Курительное изделие с комбинированной регулировкой эффективности вентиляции и фильтрации
Настоящее изобретение относится к курительному изделию (10), содержащему табачный стержень (12) и фильтр, причем фильтр содержит блок (14) фильтра, содержащий первый сегмент (16) фильтрующего материала; второй сегмент, содержащий трубчатый элемент (18) фильтрующего материала выше по потоку относительно первого сегмента (16). Трубчатый элемент (18) имеет наружный диаметр (D2) и внутренний диаметр (D1). Внутренняя поверхность трубчатого элемента (18) является по существу воздухонепроницаемой. Второй сегмент дополнительно содержит хрупкий или необратимо сжимаемый ограничитель (24) потока, расположенный в трубчатом элементе (18). Когда ограничитель (24) потока находится по существу в неразрушенном или несжатом состоянии, блок (14) фильтра имеет первое RTD. Когда ограничитель (24) потока разрушен или сжат, блок (14) фильтра имеет второе RTD, причем второе RTD меньше первого RTD. Изобретение позволяет облегчить потребителю выбор одного или другого режима курения, эффективно регулировать доставку TAR, а также RTD курительного изделия. 14 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл.
Настоящее изобретение относится к курительному изделию, содержащему табачный стержень и фильтр.
Сгораемые курительные изделия, такие как сигареты, обычно содержат измельченный табак (обычно в форме резаного наполнителя), окруженный бумажной оберткой с образованием цилиндрического табачного стержня, и цилиндрический фильтр, выровненный по оси с обернутым табачным стержнем и упирающийся в него в конфигурации «торец к торцу». Цилиндрический фильтр обычно содержит фильтрующий материал, окруженный бумажной фицеллой. Традиционно, обернутый табачный стержень и фильтр соединены полосой ободковой бумаги. Для использования сигареты потребитель поджигает один ее конец, и стержень измельченного табака начинает гореть. Затем потребитель получает вдыхаемый дым, затягиваясь на противоположном конце (конце, подносимом ко рту, или конце с фильтром) сигареты.
В уровне техники был также предложен ряд курительных изделий, в которых табак нагревают, а не сжигают. В нагреваемых курительных изделиях аэрозоль генерируется в результате нагрева субстрата, генерирующего аэрозоль, такого как табак. Известные нагреваемые курительные изделия включают, например, курительные изделия, в которых аэрозоль генерируется путем электрического нагрева или путем передачи тепла от горючего тепловыделяющего элемента или источника тепла на субстрат, образующий аэрозоль. Во время курения летучие соединения высвобождаются из субстрата, образующего аэрозоль, путем передачи тепла от источника тепла и захватываются воздухом, втягиваемым через курительное изделие. По мере охлаждения высвобожденных соединений они конденсируются с образованием аэрозоля, который вдыхается потребителем. Известны также курительные изделия, в которых никотиносодержащий аэрозоль генерируется из табачного материала, табачного экстракта или другого источника никотина без сгорания и, в некоторых случаях, без нагрева, например, в результате химической реакции.
Известно предоставление курительных изделий со средствами регулировки уровня вентиляции путем изменения степени открывания одного или нескольких проходов для потока воздуха, приспособленных для впуска воздуха в фильтр. Например, известно предоставление курительного изделия, содержащего фильтр, в котором штранг фильтрующего материала окружен двумя перекрывающими обертками, при этом наружная обертка выполнена с возможностью перемещения относительно внутренней обертки. По меньшей мере часть внутренней обертки является воздухопроницаемой, или окно образовано во внутренней обертке так, чтобы образовывать проход для воздуха, протекающего через внутреннюю обертку. Наружная обертка выполнена с возможностью перемещения между первым положением, где наружная обертка закрывает проницаемую часть или окно во внутренней обертке (то есть, где ограничен проход для потока воздуха), и вторым положением, где проницаемая часть или окно во внутренней обертке являются по меньшей мере частично открытыми (то есть, где окружающий воздух может быть впущен в штранг фильтрующего материала через проход для потока воздуха).
Регулировка вентиляции зависит от изменения доставки определенных продуктов сгорания, таких как общее количество твердых частиц (TPM), TAR и монооксид углерода, поскольку, за счет впускания в фильтр большего количества атмосферного воздуха, вдыхаемый дым, втягиваемый потребителем, может быть разбавлен в большей степени. Однако более высокие уровни вентиляции обычно связаны со значительно более низкими уровнями сопротивления втягиванию (RTD), которые могут быть нежелательными для потребителя.
Ограничители потока были предусмотрены в курительных изделиях для компенсации низкого RTD. Элементы ограничителя потока могут, например, быть вставлены в штранг или трубку из фильтрующего материала. Кроме того, сегменты фильтра, включающие элемент ограничителя потока, могут быть объединены с другими сегментами фильтра, которые могут необязательно включать другие добавки, такие как сорбенты или ароматизаторы. Это можно применять как к сгораемым курительным изделиям, так и к курительным изделиям, в которых табак нагревается.
Сохраняется необходимость в улучшении характеристик и функций курительного изделия с фильтром с тем, чтобы улучшить потребительские свойства и способствовать индивидуальному восприятию пользователя. В частности, было бы желательно предоставить новое и улучшенное курительное изделие с фильтром, так чтобы потребитель мог выборочно регулировать вкус, который частично определяется доставкой определенных продуктов сгорания, таких как TAR. В частности, было бы желательно обеспечить одно такое курительное изделие с фильтром, где одна такая регулировка достигается без изменения степени открывания любых проходов для потока воздуха, приспособленных для впуска окружающего воздуха в фильтр. Дополнительно, было бы желательно обеспечить одно такое курительное изделие с фильтром, простое в изготовлении, не требующее никаких значительных модификаций существующего оборудования.
Согласно настоящему изобретению предоставлено курительное изделие, содержащее табачный стержень и фильтр, содержащий блок фильтра. Блок фильтра содержит первый сегмент фильтрующего материала и второй сегмент, содержащий трубчатый элемент фильтрующего материала выше по потоку относительно первого сегмента, причем трубчатый элемент имеет наружный диаметр (D2) и внутренний диаметр (D1). Внутренняя поверхность трубчатого элемента является по существу воздухонепроницаемой. Кроме того, второй сегмент содержит хрупкий или необратимо сжимаемый ограничитель потока, расположенный внутри трубчатого элемента, причем ограничитель потока является разрушаемым или необратимо деформируемым при приложении нагрузки на фильтр. Когда ограничитель потока находится по существу в неразрушенном состоянии, блок фильтра имеет первое RTD. Когда ограничитель потока разрушен, блок фильтра имеет второе RTD, при этом второе RTD меньше первого RTD. В отличие от известных курительных изделий с фильтром, в соответствие с настоящим изобретением фильтр содержит блок фильтра, содержащий первый сегмент фильтрующего материала, и второй сегмент, содержащий трубчатый элемент фильтрующего материала выше по потоку относительно первого сегмента, при этом внутренняя поверхность трубчатого элемента является по существу воздухонепроницаемой. Кроме того, второй сегмент содержит хрупкий ограничитель потока в полости, образованной внутри трубчатым элементом, так что потребитель может разрушить ограничитель потока путем приложения нагрузки, например, сжимающей нагрузки, на фильтр.
Находясь в целом состоянии, ограничитель потока закрывает по меньшей мере частично канал, образованный внутри трубчатым элементом. Как будет описано более подробно ниже, площадь поперечного сечения ограничителя потока в его самом широком месте может, например, составлять по меньшей мере 70 процентов от теоретически свободного поперечного сечения трубчатого элемента. Поскольку ограничитель потока является по существу газонепроницаемым, то поток вдыхаемого дыма, втягиваемого в фильтр от табачного стержня, отклоняется в основном с течением через периферию трубчатого элемента. Соответственно, при таких условиях блок фильтра имеет первое RTD, которое соответствует комбинации RTD второго сегмента и RTD первого сегмента. Второй сегмент имеет RTD, которое представляет собой комбинацию RTD периферийного фильтрующего материала в трубчатом элементе и RTD по меньшей мере частично закрытого канала, которые эффективно расположены параллельно.
Кроме того, если курительное изделие содержит зону вентиляции, расположенную вдоль первого сегмента и, следовательно, ниже по потоку относительно ограничителя потока, то более высокое падение давления на трубчатом элементе приводит к тому, что большее количество вентиляционного воздуха втягивается ниже по потоку относительно трубчатого элемента и в направлении рта потребителя. Таким образом, потребителю предоставляется первая конфигурация курительного изделия, сочетающая высокие значения RTD и высокую вентиляцию.
Когда потребитель прикладывает достаточно большую нагрузку на фильтр, ограничитель потока разрушается на меньшие фрагменты или необратимо сжимается, так что по меньшей мере часть поперечного сечения трубчатого элемента, предварительно закрытая неразрушенным или несжатым ограничителем потока, становится свободной для протекания через нее дыма. Таким образом, поступающий вдыхаемый дым будет, большей частью, протекать по трубчатому элементу через его центральный канал для достижения первого сегмента. В отличие от этого, фракция поступающего вдыхаемого дыма, эффективно протекающая через периферийный фильтрующий материал трубчатого элемента, образующего второй сегмент блока фильтра, по существу уменьшена. Следовательно, блок фильтра имеет второе, сниженное RTD, которое соответствует по существу только RTD первого сегмента фильтрующего материала, RTD второго сегмента было уменьшено до незначительного значения.
Кроме того, при таких условиях, если курительное изделие содержит зону вентиляции, расположенную вдоль первого сегмента, сниженное падение давления на трубчатом элементе приводит к тому, что уменьшенное количество вентиляционного воздуха втягивается в фильтр и в направлении рта потребителя. Соответственно, потребителю предоставляется вторая конфигурация курительного изделия, связанная с низкими значениями RTD и низкой вентиляцией.
Курительные изделия в соответствии с настоящим изобретением облегчают потребителю выбор одного или другого режима курения, так что потребитель может эффективно регулировать доставку TAR (поскольку она подвергается воздействию вентиляции), а также RTD курительного изделия. Это предпочтительно достигается без необходимости потребителю точно перемещать и регулировать положение перемещаемых элементов курительного изделия, как в случае с вариантами осуществления, известными в уровне техники.
В целом, уровни доставки TAR до 5 миллиграммов в уровне техники рассматриваются как «низкие», тогда как уровни доставки TAR свыше 5 миллиграммов обычно можно расценивать как «высокие». В курительном изделии в соответствии с настоящим изобретением, когда ограничитель потока находится в неразрушенном или несжатом состоянии, уровни доставки TAR будут обычно ниже, чем когда ограничитель потока разрушен или необратимо сжат. Следовательно, в контексте настоящего описания конфигурация, в которой ограничитель потока не разрушен или не сжат, может иногда описываться как «конфигурация с низким уровнем доставки TAR», тогда как конфигурацию, в которой ограничитель потока разрушен или необратимо сжат, можно расценивать как «конфигурацию с высоким уровнем доставки TAR». Однако в этом контексте термины «высокий уровень доставки TAR» и «низкий уровень доставки TAR» не должны подразумевать также пороговое значение 5 миллиграммов, упомянутое выше, а скорее указывать на разницу в доставке TAR между двумя конфигурациями. Следовательно, в некоторых вариантах осуществления курительные изделия согласно настоящему изобретению могут иметь уровни доставки TAR ниже 5 миллиграммов (то есть, уровни доставки TAR, которые в известном уровне техники имели бы общую маркировку «низкие») в обеих конфигурациях. В других вариантах осуществления курительные изделия согласно настоящему изобретению могут иметь уровни доставки TAR выше 5 миллиграммов (то есть, уровни доставки TAR, которые в известном уровне техники имели бы общую маркировку «высокие») в обеих конфигурациях.
Приложение небольшой сжимающей нагрузки на фильтр является достаточным, чтобы потребитель получил желаемую конфигурацию. Кроме того, потребитель может выбрать разрушить ограничитель до поджигания курительного изделия или в любой другой момент во время курения, что обеспечивает дополнительную персонализацию курительного изделия, характеристики которого могут быть легко адаптированы под предпочтения потребителя.
Кроме того, курительные изделия согласно настоящему изобретению просты в изготовлении и не требуют каких-либо существенных модификаций имеющегося оборудования.
В данном документе термины «расположенный выше по потоку» и «расположенный ниже по потоку» используются для описания относительных положений элементов фильтра или курительного изделия относительно направления потока вдыхаемого дыма при его втягивании от зажженного конца курительного изделия через фильтр.
В контексте данного документа термин «продольный» используется для описания направления между расположенным ниже по потоку или ближним концом и противоположным расположенным выше по потоку или дальним концом, и термин «поперечный» используется для описания направления, перпендикулярного продольному направлению.
Термин «хрупкий» используется по всему описанию для описания материала или компонента, который способен разрушиться на несколько меньших фрагментов при приложении нагрузки, например, сжимающей нагрузки, в отличие от других материалов и компонентов, которые приспособлены для деформации эластичным образом и сохраняют свою связность как отдельные объекты. В качестве примера, хрупкий ограничитель потока может быть обеспечен в качестве хрупкой мембраны, проходящей через по меньшей мере часть свободного сечения трубчатого элемента. В качестве альтернативы, хрупкий ограничитель потока может быть разрушаемой капсулой без аромата. Одна такая капсула не содержит никакой полезной нагрузки или добавок, способных изменять вкус вдыхаемого дыма, но она может содержать воздух. В качестве еще одной альтернативы, хрупкий ограничитель потока может быть обеспечен как хрупкое скопление меньших частиц, связанных вместе с помощью связующего. Путем регулирования параметров, таких как размер меньших частиц, или характеристики и количество связующего, или их комбинации, возможно адаптировать сопротивление сжатию одного такого ограничителя потока, а также обеспечить разрушение ограничителя потока на достаточно маленькие частицы, чтобы их влияние на RTD второго сегмента блока фильтра было незначительным.
Термин «сжимаемый» используется по всему описанию для описания материала или компонента, который способен необратимо сжиматься при приложении нагрузки, такой как сжимающая нагрузка, в отличие от других материалов и компонентов, которые приспособлены к деформации эластическим образом и восстановлению своей изначальной формы и размера. В качестве примера, сжимаемый ограничитель потока может быть изготовлен из открытой или закрытой ячейки, хрупкого, неэластичного вспененного материала, который не обладает эффектом памяти формы и поэтому при сжатии необратимо сжимается. В качестве еще одной альтернативы, сжимаемый ограничитель потока может быть изготовлен из необратимо деформируемого материала типа воска или герметикоподобного полимерного материала. В контексте данного документа термин «сопротивление втягиванию» (RTD) относится к давлению, требующемуся для принудительного прохождения воздуха по всей длине испытуемого объекта со скоростью 17,5 миллиметров/секунду при температуре 22 градуса по Цельсию и давлении 101 кПа (760 торр). Как правило, оно выражается в миллиметрах водяного столба (мм вод. ст.) и измеряется в соответствии с ISO 6565:2011.
Термин «уровень вентиляции» относится к процентному содержанию по объему воздуха, включенного в дым, доставляемый потребителю от конца, подносимого ко рту, фильтра с полностью открытой вентиляцией. Уровень вентиляции, достигаемый вентиляционными элементами, может быть определен с использованием способа испытания по ISO 9512:2002.
Выражение «площадь поперечного сечения объекта (такого как ограничитель потока) в его самом широком месте» относится к максимальной площади поперечного сечения объекта, как измерено в плоскости, поперечной продольному направлению фильтра или курительного изделия. В качестве примера, для объекта овальной формы или эллипсоидной формы, расположенного с большой осью (A), проходящей по существу параллельно продольной оси фильтра, поперечное сечение будет иметь в целом эллиптическую форму и, в самом широком месте объекта, площадь S=π·B·C, где B и C - длины малых осей эллипсоида. Если ограничитель потока представляет собой сферу, имеющую радиус R, площадь S поперечного сечения ограничителя потока в его самой широкой части будет по существу составлять S=π·R2.
Выражение «теоретически свободное поперечное сечение трубчатого элемента» относится к внутреннему поперечному сечению трубчатого элемента, которое все было бы доступно для газового потока, если бы в трубчатом элементе не присутствовал целый или разбитый на фрагменты ограничитель. Следовательно, если трубчатый элемент имеет внутренний диаметр D1, то теоретически свободное поперечное сечение трубчатого элемента является по существу равным π/4·(D12). В данном документе термин «газопроницаемость» используется 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. Термины «воздухонепроницаемый» и «газонепроницаемый» используются для описания материала, не позволяющего проходить текучим средам, в частности, воздуху и дыму, через пустоты или поры в материале. Если ограничитель потока содержит материал, непроницаемый для воздуха и дыма, воздух и дым, втягиваемые через фильтр, вынуждены протекать через уменьшенное поперечное сечение фильтрующего материала. Таким образом, ограничитель потока уменьшает площадь проницаемого поперечного сечения фильтра.
Термин «предел прочности при сжатии» используется по всему описанию для описания способности материала или компонента, используемого в курительном изделии выдерживать нагрузки, способные уменьшить размер. Другими словами, «предел прочности при сжатии» сопротивляется сжатию. По определению предельная прочность на сжатие материала или компонента заключается в том, что значение одноосного сжимающего напряжения достигается, когда материал или компонент полностью не работает. Прочность на сжатие материала или компонента обычно оценивается экспериментальным путем с помощью испытания на сжатие. При приложении одноосной сжимающей нагрузки, образец (обычно цилиндрический) укорачивается, а также растягивается в поперечном направлении, пока он не разрушится. Более детально, в настоящем описании термин «прочность на сжатие» используется для обозначения величины одноосного сжимающего напряжения, достигаемой, когда происходит необратимая деформация или сжатие ограничителя потока.
Значение предела прочности при сжатии можно определить экспериментально посредством стандартизованного испытания ISO 604. В испытании образец (например, ограничитель потока) сжимают сжимающими пластинами вдоль оси, которая соответствует направлению, вдоль которого к ограничителю потока 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).
Если испытание проводят только на ограничителе потока, а не на ограничителе потока, расположенном внутри трубчатого элемента, измеренное значение предела прочности при сжатии будет зависеть от формы и свойств материала, из которого изготовлен ограничитель потока, и не будет подвергаться воздействию свойств трубчатого элемента. В настоящем описании термин «собственная прочность на сжатие» используется для обозначения значений прочности на сжатие, измеренных только на ограничителе потока.
Аналогичные измерения могут, тем не менее, быть проведены на трубчатом элементе фильтрующего материала с ограничителем потока, расположенным внутри трубчатого элемента. Не желая ограничиваться теорией, понятно, что при таких условиях измеренное значение прочности на сжатие будет зависеть от комбинации формы и свойств материала, из которого изготовлен ограничитель потока, а также от свойств трубчатого элемента, таких как композиция фильтрующего материала, толщина стенок трубчатого элемента и т. п. В настоящем описании термин «прочность на сжатие второго сегмента» относится к значениям прочности на сжатие, измеренным при таких условиях.
При том, что целью испытания является определение значения по существу одноосной сжимающей нагрузки, способной к разрушению ограничителя потока, следует понимать, что при использовании потребитель может приложить на ограничитель потока, расположенный внутри трубчатого элемента, нагрузку, то есть не обязательно именно сжимающую или одноосную, такую как, например, нагрузка, которая может быть приложена на ограничитель потока, если потребитель скручивает трубчатый элемент. Курительные изделия согласно настоящему изобретению содержат табачный стержень и фильтр, соединенный с табачным стержнем. В качестве альтернативы, табачный стержень можно заменить табакосодержащим субстратом, способным генерировать аэрозоль.
Фильтр содержит блок фильтра, который содержит первый сегмент фильтрующего материала и второй сегмент, содержащий трубчатый элемент, содержащий фильтрующий материал выше по потоку относительно первого сегмента. Фильтрующий материал может содержать любой подходящий материал или материалы. Примеры подходящих материалов включают ацетат целлюлозы, волокна PLA, волокна вискозы, гофрированную бумагу или их комбинацию. Вследствие локализованного сжатия фильтрующего материала возле ограничителя, может быть предпочтительной фильтрующая среда низкой плотности.
Предпочтительно фильтр имеет общую длину по меньшей мере приблизительно 15 миллиметров. Более предпочтительно фильтр имеет общую длину по меньшей мере приблизительно 18 миллиметров. Дополнительно или в качестве альтернативы, фильтр предпочтительно имеет общую длину менее чем приблизительно 40 миллиметров, более предпочтительно - менее чем приблизительно 35 миллиметров. В одном варианте осуществления фильтр имеет общую длину приблизительно 27 миллиметров.
Первый сегмент фильтра фильтрующего материала предпочтительно имеет длину по меньшей мере приблизительно 9 миллиметров, более предпочтительно - по меньшей мере приблизительно 11 миллиметров. Дополнительно или в качестве альтернативы, первый сегмент фильтра фильтрующего материала предпочтительно имеет длину менее чем приблизительно 15 миллиметров, более предпочтительно - менее чем приблизительно 12 миллиметров.
Трубчатый элемент, образующий второй сегмент, предпочтительно имеет длину по меньшей мере приблизительно 5 миллиметров, более предпочтительно - по меньшей мере приблизительно 10 миллиметров. По меньшей мере, трубчатый элемент имеет длину, достаточную для вмещения ограничителя потока. Дополнительно или в качестве альтернативы, трубчатый элемент предпочтительно имеет длину менее чем приблизительно 30 миллиметров, более предпочтительно - менее чем 20 миллиметров. В предпочтительном варианте осуществления трубчатый элемент имеет длину приблизительно 15 миллиметров.
Предпочтительно во втором сегменте трубчатый элемент содержит полую трубку, образующую внутреннюю поверхность трубчатого элемента, и фильтрующий материал расположен возле полой трубки.
Полая трубка может содержать любой материал или материалы, включая, помимо прочего, бумагу, картон, фильтрующий материал, например ацетилцеллюлозу, любой термопласт, крахмал, полимолочную кислоту, поливиниловый спирт, поли(бутиленсукцинат) и его сополимеры, сополимер полибутиленадипата и терефталата и их комбинации.
Наружный диаметр (D2) трубчатого элемента, образующего второй сегмент блока фильтра, будет главным образом значительно способствовать определению общего диаметра блока фильтра и курительного изделия. Это связано с тем, что фильтр будет обычно содержать обертку фильтра, окружающую блок фильтра и любой дополнительный необязательный сегмент фильтра, и ободковая бумага будет использована для прикрепления фильтра к табачному стержню. Однако толщина обертки фильтра и ободковой бумаги в целом не добавят значительно к общему диаметру фильтра и курительного изделия. Соответственно, наружный диаметр второго сегмента может обычно составлять от приблизительно 5 миллиметров до приблизительно 8,5 миллиметра, предпочтительно от приблизительно 5,4 миллиметра до приблизительно 8,1 миллиметра.
С другой стороны, внутренний диаметр (D1) трубчатого элемента, образующего второй сегмент блока фильтра, может быть отрегулирован для адаптации других характеристик курительных изделий согласно настоящему изобретению. Предпочтительно внутренний диаметр (D1) составляет по меньшей мере приблизительно 70 процентов от наружного диаметра (D2), более предпочтительно - по меньшей мере приблизительно 80 процентов от наружного диаметра (D2).
Не желая ограничиваться теорией, понятно, что путем изменения толщины и плотности периферийного фильтрующего материала трубчатого элемента, возможно регулировать первое RTD блока фильтра, то есть, RTD, предусмотренное, когда ограничитель потока находится в неразрушенном или несжатом состоянии. В то же время более толстый периферийный слой фильтрующего материала будет влиять на прочность на сжатие второго сегмента. Следовательно, курительные изделия в соответствии с настоящим изобретением могут преимущественно обеспечить особенно широкий спектр конструкторских альтернатив, так чтобы можно было удобно адаптировать несколько параметров курительного изделия.
Полая трубка и фильтрующий материал, расположенный возле полой трубки, могут быть обернуты оберткой фильтра. Обертка фильтра обеспечивает прочность и структурную жесткость трубчатого элемента. Обертка фильтра может содержать любой подходящий материал. В некоторых вариантах осуществления обертка фильтра представляет собой жесткую фицеллу, например, содержащую жесткую бумагу или картон. Жесткая бумага или картон предпочтительно имеют основной вес более чем приблизительно 60 грамм на квадратный метр. Одна такая жесткая обертка фильтра обеспечивает высокую структурную жесткость. Обертка фильтра может предотвращать деформацию на наружной стороне трубчатого элемента в месте, где в трубчатый элемент вставлен ограничитель потока.
В некоторых вариантах осуществления фильтр может содержать один или несколько дополнительных сегментов, которые могут быть расположены выше по потоку или далее ниже по потоку относительно трубчатого элемента.
В предпочтительных вариантах осуществления первый сегмент фильтра и трубчатый элемент выровнены и по существу расположены примыкающим образом. Однако в некоторых вариантах осуществления первый сегмент фильтра и трубчатый элемент могут, в качестве альтернативы, быть расположены на расстоянии друг от друга. Этого можно добиться путем обеспечения зазора между первым сегментом фильтра и трубчатым элементом, зазор, таким образом, образует полость внутри фильтра, или путем обеспечения дополнительного сегмента фильтра, такого как сегмент фильтрующего материала, расположенный между первым сегментом фильтра и трубчатым элементом. Хрупкий или необратимо сжимаемый ограничитель потока расположен внутри трубчатого элемента. Ограничитель потока может быть разрушен или необратимо сжат при приложении нагрузки на фильтр, так что, когда ограничитель потока находится по существу в неразрушенном состоянии, блок фильтра имеет первое RTD, а когда ограничитель потока разрушен, блок фильтра имеет второе RTD, меньшее, чем первое RTD.
Предпочтительно первое RTD составляет по меньшей мере приблизительно 120 миллиметров водяного столба. Более предпочтительно первое RTD составляет по меньшей мере приблизительно 130 миллиметров водяного столба. Еще более предпочтительно первое RTD составляет по меньшей мере приблизительно 140 миллиметров водяного столба. Дополнительно или в качестве альтернативы, первое RTD составляет предпочтительно меньше чем приблизительно 190 миллиметров водяного столба. Более предпочтительно первое RTD составляет меньше чем приблизительно 180 миллиметров водяного столба. Еще более предпочтительно первое RTD составляет меньше чем приблизительно 170 миллиметров водяного столба. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления первое RTD составляет от приблизительно 120 миллиметров водного столба до приблизительно 190 миллиметров водяного столба.
Предпочтительно второе RTD составляет по меньшей мере приблизительно 50 миллиметров водяного столба. Более предпочтительно второе RTD составляет по меньшей мере приблизительно 60 миллиметров водяного столба. Еще более предпочтительно второе RTD составляет по меньшей мере приблизительно 70 миллиметров водяного столба. Дополнительно или в качестве альтернативы, второе RTD составляет предпочтительно меньше чем приблизительно 100 миллиметров водяного столба. Более предпочтительно второе RTD составляет менее чем приблизительно 90 миллиметров водяного столба. Еще более предпочтительно второе RTD составляет меньше чем приблизительно 80 миллиметров водяного столба. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления второе RTD составляет от приблизительно 50 миллиметров водяного столба до приблизительно 100 миллиметров водяного столба.
Предпочтительно разница между первым RTD и вторым RTD составляет по меньшей мере приблизительно 20 миллиметров водяного столба. Более предпочтительно разница между первым RTD и вторым RTD составляет по меньшей мере приблизительно 40 миллиметров водяного столба. Еще более предпочтительно разница между первым RTD и вторым RTD составляет по меньшей мере приблизительно 60 миллиметров водяного столба.
Площадь поперечного сечения ограничителя потока составляет по меньшей мере приблизительно 70 процентов от теоретически свободного поперечного сечения полой трубки (то есть, π/4 умножить на внутренний диаметр D1 в квадрате). Предпочтительно площадь поперечного сечения ограничителя потока составляет по меньшей мере приблизительно 80 процентов от теоретически свободного поперечного сечения полой трубки. Еще более предпочтительно площадь поперечного сечения ограничителя потока составляет по меньшей мере приблизительно 95 процентов от теоретически свободного поперечного сечения полой трубки. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления площадь поперечного сечения ограничителя потока составляет по существу 100 процентов от теоретически свободного поперечного сечения полой трубки, так что ограничитель потока закрывает канал, образованный полой трубкой по существу полностью, весь вдыхаемый дым, таким образом, принудительно протекает по второму сегменту через фильтрующий материал по периферии второго сегмента.
В предпочтительных вариантах осуществления по меньшей мере один размер поперечного сечения ограничителя потока является по меньшей мере приблизительно таким же большим, как и внутренний диаметр трубчатого элемента, так что ограничитель потока входит в контакт с полой трубкой для удержания ограничителя потока в трубчатом элементе. На практике ограничитель потока имеет такую форму и размер, которые обеспечивают его заклинивание внутри трубчатого элемента. Это является преимущественным, поскольку ограничитель занимает предопределенное положение внутри трубчатого элемента, что облегчает потребителю разрушение ограничителя, если он или она этого пожелает. Это также является преимущественным, поскольку ограничитель потока является по существу заклиненным в полой трубке и поэтому неподвижным, что облегчает его разрушение потребителем или приводит к сжатию при приложении нагрузки на фильтр.
Ограничитель потока выполнен из хрупкого или необратимо сжимаемого материала. Следовательно, когда ограничитель разрушен или приведен к сжатию, площадь теоретически свободного поперечного сечения трубчатого элемента является по меньшей мере частично и необратимо восстановленной.
Предпочтительно ограничитель потока имеет собственный предел прочности при сжатии менее чем приблизительно 20 ньютонов. Более предпочтительно ограничитель потока имеет собственный предел прочности при сжатии менее чем приблизительно 18 ньютонов. Дополнительно или в качестве альтернативы, ограничитель потока имеет собственный предел прочности при сжатии по меньшей мере приблизительно 10 ньютонов. Более предпочтительно ограничитель потока имеет собственный предел прочности при сжатии по меньшей мере приблизительно 14 ньютонов. В предпочтительных вариантах осуществления ограничитель потока имеет собственный предел прочности при сжатии от приблизительно 10 ньютонов до приблизительно 20 ньютонов.
Такие значения являются особенно предпочтительными для хрупких ограничителей потока, которые содержат полую, разрушаемую оболочку. Понятно, что для сжатия ограничителей потока, образованных из альтернативных материалов, таких как воскоподобный или герметикоподобный полимерный материал, могут потребоваться более низкие нагрузки. В целом, является преимущественным, чтобы ограничитель потока имел предел прочности при сжатии достаточно большой, чтобы не разрушать ограничитель потока при обычном обращении с курительным изделием, и достаточно маленький, чтобы потребитель мог его легко разрушить во время использования. Значения собственного предела прочности при сжатии по меньшей мере приблизительно 10 ньютонов являются преимущественными, поскольку повреждение или разрушение ограничителя потока во время изготовления курительного изделия является менее вероятным.
Предпочтительно прочность на сжатие второго сегмента составляет менее чем приблизительно 45 ньютонов. Дополнительно или в качестве альтернативы, прочность на сжатие второго сегмента составляет по меньшей мере приблизительно 40 ньютонов. В частности, легко обеспечить, чтобы ограничитель потока находился на предопределенном расстоянии от конца, подносимого ко рту, курительного изделия. Предпочтительно ограничитель потока расположен по меньшей мере на расстоянии 10 мм от конца, подносимого ко рту, курительного изделия, более предпочтительно - по меньшей мере на расстоянии 15 мм от конца, подносимого ко рту, курительного изделия.
В предпочтительных вариантах осуществления ограничитель имеет по существу сферическую форму. Однако также возможны альтернативные формы. Ограничитель может, например, быть по существу цилиндрическим или предусмотрен в качестве мембраны. В частности, ограничитель может быть предусмотрен в качестве мембраны, проходящей в плоскости, перпендикулярной продольной оси трубчатого элемента.
В некоторых вариантах осуществления ограничитель является полым. На практике ограничитель может быть предусмотрен в качестве пустой оболочки, преимущество которой заключается в том, что в целом ее легко разрушить, приложив сжимающую нагрузку снаружи трубчатого элемента. В таких вариантах осуществления ограничитель не содержит никаких добавок или полезной нагрузки, способных влиять на свойства вдыхаемого дыма, такие как вкус. Следовательно, ограничитель, в частности, не имеет аромата и не содержит ароматизатор. Однако полый ограничитель может содержать воздух. Кроме того, может быть желательным содержание в полом ограничителе жидкости, предпочтительно вязкой жидкости, чтобы при разрушении ограничителя и выпуске жидкости фрагменты, на которые разрушается ограничитель, могли прилипнуть к внутренней поверхности трубчатого элемента.
В альтернативных конструкциях ограничитель может представлять собой скопление меньших частиц (например, гранул, удерживаемых вместе связующим). Желательно, чтобы одно такое скопление было хрупким, чтобы потребителю легко было разрушить ограничитель на тонкоизмельченные частицы. Предпочтительно одно такое скопление разрушается на такие маленькие частицы, что они могут рассыпаться внутри трубчатого элемента, при этом по существу не создавая препятствий.
Предпочтительно курительные изделия согласно настоящему изобретению содержат зону вентиляции, расположенную вдоль первого сегмента фильтра. Таким образом, зона вентиляции расположена ниже по потоку относительно ограничителя потока. Зона вентиляции будет обеспечена в виде ряда или рядов отверстий, выполненных в ободковой бумаге/обертке фильтра, и обеспечит втягивание окружающего воздуха в первый сегмент. Предпочтительно зона вентиляции расположена на расстоянии по меньшей мере приблизительно 9 миллиметров от конца, подносимого ко рту, курительного изделия. Более предпочтительно зона вентиляции расположена на расстоянии по меньшей мере приблизительно 10 миллиметров от конца, подносимого ко рту, курительного изделия.
Путем регулирования количества и размера вентиляционных отверстий, возможно адаптировать количество вентиляционного воздуха, впускаемого в фильтр, когда пользователь затягивается курительным изделием. Например, один или два ряда вентиляционных отверстий могут быть образованы в ободковой бумаге/обертке фильтра для образования зоны вентиляции. Как описано выше, это является преимущественным, поскольку различные комбинации значений RTD и вентиляции могут привести к различным уровням доставки TAR, и, следовательно, курительные изделия в соответствии с настоящим изобретением предоставляют более широкий спектр вариантов разработки.
Предпочтительно, когда ограничитель потока находится по существу в неразрушенном или несжатом состоянии, курительные изделия согласно настоящему изобретению имеют уровень вентиляции, составляющий по меньшей мере приблизительно 40 процентов, более предпочтительно - по меньшей мере приблизительно 45 процентов, еще более предпочтительно - по меньшей мере приблизительно 50 процентов. Дополнительно или в качестве альтернативы, когда ограничитель потока находится по существу в неразрушенном или не сжатом состоянии, курительные изделия согласно настоящему изобретению имеют уровень вентиляции, составляющий меньше чем приблизительно 85 процентов, более предпочтительно - меньше чем приблизительно 80 процентов, еще более предпочтительно - меньше чем приблизительно 75 процентов. В предпочтительных вариантах осуществления, когда ограничитель потока находится по существу в неразрушенном или несжатом состоянии, уровень вентиляции курительного изделия составляет от приблизительно 40 процентов до приблизительно 85 процентов.
Когда ограничитель потока разрушен или необратимо сжат при приложении нагрузки на часть потребителя, сниженное падение давления на трубчатом элементе приводит к тому, что уменьшенное количество вентиляционного воздуха втягивается в фильтр в направлении рта потребителя. Предпочтительно, когда ограничитель потока разрушен или сжат, курительные изделия согласно настоящему изобретению имеют уровень вентиляции, составляющий по меньшей мере приблизительно 20 процентов, более предпочтительно - по меньшей мере приблизительно 25 процентов. Дополнительно или в качестве альтернативы, когда ограничитель потока разрушен или сжат, курительные изделия согласно настоящему изобретению имеют уровень вентиляции, составляющий менее чем приблизительно 40 процентов, более предпочтительно - менее чем приблизительно 35 процентов. В предпочтительных вариантах осуществления, когда ограничитель потока разрушен или сжат, уровень вентиляции курительного изделия составляет от приблизительно 20 процентов до приблизительно 40 процентов. В некоторых вариантах осуществления трубчатый элемент содержит слой по существу воздухонепроницаемого материала, нанесенного на внутреннюю поверхность трубчатого элемента.
Настоящее изобретение будет дополнительно описано исключительно на примерах со ссылкой на сопроводительные графические материалы, на которых:
фиг. 1 представляет собой схематический вид в разрезе курительного изделия в соответствии с настоящим изобретением в первой конфигурации; и
фиг. 2 представляет собой схематический вид в разрезе курительного изделия по фиг. 1 во второй конфигурации.
На фиг. 1 показано курительное изделие 10 в соответствии с настоящим изобретением. Курительное изделие 10 содержит табачный стержень 12 и блок 14 фильтра. Блок 14 фильтра выровнен и расположен примыкающим образом с табачным стержнем 12.
Блок 14 фильтра содержит первый сегмент 16 фильтрующего материала, имеющий длину, составляющую приблизительно 15 миллиметров, и второй сегмент, содержащий трубчатый элемент 18 фильтрующего материала, имеющий длину, составляющую приблизительно 12 миллиметров, и расположенный выше по потоку относительно первого сегмента 16. Первый сегмент 16 и трубчатый элемент 18 по существу выровнены и примыкают друг к другу. Курительное изделие 10 дополнительно содержит зону 20 вентиляции, расположенную вдоль первого сегмента 14 фильтра.
Трубчатый элемент 18 имеет наружный диаметр D2, составляющий приблизительно 7,8 мм, и внутренний диаметр D1, составляющий приблизительно 5 мм. Более детально, трубчатый элемент 18 содержит полую бумажную трубку 22, окруженную слоем фильтрующего материала. Внутренняя поверхность трубчатого элемента 18 является по существу воздухонепроницаемой.
Кроме того, блок 14 фильтра содержит ограничитель 24 потока, размещенный внутри бумажной трубки 22, расположенной вдоль трубчатого элемента 18. Ограничитель потока имеет сферическую форму и диаметр, составляющий приблизительно 4,2 миллиметра. Таким образом, площадь поперечного сечения ограничителя 24 потока составляет приблизительно 70 процентов от свободного поперечного сечения полой трубки 22.
В варианте осуществления по фиг. 1 ограничитель 24 потока имеет по существу сферическую форму и имеет диаметр, который немного меньше, чем внутренний диаметр D1 трубчатого элемента. Соответственно, большая часть вдыхаемого дыма, достигающего фильтра, продвигается через первый сегмент 12 фильтра, протекая через фильтрующий материал, расположенный возле полой трубки 22 (как показано стрелками на фиг. 1). Соответственно, в конфигурации, показанной на фиг. 1, курительное изделие 10 обеспечивает высокие значения RTD и высокую вентиляцию (как показано фигурными стрелками на фиг. 1) вследствие более высокого падения давления на трубчатом элементе.
Ограничитель 24 потока является хрупким. Следовательно, при приложении нагрузки, большей, чем его собственный предел прочности при сжатии, ограничитель 24 потока разрушается на фрагменты 26, как показано на фиг. 2. Соответственно, по меньшей мере часть поперечного сечения полой трубки 22, предварительно закрытая неразрушенным ограничителем 24 потока, становится доступной для газового потока. Таким образом, поступающий вдыхаемый дым будет стремиться, большей частью, протекать по второму сегменту через его полую внутреннюю часть для достижения первого сегмента (как показано стрелками на фиг. 2). Следовательно, общее RTD курительного изделия соответствует по существу только RTD первого сегмента 14. При таких условиях сниженное падение давления на полой трубке 22 приводит к тому, что уменьшенное количество вентиляционного воздуха втягивается в фильтр в направлении рта потребителя. Соответственно, потребителю предоставляется вторая конфигурация курительного изделия, связанная с низкими значениями RTD и низкой вентиляцией (как показано фигурными стрелками на фиг. 2).
Таблицы 1 и 2 ниже содержат параметры, измеренные на курительном изделии, описанном выше со ссылкой на фиг. 1 и 2 в первой конфигурации (то есть, с целым ограничителем потока) и во второй конфигурации (то есть, после разрушения ограничителя потока) соответственно. Во второй конфигурации также наблюдается повышение в доставке TAR.
Таблица 1
| RTD | Вентиляция | |
| Среднее | 150,8 | 51,3 |
| Стандартное отклонение | 16,20 | 8,71 |
Таблица 2
| RTD | Вентиляция | |
| Среднее | 73,7 | 23,0 |
| Стандартное отклонение | 6,76 | 6,09 |
1. Курительное изделие, содержащее табачный стержень и фильтр, при этом фильтр содержит блок фильтра, содержащий:
первый сегмент фильтрующего материала;
второй сегмент, содержащий трубчатый элемент фильтрующего материала выше по потоку относительно первого сегмента, причем трубчатый элемент имеет наружный диаметр (D2) и внутренний диаметр (D1), причем внутренняя поверхность трубчатого элемента является по существу воздухонепроницаемой; причем второй сегмент дополнительно содержит хрупкий или необратимо сжимаемый ограничитель потока, расположенный внутри трубчатого элемента, причем ограничитель потока является разрушаемым или сжимаемым при приложении нагрузки на фильтр;
при этом, когда ограничитель потока находится по существу в неразрушенном или несжатом состоянии, блок фильтра имеет первое RTD; а когда ограничитель потока разрушен или сжат, блок фильтра имеет второе RTD, причем второе RTD меньше первого RTD.
2. Курительное изделие по п. 1, отличающееся тем, что трубчатый элемент содержит полую трубку, образующую внутреннюю поверхность трубчатого элемента, и фильтрующий материал, который расположен возле полой трубки.
3. Курительное изделие по п. 1 или 2, отличающееся тем, что ограничитель потока имеет собственный предел прочности при сжатии менее чем приблизительно 20 ньютонов.
4. Курительное изделие по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что ограничитель потока имеет собственный предел прочности при сжатии по меньшей мере приблизительно 10 ньютонов.
5. Курительное изделие по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что предел прочности при сжатии второго сегмента составляет менее чем приблизительно 45 ньютонов.
6. Курительное изделие по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что первое RTD составляет по меньшей мере приблизительно 120 миллиметров водяного столба.
7. Курительное изделие по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что второе RTD составляет менее чем приблизительно 100 миллиметров водяного столба.
8. Курительное изделие по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что площадь поперечного сечения ограничителя потока составляет по меньшей мере приблизительно 70 процентов от теоретически свободного поперечного сечения трубчатого элемента.
9. Курительное изделие по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что по меньшей мере один размер поперечного сечения ограничителя потока является по меньшей мере приблизительно таким же большим, как и внутренний диаметр (D1) трубчатого элемента, так что ограничитель потока входит в контакт с трубчатым элементом для удержания ограничителя потока в трубчатом элементе.
10. Курительное изделие по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что по меньшей мере один размер поперечного сечения ограничителя потока, измеренный в поперечном направлении фильтра, является по существу равным внутреннему диаметру (D1) трубчатого элемента.
11. Курительное изделие по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что ограничитель потока имеет по существу сферическую форму.
12. Курительное изделие по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что содержит зону вентиляции, расположенную вдоль первого сегмента фильтра.
13. Курительное изделие по п. 12, причем, когда ограничитель потока находится по существу в неразрушенном или несжатом состоянии, уровень вентиляции курительного изделия составляет по меньшей мере приблизительно 40 процентов.
14. Курительное изделие по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что внутренняя поверхность трубчатого элемента образована слоем по существу воздухонепроницаемого материала покрытия.
15. Курительное изделие по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что внутренний диаметр (D1) составляет по меньшей мере приблизительно 70 процентов от наружного диаметра (D2).
