Сигарета с пониженным выделением побочного дыма, содержащая несгораемый материал для его обработки

Сигарета с пониженным выделением побочного дыма, содержащая несгораемый материал для его обработки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к несгораемому материалу для обработки сигаретного побочного дыма. Этот несгораемый материал, заменяющий обычную сигаретную бумагу, либо используемый в комбинации с сигаретой, содержащей обычную сигаретную бумагу, позволяет получить курительное изделие с пониженным выделением побочного дыма.

При курении табачных изделий, в частности сигарет, образуется три типа дыма, а именно основной дым, выдыхаемый дым и побочный дым. Для удаления побочного дыма и выдыхаемого дыма из замкнутых пространств, в которых люди могут курить, широко используются фильтрующие материалы. Общепризнано, что большинство дыма, образующегося при курении, относится к побочному дыму. Таким образом, существует значительная потребность в уменьшении количества побочного дыма, что может быть достигнуто одним или несколькими из следующих способов:

i) изменением состава табака и характеристик плотности набивки табачного стержня в сигарете или сигаре;

ii) изменением бумажной обертки сигареты или сигары;

iii) изменением диаметра сигареты и состава содержащегося в ней табака и/или установкой на сигарете или сигаре устройства для приема побочного дыма и/или для борьбы с его выделением.

При попытках сокращения выделения побочного дыма предлагались различные варианты табачных стержней и сигаретной бумаги. Эти конструкции тем или иным способом воздействовали на скорость свободного горения сигареты или сигары, что приводило к гашению зажженной сигареты или сигары, если ею не затягивались в течение длительного времени. К таким вариантам относятся специальные табачные смеси, сигареты уменьшенного диаметра, уплотнения и множественные слои сигаретного табака в сигаретной порции. Такие конструкции могут существенно замедлить скорость свободного горения сигареты и тем самым увеличить количество затяжек не единицу длины сигареты. В комбинации с выбранными табаком и/или конструкцией курительного изделия, или независимо от состава табака, на скорость свободного горения сигареты может повлиять и состав сигаретной бумаги. В такую бумагу вводят химикаты, замедляющие скорость свободного горения, химикаты, уменьшающие побочный дым, или используют множественные обертки из разных типов сигаретной бумаги с одинаковыми или разными характеристиками, и уменьшение проницаемости для воздуха. См., например, канадские патенты 1239783 и 1259008, и патенты США 4108151; 4225636; 4231377; 4420002; 4433697; 4450847; 4461311; 4561454; 4624268; 4805644; 4878507; 4915118; 5220930 и 5271419, а также заявку на патент Великобритании 2094130. Также испытывались сигареты уменьшенного диаметра, например, описанные в патенте США 4637410.

Предлагались различные устройства для содержания сигарет, главным образом, чтобы предотвратить случайные возгорания. Они могут одновременно содержать (или нет) фильтры различных типов для фильтрования и тем самым уменьшения количества побочного дыма. Примеры таких устройств показаны в патентах США 1211071; 3827444; 3886954 и 4685477.

Кроме того, выпускаются различные типы мундштуков, предназначенных прежде всего для минимизации окрашивания пальцев курильщика. Такие устройства могут быть соединены с концом сигареты или установлены на сигарету, как показано в патенте США 1862679. Другие сигареты, заключенные в перфорированные тем или иным образом обертки для обеспечения безопасности и/или для борьбы с побочным дымом, описаны в патенте Канады 835684 и в патентах США 3220418 и 5271419.

Устройства, которые могут устанавливаться на сигарету и могут сдвигаться вдоль сигареты для управления скоростью ее горения и, следовательно, скоростью свободного горения сигареты, описаны в патенте Великобритании 928089, в патенте США 4638819 и в публикации WO 96/22031. В патенте Великобритании 928089 описано средство управления горением сигареты, ограничивающее приток воздуха к зоне горения сигареты. Предполагается, что за счет замедления горения сигареты количество табака в ней может быть сокращено вдвое, и сигарета может быть более короткой. Средство, ограничивающее приток воздуха, может быть образовано набором отверстий различного размера или гофрированными участками с продольными отверстиями вдоль части сигареты. В патенте США 4638819 описано кольцо, которое помещают на сигарету и сдвигают вдоль нее в процессе курения для управления скоростью свободного горения сигареты и сокращения побочного дыма. Кольцо выполнено из твердого материала, предпочтительно металла, который вызывает существенное окрашивание и из-за различных диаметров сигарет не может надежно обеспечить желаемую степень сокращения побочного дыма и время гашения.

Другие системы, разработанные для управления побочным дымом, описаны в WO 95/34226 и в патентах США 4685477; 5592955 и 5105838. В этих источниках описаны различные трубчатые конструкции, в которые помещен табачный элемент, для минимизации выделения побочного дыма.

В конструкции сигарет использовались различные типы керамических деталей, включая изолирующие трубки для сигарет, а также изолирующие трубки для устройств, генерирующих сигаретный дым. В патенте США 4915117 описан тонкий лист из керамики, который заменяет сигаретную бумагу для сокращения количества органических веществ, выделяющихся при сгорании обычной сигаретной бумаги. Изолирующие керамические гильзы описаны в патентах США 5105838 и 5159940. В патенте США 5105838 описана сигарета, имеющая тонкий табачный стержень, составляющий по окружности около 12,5 мм. Изолирующая керамическая гильза имеет низкую теплопроводность и выполнена пористой. Для сокращения выделения побочного дыма горящим табачным стержнем скорость свободного горения уменьшается за счет применения обертки с низкой пористостью, помещенной вокруг пористого керамического элемента, при этом обертка имеет проницаемость менее чем около 15 единиц Кореста.

В патенте США 5592955 описана несгораемая, пористая оболочка повторного использования для хранения и удерживания стержня курительного материала до, во время и после курения.

Сокращение выделяемого из этого устройства побочного дыма обеспечивается наружной оберткой оболочки, которая имеет проницаемость менее 40 единиц Кореста, а радиальная толщина оболочки составляет от около 0,25 до 0,75 мм. Обертка определяет общую пористость устройства и тем самым управляет скоростью свободного горения сигареты и сокращает выделение побочного дыма между затяжками. Устройство содержит воздухопроницаемый колпачок на открытом конце трубки. Несгораемая оболочка может содержать металлические ленточки, которые служат в качестве теплоотводов для уменьшения скорости свободного горения табачного стержня.

В курительных устройствах, особенно таких, как фильтры табачного и особенно сигаретного дыма применялись каталитические материалы для преобразования составляющих основного дыма, обычно с помощью окисления, как показано в патенте США 3693632, патенте Великобритании 1435504 и в опубликованных заявках на европейский патент ЕР 107471 и ЕР 658320. Катализаторы также вводились в сигаретную бумагу, которой обертывали табак, как показано в канадском патенте 604895 и в патентах США 4182348 и 5386838. В табак и в сигаретные фильтры вводились адсорбирующие материалы, такие как цеолиты. Цеолиты, приспособленные для такого применения, описаны в заявке ЕР 740907, где такие цеолиты имеют размер пор в диапазоне 5-7 Ангстрем.

Заявитель внес существенный вклад в эту область, как описано в патентах США 5462073 и 5709228 и публикациях WO 96/22031; WO 98/16125 и WO 99/53778. Несгораемые системы, описанные в каждой из этих опубликованных патентов и заявок, предназначены для систем борьбы с побочным сигаретным дымом. В частности, в международной заявке WO 99/53778 описан материал для обработки побочного сигаретного дыма, в котором использована комбинация материала, имеющего развитую систему пор значительно выше 200 единиц Кореста, и кислородсодержащего компонента, способного отдавать кислород. Хотя эти различные устройства с разной степенью успеха боролись с побочным дымом горящей сигареты, различные варианты настоящего изобретения предлагают несгораемый материал, способный бороться с побочным сигаретным дымом неожиданно лучше без необходимости в высокопористом материале для обеспечения обычной скорости свободного горения. Более конкретно, настоящее изобретение относится к простому в изготовлении несгораемому материалу для обработки побочного дыма, имеющему пористость менее чем около 200 единиц Кореста.

Настоящее изобретение в его различных вариантах приводит к существенному сокращению побочного дыма. Неожиданно было обнаружено, что такое сокращение побочного дыма может быть достигнуто за счет использования несгораемого материала с пористостью менее чем около 200 единиц Кореста и предпочтительно менее 30 единиц Кореста. Этот обрабатывающий материал включает композицию для обработки побочного дыма, содержащую, в комбинации, металл-оксидный окислительный катализатор для хранения и отдачи кислорода и по существу несгораемую мелкодисперсную, пористую, в виде частиц, порошковую добавку к катализатору.

Несгораемому материалу можно придать пространственную форму листа, обертки, бумаги и т.п. Такому отформованному обрабатывающему материалу можно придать форму трубки, помещаемой на сигаретную бумагу по существу в контакте с ней, при этом обрабатывающий материал может быть обернут вокруг сигареты и находиться по существу в контакте с сигаретной бумагой, или же этот материал может заменить традиционную сигаретную бумагу. Этот несгораемый материал обеспечивает приемлемую скорость свободного горения традиционной сигареты, одновременно минимизируя или фактически устраняя видимый побочный дым.

Добавка к катализатору может быть выбрана из группы, состоящей из глин, по существу несгораемых измельченных волокон, монолитных материалов на основе минералов, по существу несгораемого активированного угля, цеолитов и их смесей.

Добавкой к катализатору может быть любой подходящий по существу несгораемый порошок, например глина, углеродные материалы, например размолотые пористые углеродные волокна, керамика, например размолотые пористые керамические волокна и пористые частицы с высокой площадью поверхности. В этой связи наиболее предпочтительной добавкой к катализатору является по существу несгораемый сорбирующий материал с большой площадью поверхности, например активированный уголь или цеолиты. В наиболее предпочтительном варианте выполнения сорбирующими материалами являются цеолиты, в частности гидрофобные цеолиты. Цеолиты особенно предпочтительны в комбинации с катализатором на основе церия.

Композиция для обработки побочного дыма может наноситься разными способами. Эта композиция может использоваться как наполнитель при производстве несгораемого материала, которым пропитывается несгораемый материал, или как покрытие(я) или слой(и) на внешней или внутренней поверхности несгораемого материала. Полученный материал для обработки побочного дыма может иметь пористость менее чем 200 единиц Кореста. Предпочтительная пористость обычно ниже и составляет от около 0,5 до 30 единиц Кореста. Этот материал может использоваться как множественная обертка. Этот материал может наноситься в виде наружной обертки вокруг сигареты с традиционной сигаретной бумагой.

Композиция для обработки побочного дыма может наноситься в виде покрытия на любую сторону или на обе стороны обертки сигареты с множественной (обычно двойной) оберткой, или вводиться в материал, или может служить наполнителем при производстве материала для единственной или множественной обертки сигаретной бумаги. В случае двойной обертки композиция для обработки побочного дыма в одном варианте может находиться между двумя обертками. В другом варианте, этой композицией может быть покрыта сторона обертки, смежная табачному стержню, причем можно предусмотреть различные количества композиции между двумя обертками. В еще одном варианте с двойной оберткой композиция для обработки побочного дыма может наноситься на обе стороны обертки, помещенной на табачный стержень, причем, возможно, в разных количествах. Вторая обертка может использоваться в качестве дополнительной обертки вокруг первой обертки. Было обнаружено, что для большего сокращения выделения побочного дыма катализатор и добавка должны использоваться совместно. Эти два компонента могут смешиваться как наполнитель, например, при изготовлении несгораемого материала. Альтернативно, при использовании в качестве покрытия катализатор и добавка также смешиваются, обычно в виде суспензии, и в такой форме наносятся на несгораемый материал. Что касается предпочтительных вариантов и, в частности, совместного применения церия с цеолитом, эти материалы могут наноситься в виде отдельных контактирующих тонких слоев для образования многослойного покрытия. Такие слои могут иметь толщину меньше толщины традиционной сигаретной бумаги и благодаря их тесному контакту работать, как если бы они были объединены и смешаны.

Согласно другим объектам настоящего изобретения сигарета с пониженным выделением побочного дыма содержит традиционный табачный стержень и несгораемый обрабатывающий материал для этого стержня, где этот обрабатывающий материал имеет пористость менее чем около 200 единиц Кореста, и композицию для обработки побочного дыма, содержащую, в комбинации, окислительный катализатор на основе оксида металла для хранения и отдачи кислорода и по существу несгораемую мелкодисперсную, пористую, в виде частиц, добавку к катализатору.

Согласно еще одному объекту настоящего изобретения предлагается сигарета с пониженным выделением побочного дыма, содержащая сигарету с традиционной сигаретной бумагой, окружающей традиционный табачный стержень, и несгораемый обрабатывающий материал, окружающий и находящийся по существу в контакте с традиционной сигаретной бумагой, при этом несгораемый обрабатывающий материал содержит композицию для обработки побочного дыма, причем несгораемый обрабатывающий материал имеет пористость менее чем около 200 единиц Кореста, а композиция для обработки содержит, в комбинации, металл-оксидный окислительный катализатор для хранения и отдачи кислорода и по существу несгораемую мелкодисперсную, пористую, в виде частиц, добавку к катализатору.

Согласно следующему объекту настоящего изобретения предлагается сигарета с пониженным выделением побочного дыма, содержащая традиционный табачный стержень и несгораемый обрабатывающий материал для этого стержня, причем несгораемый обрабатывающий материал имеет пористость менее чем около 200 единиц Кореста, и композицию для обработки побочного дыма, содержащую, в комбинации, металл-оксидный окислительный катализатор для хранения и отдачи кислорода и по существу несгораемую мелкодисперсную, пористую цеолитовую добавку к указанному катализатору.

Согласно еще одному объекту изобретения предлагается композиция добавки для использования при изготовлении несгораемого материала с пористостью менее чем около 200 единиц Кореста, для сокращения побочного дыма, выделяемого горящей сигаретой, при этом композиция добавки содержит, в комбинации, металл-оксидный окислительный катализатор для хранения и отдачи кислорода и по существу несгораемую мелкодисперсную, пористую, в виде частиц, добавку к катализатору.

Согласно следующему объекту изобретения предлагается композиция суспензии для нанесения на несгораемую обертку для получения несгораемого обрабатывающего материала с пористостью менее чем около 200 единиц Кореста, для сокращения побочного дыма, выделяемого горящей сигаретой, при этом композиция суспензии содержит, в комбинации, металл-оксидный окислительный катализатор для хранения и отдачи кислорода и по существу несгораемую мелкодисперсную, пористую, в виде частиц, добавку к катализатору.

Согласно следующему объекту настоящего изобретения предлагается способ сокращения побочного дыма, выделяемого горящей сигаретой, предусматривающий обработку побочного дыма несгораемым материалом с пористостью менее чем около 200 единиц Кореста, причем обрабатывающая композиция содержит, в комбинации, металл-оксидный окислительный катализатор для хранения и отдачи кислорода и по существу несгораемую мелкодисперсную, пористую, в виде частиц, добавку к катализатору.

Согласно следующему объекту настоящего изобретения предлагается несгораемый сигаретный материал для использования на курительном стержне сигареты для сокращения побочного дыма, выделяемого горящей сигаретой, причем указанный материал имеет пористость менее чем около 200 единиц Кореста и композицию, содержащую, в комбинации, металл-оксидный окислительный катализатор для хранения и отдачи кислорода и по существу несгораемую мелкодисперсную, пористую, в виде частиц, добавку к катализатору.

Согласно следующему объекту настоящего изобретения предлагается способ сокращения побочного дыма, выделяемого горящей сигаретой, предусматривающий обработку побочного дыма несгораемым обрабатывающим материалом для традиционного табачного стержня, причем обрабатывающий материал имеет пористость менее чем около 200 единиц Кореста и композицию, содержащую, в комбинации, металл-оксидный окислительный катализатор для хранения и отдачи кислорода и по существу несгораемую мелкодисперсную, пористую, в виде частиц, добавку к катализатору.

Согласно еще одному объекту изобретения предлагается способ сокращения побочного дыма, выделяемого горящей сигаретой, предусматривающий обработку побочного дыма несгораемым обрабатывающим материалом, окружающим и находящимся по существу в контакте с традиционной сигаретной бумагой, окружающей курительный табачный стержень, причем обрабатывающий материал имеет пористость менее чем около 200 единиц Кореста и композицию, содержащую в комбинации металл-оксидный окислительный катализатор для хранения и отдачи кислорода и по существу несгораемую мелкодисперсную, пористую, в виде частиц, добавку к катализатору.

Для упрощения описания изобретения термин "табачный стержень" или "порция табака" будет использоваться в отношении сигарет, сигар, сигарилл (сигарок), табачных стержней в обертке, табачных стержней, обернутого табака и т.п. Понимается, также, что при использовании термина "сигарета" он является взаимозаменяемым с терминами "сигара", "сигарка" и прочими курительными изделиями в форме стержня. Традиционные табачные стержни содержат табачные смеси, обычно используемые в выкуриваемых сигаретах. Эти стержни следует отличать от табачных компонентов, используемых в "аэрозольных сигаретах".

Предпочтительные варианты выполнения изобретения показаны на чертежах, на которых:

Фиг.1 – схема распылительной технологии для нанесения обрабатывающей композиции на несгораемую бумагу;

Фиг.2 – схема экструдирования пленки обрабатывающей композиции на несгораемую бумагу;

Фиг.3 – схема накатки обрабатывающей композиции на несгораемую бумагу;

Фиг.4 – схема пропитки несгораемой бумаги обрабатывающей композицией;

Фиг.5 – схема смешивания обрабатывающей композиции с пульпой несгораемой бумаги при ее изготовлении;

Фиг.6 – вид в перспективе табачного стержня с нанесенной на него обрабатывающей бумагой по изобретению;

Фиг.7 – альтернативный вариант выполнения по фиг.6;

Фиг.8 – вид в перспективе табачного стержня, с обрабатывающей композицией между двумя слоями несгораемой бумаги, нанесенной на табачный стержень;

Фиг.9 – вид в перспективе табачного стержня с двойной оберткой, где несгораемый обрабатывающий материал нанесен на традиционную сигаретную бумагу.

Несгораемый материал для обработки побочного дыма, имеющий пористость менее чем около 200 единиц Кореста, при использовании для обработки табачного дыма согласно настоящему изобретению дает очень значительное неожиданное преимущество, особенно в отношении побочного дыма. Этот обрабатывающий материал может иметь форму трубки, помещенной на сигаретную бумагу сигареты и находящейся по существу в контакте с ней, этот материал может быть обернут вокруг сигаретной бумаги сигареты и находиться по существу в контакте с ней или этот материал может заменять саму сигаретную бумагу сигареты. Когда обрабатывающий материал имеет форму трубки, помещенной на сигаретную бумагу сигареты и находящейся по существу в контакте с ней, или обернут вокруг сигаретной бумаги сигареты и находится в контакте с ней, эта конструкция позволяет использовать традиционные сигареты, которые при курении имеют обычную скорость свободного горения. Ссылка на нормальные или традиционные сигареты означает коммерчески доступные сигареты, содержащие табачные стержни с обычной плотностью набивки и традиционными сортами табака, наполнителей и пр. Табачный стержень окружен традиционной сигаретной бумагой с обычной пористостью в диапазоне 5–50 единиц Кореста, а иногда до 110-120 единиц Кореста.

Сигарета может иметь традиционный фильтр, который прикрепляют к сигарете либо обычным способом, либо соединяют с обрабатывающим материалом трубчатой формы, который затем охватывает табачный стержень, находящийся в обычной сигаретной бумаге. Традиционные сигареты имеют обычную скорость свободного горения от около 3 до около 5 мм/мин, при условии, что плотность набивки составляет от около 0,20 до около 0,26 г/см³. Традиционные сигареты, по меньшей мере Североамериканские, имеют окружность от около 20 до 30 мм, обычно от около 23 до 27 мм, и длину табачного стержня по меньшей мере около 40 мм и предпочтительно около 55 мм, около 64 мм и около 74 мм, которая создает приемлемое сопротивление затяжке. Сигаретный фильтр имеет длину от около 15 мм до около 35 мм.

Сигареты могут быть курительными сигаретами фабричного производства или могут быть табачным стержнем, который нельзя непосредственно выкурить. Согласно одному из аспектов настоящего изобретения невыкуриваемый стержень становится выкуриваемым, когда на него наносят бумагу с получением курительной сигареты, или бумага находится внутри трубки обрабатывающего материала и в нее вставлен табачный стержень.

Когда обрабатывающий материал заменяет саму сигаретную бумагу в сигарете, это позволяет использовать обычную вышеописанную сигарету без обычной бумаги, и которая при курении горит с обычной скоростью свободного горения. Например, нормальная или традиционная сигарета имеет табачный стержень с традиционной плотностью набивки с традиционными сортами табака, наполнителей, и пр. Табачный стержень окружен материалом по изобретению. К сигарете обычным способом прикрепляют традиционный фильтр. Такая сигарета, по крайней мере в Северной Америке, имеет окружность от около 20 до 30 мм, обычно от около 23 до 27 мм, и длину табачного стержня по меньшей мере около 40 мм и предпочтительно около 55 мм, около 64 мм и около 74 мм, которая создает приемлемое сопротивление затяжке. Сигаретный фильтр имеет длину от около 15 мм до около 35 мм.

Материал по изобретению благодаря своей близости к горящему участку способен контролировать выделение побочного дыма при очень компактной структуре. Ранее сигаретные устройства, обеспечивавшие обычную скорость свободного горения, были очень громоздки, поскольку в трубке имелась большая полость, а трубка была расположена на расстоянии от сигареты, и такие устройства ни в коем случае не напоминали сигарету обычного размера. Попытки контролировать выделение побочного дыма более компактными устройствами традиционного размера приводили к использованию более тонких сигарет, чтобы получить зазор между сигаретой и трубкой. Это могло заставить курильщика сменить сорт сигарет, чтобы использовать такое устройство и, кроме того, могло изменить вкус и аромат сигареты.

Обрабатывающий материал по изобретению обладает преимуществом, особенно в отношении сигарет, которое позволяет курильщику использовать сигареты по своему выбору в трубчатой структуре или покупать знакомые сорта сигарет, обернутые в материал по изобретению с традиционной сигаретной бумагой или без нее. Хотя обрабатывающий материал по изобретению может использоваться в сочетании с другими видами курительных изделий, например с курительными трубками, а также в фильтрующих устройствах для общего фильтрования табачного дыма из воздуха, наиболее важным ее применением является использование в сигаретах, сигарах и других курительных изделиях, имеющих вытянутую форму. Обрабатывающий материал может оборачиваться вокруг сигарет в стандартных сигаретоделательных машинах, он может использоваться вместо традиционной сигаретной бумаги, когда сигареты производятся в стандартных сигаретоделательных машинах или же этот материал может формироваться в трубку, в которую вставляется сигарета и в которой внутренняя поверхность трубки контактирует с сигаретой. Обрабатывающий материал позволяет выкуривать традиционные сигареты обычным общепринятым способом, обеспечивая обычный вкус и аромат и создавая минимальный, если вообще какой-либо дополнительный запах. Эти признаки особенно выражены, если сигарета горит с обычной скоростью свободного горения. Обрабатывающий материал является несгораемым, легко утилизируемым и не оказывает вредного влияния на окружающую среду, поскольку он может создаваться из инертных материалов, например керамики, глины и других подходящих связующих и армирующих материалов. Обрабатывающий материал может быть выполнен так, чтобы он имел относительно низкую внешнюю температуру, чтобы обеспечивал улучшенные характеристики безопасности. Собранная сигарета имеет небольшой вес и на открытом конце легко поджигается. Хотя такой вариант и не является предпочтительным, трубку можно приспособить для повторного использования, когда в нее вставляется следующая сигарета вместо той, которая была выкурена.

Эффективность обрабатывающего материала повышается за счет того, что он находится очень близко к сигаретной бумаге или самому табаку или в контакте с ними. Обрабатывающий материал благодаря своей конструкции наиболее предпочтительно размещать по существу смежно горящему угольку сигареты для перехвата, захвата путем абсорбции, или адсорбции, или того и другого и для обработки различных компонентов побочного дыма, покидающего горящий уголек сигареты, который свободен от сигаретной бумаги и табачного стержня. Следует понимать, что поглощаются только те компоненты, которые обладают достаточной аффинностью к обрабатываемому материалу. Другие материалы, например очень летучие газы, могут проходить через материал, не поглощаясь им. Однако такие газы могут окисляться в реакционной зоне материала, и в присутствии катализатора такие реакции окисления ускоряются. Обрабатывающий материал, имеющий форму трубки, помещенной на сигаретную бумагу сигареты и контактирующей с ней, любо обернутый вокруг сигаретной бумаги сигареты и контактирующий с ней, либо заменяющий саму сигаретную бумагу, позволяет сигарете гореть обычным образом, не сжигая материал по изобретению. Однако следует заметить, что обрабатывающий материал может иметь такую структуру, чтобы во время курения его конструкционная прочность снижалась, позволяя смять сигарету до того, как она будет выкурена до конца.

Модифицированный обрабатывающий материал может быть использован и для сигарет-"самокруток", которые обычно продаются в невыкуриваемой форме, но при набивке в гильзу могут быть выкурены. Например, на внутреннюю сторону обрабатывающего материала в листовой форме можно нанести сигаретную бумагу, скрутить в трубку, вставить в нее табачный стержень, например, описанный в канадском патенте 1235039, и получить готовую к выкуриванию сигарету. Обрабатывающий материал может также использоваться на нестандартных сигаретах, например, с модифицированной сигаретной бумагой, которая уменьшает скорость свободного горения сигареты. Хотя сигареты с уменьшенной скоростью свободного горения не являются предпочтительными, в определенных случаях может возникнуть потребность в таких устройствах, даже если вкус и аромат будут иными.

В соответствии с вариантом выполнения изобретения первым активным компонентом в заявляемом материале является добавка (сорбирующий материал), способный выборочно поглощать компоненты побочного дыма, выделяемого горящим угольком сигареты. Вторым активным компонентом является металл-оксидный катализатор для хранения и отдачи кислорода, который выполняет двойную функцию: высвобождает кислород при температурах свободного горения рядом с горящим угольком сигареты и работает как окислительный катализатор. Такой высвобожденный кислород выполняет по меньшей мере следующие функции:

i) компенсирует уменьшенную заявляемым материалом скорость диффузии кислорода к горящему угольку, поддерживая обычную скорость свободного горения сигареты, и

ii) способствует окислению компонентов побочного дыма.

Добавкой может быть по существу любой несгораемый мелкодисперсный пористый материал в виде частиц, который не влияет на вкус и запах основного дыма и не выделяет каких-либо нежелательных запахов в побочный дым. Добавка физически стабильна при повышенной температуре у горящего уголька сигареты. Добавка имеет большую площадь поверхности, обычно превышающую 20 м²/г. Для того, чтобы частицы имели такую площадь, они должны быть пористыми. Предпочтительно, пористая добавка имеет поры со средним диаметром менее 100 нм (1000 Ангстрем). Более предпочтительно поры имеют средний диаметр менее 200 нм (200 Ангстрем) и еще более предпочтительны поры со средним диаметром от 0,5 до 10 нм (5–100 Ангстрем). В случае материалов на основе цеолитов поры имеют средний диаметр от 0,5 до 1,3 нм (5–13 Ангстрем).

Предпочтительно, чтобы средний размер частиц добавки составлял менее 30 мкм, более предпочтительно менее 20 мкм и наиболее предпочтительно – от 1 до 5 мкм. Несгораемыми материалами могут быть пористые глины разных категорий, широко используемые при производстве сигаретной бумаги, например бентонитовые глины или активированные глины с большой площадью поверхности. Можно использовать несгораемые углеродные материалы, включая измельченные пористые углеродные волокна и частицы. В качестве пористых монолитных материалов на основе минералов могут использоваться оксиды металлов, включая оксид циркония, оксиды титана, оксиды церия, оксиды алюминия, например глинозем, металл-оксидные волокна, такие как размолотые циркониевые волокна, и другие размолотые пористые керамические волокна и их смеси, например циркониево-цериевые волокна. Что касается оксида церия, было обнаружено, что он способен работать как мелкодисперсная добавка и как катализатор, хранящий и отдающий кислород. К другим материалам добавки относятся материалы с большой площадью поверхности, например активированный уголь и цеолиты.

Добавка может также содержать сорбирующие материалы с большой площадью поверхности, являющиеся несгораемыми, мелкодисперсными частицами, например активированный уголь, молекулярные сита, например цеолиты, и аморфные материалы, такие как диоксид кремния и оксид алюминия и пр. Наиболее предпочтительными являются цеолиты, такие как силикатные цеолиты, X-, Y- и L-цеолиты, фауязиты (faujasites) ((Na₂,Ca, Mg)₂₉[Al₅₈Si₁₃₄O₃₈₄]· 240 H₂O; кубич.), β-цеолиты (Na_n[Al_nSi_64-nO₁₂₈] при n<7; тетрагональные), морденитовые цеолиты(Na₈[Al₈Si₄₀O₉₆])· 24H₂O; орторомбические) ZSM-цеолиты (Na_n[Al_nSi_96-nO₁₉₂]~16 H₂O c n<27; орторомбические) и их смеси. Предпочтительными цеолитами являются гидрофобные цеолиты и умеренно гидрофобные цеолиты, которые обладают аффинностью к гидрофобным и умеренно гидрофобным органическим составляющим такого побочного дыма. Цеолиты обладают структурой с высокой пористостью, что позволяет с высокой избирательностью адсорбировать и абсорбировать компоненты побочного дыма. Эта пористая структура состоит главным образом из макропор между частицами и микропор внутри частиц, которые отходят от макропор. Считается, что захваченные компоненты в макропорах и микропорах в присутствии оксида церия или другого подходящего окислительного катализатора при высокой температуре горящей сигареты преобразуются в окисленные вещества, которые остаются в сорбирующем материале или выделяются в форме невидимых газов, имеющих существенно пониженные содержания смол и никотина, поэтому побочный дым становится невидимым или его выделение переходит на низкий, приемлемый уровень.

Цеолиты могут характеризоваться следующей формулой:

M_mM’_nM’’_p[a AlO₂·b SiO₂·c TO₂]

где М - одновалентный катион,

M’ - двухвалентный катион,

M’’ - трехвалентный катион,

a, b, c, n, m и p - числа, отражающие стехиометрические отношения, причем

с, m, n или p - также могут быть нулевыми,

Al и Si - тетраэдрально координированные атомы алюминия и кремния, и

Т - тетраэдрально координированный атом металла, способного заместить Al или Si,

где отношение b/a цеолита или цеолитоподобного материала имеет величину от около 5 до около 300, а размер микропор цеолита находится в диапазоне от около 0,5 до 1,3 нм (5–13 Ангстрем).

Можно использовать различные сорта сорбирующего материала. Это особенно справедливо для различных классов цеолитов, которые могут быть специально созданы для выборочной адсорбции материалов с высокой температурой кипения, со средней температурой кипения и низкой температурой кипения. Это может привести к слоям цеолитной композиции, где церий или другой подходящий катализатор, предусмотренный настоящим изобретением, предпочтительно диспергирован во всех этих слоях. Затем эти слои могут быть соединены с трубкой или оберткой с помощью связующего или клея, которым может быть, например, поливинилацетат, поливиниловый спирт, крахмалы и казеин или протеины сои и их смеси.

Окислительный металл-оксидный катализатор, хранящий и отдающий кислород, вводится в обрабатывающий материал или наносится по меньшей мере на одну поверхность материала. Окислительным металл-оксидным катализатором, хранящим и отдающим кислород, предпочтительно является оксид металла, имеющий несколько состояний окисления. Следует понимать, что катализатором может быть предшественник оксида металла, который при температуре горящей сигареты превращается в оксид металла, способный катализировать реакции окисления. Оксид металла наиболее предпочтительно выбирают из оксидов переходных металлов и оксидов редкоземельных металлов и их смесей. Оксиды переходных металлов могут выбираться из группы металлов, содержащей металлы IVB, VB, VIB, VIIB, VIII и IB и их смеси. Предпочтительными оксидами металлов переходной группы являются оксиды железа, меди, серебра, марганца, титана, циркония, ванадия и вольфрама. Оксиды редкоземельных металлов могут выбираться из группы, содержащей оксиды скандия, иттрия и лантаноидов.

Окислительные металлические или металл-оксидные катализаторы могут использоваться в сочетании с окислительными металл-оксидными катализаторами, хранящими и отдающими кислород. К таким окислительным металлическим катализаторам относятся благородные металлы, металлы групп IIА и IVA и их смеси. Примерами являются олово, платина, палладий и их смеси.

Металлический или металл-оксидный окислительный катализатор может быть использован вместе с оксидом церия, причем металл или оксид металла выбран из группы, состоящей из оксидов благородных металлов, переходных металлов, редкоземельных металлов, металлов групп IIA, IVA и их смесей. Указанным выбранным металлом или оксидом металла является платина, палладий, оксид меди, оксид железа, оксид магния, оксид серебра или их смеси.

Предпочтительным окислительным катализатором, хранящим и отдающим кислород, на основе оксида металла лантаноидкой группы, является катализатор на основе церия и, в частности, оксид церия. Этот катализатор не только очень хорошо работает, ускоряя окисление захваченных органических материалов, но и хорошо выполняет желаемую дополнительную функцию хранения и отдачи кислорода в бескислородной среде. Каталитический обрабатывающий материал в форме оксида церия (СеО₂) в холодном состоянии спос