использованием стандартного производственного оборудования. Ограничитель потока можно изготавливать вне производственной линии и вставлять в волоконный материал для образования сегмента фильтра. Другие части курительного изделия, такие как табачный стержень, можно изготавливать в соответствии со стандартными способами с использованием стандартного производственного оборудования.
Настоящее изобретение будет дополнительно описано исключительно в качестве примера со ссылками на прилагаемые графические материалы, в которых:
на фиг. 1 проиллюстрирован вид сбоку в разрезе курительного изделия в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг. 2 проиллюстрирован столбчатый график изменения веса со временем для образцов первого варианта осуществления (пример 1) фильтров для курительных изделий согласно настоящему изобретению по сравнению с фильтрами согласно предыдущему уровню техники;
на фиг. 3 проиллюстрирован столбчатый график изменения объема со временем для образцов первого варианта осуществления (пример 1) фильтров для курительных изделий согласно настоящему изобретению по сравнению с фильтрами согласно предыдущему уровню техники;
на фиг. 4 проиллюстрирован столбчатый график изменения веса со временем для образцов второго варианта осуществления (пример 2) фильтров для курительных изделий согласно настоящему изобретению и
на фиг. 5 проиллюстрирован столбчатый график изменения объема со временем для образцов второго варианта осуществления (пример 2) фильтров для курительных изделий согласно настоящему изобретению.
На фиг. 1 показано курительное изделие 10 в соответствии с настоящим изобретением. Курительное изделие 10 содержит стержень 12 наполнителя из резаного табака, окруженный оберткой 13. Табачный стержень 12 соединен с одного конца с выровненным по оси компонентом в виде фильтра 14. Полоса ободковой бумаги 16 окружает фильтр 14 и часть обернутого стержня 12 из табака для соединения компонента в виде фильтра и табачного стержня.
Компонент в виде фильтра 14 содержит сегмент 18 фильтра из фильтрующего материала, окруженный фицеллой 20 и характеризующийся диаметром DF, измеренным перпендикулярно продольному направлению компонента в виде фильтра 14. Кроме того, компонент в виде фильтра 14 содержит ограничитель 22 потока, включенный в сегмент фильтра. В частности, ограничитель 22 потока окружен со всех сторон фильтрующим материалом. Ряд вентиляционных перфорационных отверстий 24, проходящих через ободковую бумагу 16, предусмотрен в месте ниже по потоку ограничителя 22 потока.
В варианте осуществления на фиг. 1 ограничитель 22 потока предусмотрен в виде по существу сферической гранулы, характеризующейся диаметром DR. Диаметр DR составляет приблизительно 80 процентов от диаметра DF сегмента 18 фильтра.
Ограничитель потока содержит композицию, способствующую разложению фильтрующего материала. На практике ограничитель потока используют как камеру для включения веществ, которые будут способствовать биоразложению ацетата целлюлозы в соответствии с одним из механизмов, описанных выше.
ПРИМЕРЫ
Разлагаемость фильтров курительных изделий согласно настоящему изобретению оценивали в соответствии с протоколом испытаний CORESTA для оценки разложения сигаретных окурков в естественных условиях, как описано в Deutsch, Lance J - Cigarette Butt Degradability Task Force. Final Report - August, 2000 - CORESTA - http://legacy.library.ucsf.edu/tid/qtg33a00.
Более подробно, несколько по существу идентичных образцов сигаретного окурка помещали на открытом воздухе в две отдельные металлические клетки с 6 отделениями, расположенные на бетоне и на почве, соответственно. Для целей протокола, сигаретный окурок определяли как фильтр с его фицеллой плюс ободковая обертка. В каждом отделении размещали 10 образцов, и каждое отделение снабжали меткой для идентификации типа образца. Образцы подвергали воздействию погодных условий на протяжении 6 месяцев. Погодные условия, т.е. солнечное облучение, ветер, осадки, влажность и температуру отслеживали и записывали на всем протяжении испытаний. Образцы исследовали в начале испытания. Образцы собирали и исследовали в заданные интервалы времени, через 1, 3 и 6 месяцев воздействия погодных условий. В частности, измеряли вес и общий объем образцов с целью оценки разложения целлюлозы со временем. Кроме того, проводили визуальные сравнения образцов.
Сравнительный пример
В качестве эталона, на разложение целлюлозы испытывали образцы окурков от сигарет Marlboro Gold®. Эти фильтры содержат традиционный сегмент из ацетата целлюлозы и не содержат средства, способного способствовать разложению целлюлозы.
Пример 1
Первый набор сигаретных окурков в соответствии с настоящим изобретением получали путем включения в сегмент из ацетата целлюлозы, окруженный бумажной оберткой и ободковой бумагой, гранулы ограничителя, содержащей лимонную кислоту в качестве средства, способного способствовать разложению целлюлозы. За единственным исключением гранулы ограничителя, использовали те же материалы, что и содержащиеся в окурках сигарет Marlboro Gold®. Каждый мундштук содержал гранулу ограничителя с ядром, содержащим 70 процентов по весу лимонной кислоты и 30 процентов по весу микрокристаллической целлюлозы, и покрытым этилцеллюлозой. Покрытие из этилцеллюлозы составляло 15 процентов от общего веса гранулы. Таким образом, общий состав гранулы представлял собой 59,5 процента лимонной кислоты, 25,5 процента микрокристаллической целлюлозы и 15 процентов по весу этилцеллюлозы. Общий вес ограничителя составлял приблизительно 45 мг. Общий вес сигаретного окурка, за исключением ограничителя, составлял приблизительно 202 мг. Таким образом, композиция, способствующая разложению фильтрующего материала, составляла приблизительно 0,22 мг на мг общего веса фильтрующего сегмента. Образцы, полученные в соответствии с примером 1, помещали в две отдельные металлические клетки с 6 отделениями, расположенные на бетоне и на почве соответственно. В каждом отделении помещали 10 образцов. Образцы подвергали воздействию погодных условий на протяжении 6 месяцев с января по июнь 2014 года (испытания проводили в г. Гент, Бельгия).
Пример 2
Второй набор сигаретных окурков в соответствии с настоящим изобретением получали путем включения в сегмент из ацетата целлюлозы, окруженный бумажной оберткой и ободковой бумагой, гранулы ограничителя, содержащей бисульфат натрия в качестве средства, способного способствовать разложению целлюлозы. За единственным исключением гранулы ограничителя, использовали те же материалы, что и содержащиеся в окурках сигарет Marlboro Gold®. Каждый мундштук содержал гранулу ограничителя с ядром, содержащим 80 процентов по весу бисульфата натрия и 20 процентов по весу микрокристаллической целлюлозы, и покрытым этилцеллюлозой. Покрытие из этилцеллюлозы составляло 15 процентов от общего веса ядра гранулы. Таким образом, общий состав гранулы представлял собой 68 процентов по весу лимонной кислоты, 17 процентов по весу микрокристаллической целлюлозы и 15 процентов по весу этилцеллюлозы. Общий вес ограничителя составлял приблизительно 26 мг. Общий вес сигаретного окурка, за исключением ограничителя, составлял приблизительно 202 мг. Таким образом, композиция, способствующая разложению фильтрующего материала, составляла приблизительно 0,13 мг на мг общего веса сегмента фильтра. Образцы, полученные в соответствии с примером 2, помещали в две отдельные металлические клетки с 6 отделениями, расположенные на бетоне и на почве соответственно. В каждом отделении помещали 10 образцов. Образцы подвергали воздействию погодных условий на протяжении 6 месяцев с февраля по июль 2014 года (испытания проводили в г. Гент, Бельгия).
Измерения веса
На фиг. 2 и 4 проиллюстрировано, с помощью столбчатых графиков, изменение веса со временем, измеренное для сигаретных окурков из примеров 1 и 2 и сравнительного примера.
Как можно видеть из фиг. 2, уменьшение веса для сигаретных окурков из примера 1 всегда больше, чем уменьшение веса для эталонных сигаретных окурков из сравнительного примера. В частности, для сигаретных окурков из примера 1, выдержанных на почве, через 6 месяцев было измерено уменьшение веса приблизительно на 40 процентов, тогда как для сигаретных окурков из сравнительного примера, выдержанных на почве, было измерено уменьшение веса менее чем на 20 процентов. Относительно образцов, выдержанных на бетоне, для сигаретных окурков из примера 1 через 6 месяцев было измерено уменьшение веса более чем на 20 процентов, тогда как для сигаретных окурков из сравнительного примера обнаружено, что уменьшение веса составляло немного менее 10 процентов. Таким образом, по-видимому экспериментальные данные показывают, что в целом скорость разложения ацетата целлюлозы примерно удвоилась для сигаретных окурков из примера 1.
Что касается фильтров из примера 2, как можно заключить из фиг. 4, уменьшение веса также систематически больше, чем уменьшение веса, измеренное для эталонных сигаретных окурков из сравнительного примера, хотя эффект менее выражен, чем для сигаретных окурков из примера 1.
Измерения объема
На фиг. 3 и 5 проиллюстрировано, с помощью столбчатых графиков, изменение веса со временем, измеренное для сигаретных окурков из примеров 1 и 2 и сравнительного примера.
Как можно видеть из фиг. 3, уменьшение объема для сигаретных окурков из примера 1 всегда больше, чем уменьшение веса для эталонных сигаретных окурков из сравнительного примера. В частности, для сигаретных окурков из примера 1, выдержанных на почве, через 6 месяцев было измерено уменьшение объема приблизительно на 20 процентов, тогда как для сигаретных окурков из сравнительного примера, выдержанных на почве, было измерено уменьшение веса приблизительно на 8 процентов. Относительно образцов, выдержанных на бетоне, для сигаретных окурков из примера 1 через 6 месяцев было измерено уменьшение веса приблизительно на 5 процентов, тогда как для сигаретных окурков из сравнительного примера обнаружено, что уменьшение объема составляло лишь приблизительно 2 процента. Таким образом, по-видимому экспериментальные данные подтверждают, что в целом скорость разложения ацетата целлюлозы примерно удвоилась для сигаретных окурков из примера 1.
Что касается сигаретных окурков из примера 2 (с сильнодействующим реагентом), как можно заключить из фиг. 5, уменьшение объема также систематически больше, чем уменьшение объема, измеренное для эталонных сигаретных окурков из сравнительного примера, хотя эффект менее выражен, чем для сигаретных окурков из примера 1.
1. Курительное изделие, содержащее табачный стержень и фильтровальный компонент, при этом фильтровальный компонент содержит:
фильтровальный сегмент из фильтрующего материала, имеющий диаметр, измеренный перпендикулярно продольному направлению фильтра; и
ограничитель потока, заключенный в фильтровальном сегменте;
при этом по меньшей мере один размер поперечного сечения ограничителя потока, измеренный в поперечном направлении фильтровального сегмента, составляет по меньшей мере приблизительно 50 процентов от диаметра фильтровального сегмента;
при этом ограничитель потока выполнен из воздухонепроницаемого, несжимаемого и водорастворимого или разлагаемого в воде материала, и
при этом ограничитель потока содержит композицию, способствующую разложению фильтрующего материала,
при этом ограничитель потока содержит гранулу, при этом композиция, способствующая разложению фильтрующего материала, по меньшей мере частично покрывает гранулу.
2. Изделие по п.1, где композиция, способствующая разложению фильтрующего материала, содержит по меньшей мере одно из:
одного или более питательных веществ, подходящих для поддержки роста микроорганизмов;
одного или более соединений, способных инициировать или поддерживать ферментативный или кислотный гидролиз фильтрующего материала;
одной или более кислот;
одной или более кислых солей и
одного или более оснований.
3. Изделие по п.2, где одна или более кислот выбраны из группы, состоящей из уксусной, аскорбиновой, аскорбил-2-фосфата, аскорбил-2-сульфата, аспарагиновой (аминоянтарной), коричной, лимонной, фолиевой, глутаровой, молочной, яблочной (1-гидроксиянтарной), никотиновой (ниацина), щавелевой, янтарной, винной, борной, хлористоводородной, азотной, фосфорной, серной кислот и их комбинаций; или одна или более кислых солей выбраны из группы, состоящей из солей металлов, где металл выбран из алюминия, калия, натрия или цинка, тогда как анион выбран из группы, состоящей из нитратов, дигидрофосфатов, гидрофосфатов, фосфатов, гидросульфатов, сульфатов и их комбинаций; или одно, или более оснований выбраны из группы, состоящей из гидроксидов металлов, оксида кальция (извести), мочевины, буры, метасиликата натрия, гидроксида аммония, карбоната натрия, трехосновного фосфата натрия, гипохлорита натрия, гидрокарбоната натрия (бикарбоната натрия) и их комбинаций.
4. Изделие по п.1, где ограничитель потока окружен со всех сторон фильтрующим материалом.
5. Изделие по п.1, где ограничитель потока обеспечен в виде по существу сферической гранулы, и по меньшей мере один размер поперечного сечения гранулы, измеренный в поперечном направлении фильтра, представляет собой диаметр по существу сферической гранулы.
6. Изделие по п.1, где ограничитель потока обеспечен в виде по существу цилиндрической гранулы, и по меньшей мере один размер поперечного сечения гранулы, измеренный перпендикулярно продольному направлению фильтра, представляет собой диаметр по существу цилиндрической гранулы.
7. Изделие по п.5, где цилиндрическая гранула имеет длину менее приблизительно 90 процентов от длины фильтровального сегмента.
8. Изделие по п.1, где ограничитель потока имеет предел текучести при сжатии более приблизительно 8,0 кПа.
9. Изделие по п.1, где ограничитель потока расположен на расстоянии по меньшей мере приблизительно 6 миллиметров от расположенного ниже по потоку конца фильтра.
10. Изделие по п.1, содержащее ободковый материал, соединяющий табачный стержень и фильтр;
при этом ободковый материал содержит зону вентиляции, содержащую перфорационные отверстия, проходящие через ободковый материал.
11. Изделие по п.10, где зона вентиляции содержит по меньшей мере один кольцевой ряд перфорационных отверстий, расположенных на расстоянии по меньшей мере приблизительно 1 миллиметр ниже по потоку от центра ограничителя потока.
