Курительное изделие

Курительное изделие

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение относится к курительным изделиям и, в частности, к курительным изделиям, в которых снижено измеряемое курительной машиной содержание конкретных составляющих или групп составляющих основного потока дыма.

Уровень техники

Обычно курительные изделия, например сигареты, включают отрезок табачного штранга в виде цилиндра из табака или курительного материала на основе табака, обернутого в бумажную обертку, который может быть снабжен узлом фильтра. Исходно узел фильтра представляет собой цилиндрический элемент, сформированный из фильтрующего материала, например жгута волокон ацетата целлюлозы, включающего при необходимости элементы для модификации потока дыма и фильтрующей функции, например канавки и зазоры, и добавки, например частиц углерода. Жгут может быть обернут слоем бумаги для обертки фильтра, способствующей поддержанию цилиндрической формы и структуры фильтрующего материала. Узел фильтра присоединен к отрезку табачного штранга (сигаретной палочке) посредством ободковой бумаги, являющейся наружным слоем бумаги, обернутым вокруг узла фильтра и перекрывающим место соединения между узлом фильтра и сигаретной палочкой. Ободковая бумага закрепляется клеем.

Табачный дым представляет собой сложную меняющуюся смесь более 5000 идентифицированных составляющих, из которых примерно 150 официально признаны нежелательными. Эти составляющие находятся в основном потоке дыма (MS - от англ. mainstream smoke), вдыхаемому курильщиком, а также выделяются между затяжками как составляющие побочного дыма (SS - от англ. sidestream smoke).

В 2001 г. Институт Медицины (IOM - от англ. Institute of Medicine) сообщил, что поскольку обусловленные курением заболевания зависят от воздействующей дозы, а эпидемиологические исследования продемонстрировали снижение риска возникновения связанных с курением болезней при прекращении курения, может оказаться возможным уменьшить связанные с курением риски, создав продукты с потенциально ограниченным воздействием (PREP - от англ. potential reduced-exposure product). К таким продуктам отнесены: (1) продукты, в которых значительно снижено воздействие одного или более токсичных компонентов табака; и (2) если заявлено снижение риска воздействия, продукты, относительно которых имеются основания ожидать снижение риска возникновения одного или более характерных заболеваний или иных негативных воздействий на здоровье (Stratton и др., 2001 г.). Сегодня не существует ни одного табачного продукта, использующего горение, который бы соответствовал требованиям, сформулированным IOM.

Таким образом, существует задача создания курительного изделия, в выбросах которого значительно снижены все составляющие основного потока дыма (MS), считающиеся нежелательными. Однако отдельные мероприятия по сокращению определенных составляющих обычно не сопровождаются сокращением других составляющих и, в некоторых случаях, даже приводят к росту их содержания.

Кроме того, также важно создание приемлемого для потребителя продукта. Органолептическое воздействие обычного курительного изделия в значительной мере обусловлено MS составляющими, а также и иными факторами, например, перепадом давления и количеством затяжек. Также было установлено, что некоторые предпринятые меры по сокращению определенных MS составляющих способны снизить удовлетворение, получаемое курильщиком от процесса.

Краткое изложение изобретения

В соответствии с вариантами выполнения изобретения, предложено курительное изделие, включающее отрезок штранга курительного материала и прикрепленный к одному из его концов фильтр, имеющий по меньшей мере три секции и обернутый в пористую обертку фильтра, при этом место соединения отрезка штранга курительного материала и фильтра перекрывает первая ободковая обертка, а по меньшей мере одна дополнительная ободковая обертка располагается вокруг фильтра, разнесена с первой ободковой оберткой и разделена с ней так, что между первой и по меньшей мере одной дополнительной ободковой оберткой обнажена (не прикрыта) часть пористой обертки фильтра, причем пористость ободковых оберток меньше, чем у обертки фильтра.

В некоторых вариантах выполнения, по меньшей мере одна секция фильтра содержит волокнистый фильтрующий материал. По меньшей мере одна секция фильтра может содержать пористый поглощающий (адсорбирующий) материал. По меньшей мере одна секция фильтра может содержать ионообменную смолу.

В некоторых вариантах выполнения, пористым поглощающим материалом, который может быть включен в по меньшей мере одну секцию фильтра, может быть пористый углерод со специально созданной пористой структурой. Секция фильтра может включать примерно от 20 до 80 мг пористого поглощающего материала.

В некоторых вариантах выполнения, ионообменная смола, которая может быть включена в по меньшей мере одну секцию фильтра, имеет поверхностно-активированный амин. Секция фильтра может включать примерно от 5 до 40 мг ионообменной смолы.

В некоторых вариантах выполнения, фильтр имеет мундштучную секцию, содержащую волокнистый фильтрующий материал, секцию, содержащую ионообменную смолу, и секцию, примыкающую к отрезку штранга курительного материала, и содержащую пористый поглощающий материал.

В некоторых вариантах выполнения, длина фильтра больше, чем у фильтра обычной сигареты, и составляет примерно от 30 до 40 мм, предпочтительно примерно 37 мм.

В некоторых вариантах выполнения, общая длина курительного изделия, включая фильтр и отрезок штранга курительного материала, составляет примерно 83 мм.

В некоторых вариантах выполнения, курительное изделие имеет меньшую окружность, чем обычная сигарета, составляющую примерно 21 мм.

В некоторых вариантах выполнения, ширина промежутка между первой и по меньшей мере одной дополнительной ободковыми обертками составляет примерно 10 мм.

В некоторых вариантах выполнения, курительное изделие дополнительно имеет вентиляционные отверстия, сформированные в ободковой обертке и(или) в массиве фильтра.

В некоторых вариантах выполнения, отрезок штранга курительного материала содержит по одному или в комбинации:

(а) табак, подвергнутый обработке для снижения содержания азотных соединений;

(б) табак, подвергнутый обработке для удаления полифенолов и(или) пептидов;

(в) заменитель табачного листа, содержащий негорючий неорганический наполнитель, связующее вещество и средства генерирования аэрозоля.

Помимо этого, курительный материал может также содержать листовой табак без стебля (lamina tobacco) и(или) расширенный табак, разрыхленный с использованием сухого льда табак (DIET - от англ. dry ice expanded tobacco).

Кроме того, в некоторых вариантах выполнения, курительный материал дополнительно содержит глицерин. Курительный материал может также или в альтернативном варианте содержать по меньшей мере один ароматизатор.

В некоторых вариантах выполнения, курительный материал курительного изделия содержит табак комплексной обработки, заменитель табачного листа, расширенный табак (DIET), листовой табак, глицерин и добавленный в конце ароматизатор.

Краткое описание чертежей

Далее, в качестве частных примеров, приводится описание вариантов выполнения изобретения со ссылкой на приложенные чертежи, на которых:

на фиг. 1 схематически представлен вид курительного изделия, в соответствии с вариантом выполнения изобретения;

на фиг. 2 представлен вид с пространственным разделением деталей фильтра, показанного на фиг. 1, иллюстрирующий его внутреннее устройство;

на фиг. 3 схематически представлен вид продольного сечения курительного изделия, в соответствии с другим вариантом выполнения изобретения;

на фиг. 4 вкратце описан процесс приготовления из полимера высокоактивного углерода; и

на фиг. 5 представлены результаты измерения вентилирующего потока для различных систем вентиляции.

Подробное описание изобретения

Настоящее изобретение относится к курительным изделиям, конструкция фильтра которых обладает улучшенной системой вентиляции, обеспечивающей снижение содержания токсичных составляющих при сохранении приемлемых потребительских характеристик.

В соответствии с некоторыми вариантами выполнения, дальнейшее снижение содержания токсических составляющих может быть достигнуто одновременным использованием с этим фильтром специально подобранных табачных смесей и(или) специально подобранных адсорбирующих фильтрующих добавок. Кроме того, при желании может быть использован новый формат всего курительного изделия, позволяющий оптимизировать влияние конструкции фильтра и других мероприятий по снижению содержания токсичных составляющих для повышения потребительских характеристик курительного изделия.

В стандартной или обычной сигарете фильтр и сигаретная палочка соединены ободковой оберткой, закрывающей фильтр по всей его длине и примыкающий конец сигаретной палочки. Если используется вентиляция, то она обычно представляет собой отверстия или каналы, сформированные в ободковой бумаге, обеспечивающие всасывание окружающего воздуха в фильтр и разбавление основного потока дыма (MS).

В вариантах выполнения настоящего изобретения, ободковая обертка не покрывает весь фильтр. Напротив, ободковая обертка разделена и(или) содержит две или более полос. Первая ободковая обертка закрывает место соединения фильтра и отрезка штранга курительного материала, например, для прикрепления фильтра к отрезку штранга. По меньшей мере одна дополнительная ободковая обертка окружает другую часть фильтра, разнесенную с первой ободковой оберткой и отделенную от нее так, что между первой и по меньшей мере одной дополнительной ободковой оберткой формируется промежуток. Этот промежуток обнажает область фильтра, окруженную более пористым материалом по сравнению с ободковыми обертками. В результате образуется секция фильтра, окруженная только пористой бумагой (бумагой для обертки фильтра), в которой улучшена диффузия газов в область фильтра и из нее. Например, такие газы как СО (окись углерода) и NO (окись азота) могут диффундировать из фильтра через эту область фильтра. Это так называемое "разделение ободковой обертки" может также улучшить управление уровнем вентиляции при более высоких расходах.

На фиг. 1 и 2 показано курительное изделие 10, в соответствие с вариантом выполнения изобретения, содержащее отрезок 11 штранга курительного материала и фильтр 12. В одном варианте выполнения, отрезок 11 штранга курительного материала представляет собой цилиндр курительного табака или материала на основе табака, заключенный в бумажную гильзу.

Отрезок 11 штранга курительного материала прикреплен к фильтру 12. В представленном варианте выполнения, первая ободковая обертка 14 перекрывает место соединения между отрезком 11 штранга курительного материала и фильтром. Эта ободковая обертка 14 помогает прикреплять отрезок 11 штранга к фильтру 12. Фильтр на его мундштучном конце 13 окружен дополнительной ободковой оберткой 15. Ободковые обертки 14, 15 разнесены друг от друга и разделены промежутком 16. Этот промежуток 16 представляет собой секцию фильтра, не окруженную ободковой оберткой. В представленном варианте выполнения, эта секция фильтра у промежутка 16 окружена обнаженной пористой бумагой для обертки фильтра.

Более подробно конструкция фильтра 12 показана на фиг. 2, представляющей вид с пространственным разделением деталей. Фильтр содержит три отдельных секции 21a, 21b, 21c фильтра. В предпочтительном варианте, каждая отдельная секция 21a, 21b, 21c фильтра отличается от другой. С тем, чтобы каждая отдельная секция 21a, 21b, 21c фильтра сохраняла требуемую структуру, они могут быть, в частности, обернуты индивидуальной внутренней оберткой 22a, 22b, 22c фильтра.

Составленные концами три отдельно обернутые секции 21a, 21b, 21c фильтра далее обертываются вместе единой наружной бумагой 23 для обертки фильтра, которая скрепляет их как единый узел. Наружная обертка 23 фильтра выполнена из пористого материала, и по меньшей мере некоторые из индивидуальных внутренних оберток 22a, 22b, 22c фильтра также могут быть пористыми.

Фильтр 12 прикреплен к сигаретной палочке 11 первой ободковой оберткой 14, обернутой вокруг сигаретной палочки 11 и фильтра 12 так, что она перекрывает место соединения между ними. Ободковая обертка закрепляется клеем.

Вторая, отдельная ободковая обертка 15 обернута вокруг мундштучного конца 13 фильтра 12, удаленного от сигаретной палочки 11, и разнесена с первой ободковой оберткой 14, с промежутком 16 между ними. Наружная обертка 23 фильтра обнажена в промежутке 16, образуя область вентиляции в секции фильтра курительного изделия 10. Пористость этой секции фильтра будет определяться пористостью наружной обертки 23 фильтра и любой внутренней обертки фильтра, окружающей его в этой области. Ободковые обертки предпочтительно образуют области пониженной пористости, по сравнению с пористостью бумаги, окружающей секцию фильтра, совмещенную с промежутком 16 между ободковыми обертками 14, 15.

В варианте выполнения изобретения, показанном на фиг. 1 и 2, фильтр 12 представлен в виде трех разделенных секций 21a, 2lb, 21c. Следует, однако, понимать, что область притязаний изобретения охватывает варианты, где число секций фильтра больше трех. Более того, изобретение не предполагает его ограничения конструкцией, в которой каждая отдельная секция 21a, 21b, 21c фильтра сначала обертывается своей собственной оберткой 22a, 22b, 22c фильтра, а, вместо этого, наружная обертка 23 фильтра может скреплять вместе все секции фильтра и поддерживать их предпочтительную форму, например, цилиндрическую.

В варианте выполнения, показанном на фиг. 2, три секции 21a, 2lb, 21c не одинакового размера. В показанном варианте выполнения, мундштучная секция 21c короче средней секции 2lb, которая, в свою очередь, короче секции 21a, примыкающей к отрезку штранга курительного материала. В частном варианте выполнения, длина мундштучной секции 21c составляет 7 мм, длина средней секции 21b составляет 10 мм, и длина секции 21a, примыкающей к отрезку штранга курительного материала составляет 20 мм.

Размер и расположение первой и второй ободковых оберток 14, 15 выбраны так, чтобы обнажить часть секции 21a, примыкающей к отрезку штранга курительного материала. Вторая ободковая обертка 15 на мундштучном конце фильтра шире первой ободковой обертки 14. В частном варианте выполнения, показанном на фиг. 2, первая ободковая обертка закрывает область шириной 11 мм, перекрывая конец отрезка штранга курительного материала и часть прилегающей секции 21a фильтра. В частности, первая ободковая обертка 14 может перекрывать 5 мм отрезка штранга курительного материала и 6 мм прилегающей секции 21a фильтра. Промежуток между первой ободковой оберткой 14 и второй ободковой оберткой 15 в показанном варианте выполнения составляет 10 мм. Кроме того, в варианте выполнения, показанном на фиг. 2, вторая ободковая обертка закрывает область шириной 21 мм на мундштучном конце фильтра 12, перекрывая всю мундштучную секциию 21c фильтра, всю центральную секцию 2lb фильтра и часть (4 мм) секции 21a фильтра, примыкающей к отрезку штранга курительного материала. Таким образом, промежуток 16 между первой и второй ободковыми обертками 14, 15 совмещен с частью секции 22a фильтра, примыкающей к отрезку штранга курительного материала 11.

Область притязаний изобретения допускает отклонения от описанного выше курительного изделия 10. Например, может использоваться более двух отдельных ободковых оберток, окружающих фильтр и(или) отрезок штранга курительного материала, и они могут быть расположены так, чтобы сформировать два или более промежутков. Размер (ширина) оберток и их расположение могут быть изменены для формирования промежутков изменяющейся ширины и разного положения. Кроме того, число и размеры секций фильтра также могут меняться.

На фиг. 3 представлен альтернативный вариант выполнения курительного изделия, в котором фильтр 112 дополнительно включает вентиляционные отверстия 131. Курительное изделие 110 содержит те же компоненты, что и курительное изделие 10, показанное на фиг. 2, за исключением того, что оно имеет вентиляционные отверстия 131.

Назначение вентиляционных отверстий состоит в пропускании воздуха в фильтр, когда курильщик затягивается курительным изделием. Воздух смешивается с основным потоком дыма и разбавляет его и другие компоненты, втягиваемые через фильтр от горящего курительного материала. Для выполнения вентиляционных отверстий в настоящее время используется ряд способов. В ободковой обертке перед ее наматыванием могут быть выполнены отверстия механическим или электроискровым перфорирующим устройством или лазерным лучом. В альтернативном варианте, лазерный луч может быть использован для выполнения отверстий после сборки курительного изделия, с использованием системы, работающей в режиме он-лайн, или такой системы в составе сборочной машины. В последнем случае, отверстия прожигаются в фильтре сфокусированным лазерным лучом, и поэтому проходят сквозь бумагу или бумаги, обернутые вокруг фильтра (ободковую обертку и обертку фильтра), и в материал внутри фильтра.

Отверстия могут быть расположены по длине фильтра так, чтобы модифицировать фильтрацию и разбавление, в частности, если расположение отверстий соотнесено с отдельными компонентами многосекционного фильтра. Было установлено, что в курительных изделиях, имеющих описанное выше разделение ободковых оберток, такое разделение улучшает управление уровнем вентиляции при повышенных расходах.

На фиг. 5 представлены результаты измерения расхода потока для трех различных систем вентиляции. Кривой А представлены данные для испытываемой сигареты, у которой вся вентиляция фильтра обеспечивается разделением ободковых оберток промежутком 20 мм. Кривой В представлены данные для промышленной контрольной сигареты с вентиляционными отверстиями в фильтре, выполненными лазером в составе сборочной машины (OML - от англ. on machine laser). Кривой С представлены данные для испытываемой сигареты, в которой часть вентиляции обеспечивается разделением ободковых оберток промежутком (10 мм), а часть - OML областью на фильтре.

Согласно нормам ИСО прокуривания сигарет, т.е., при среднем значении расхода втягиваемого через сигарету потока, равном 17,5 см³/с (или 1,050 л/мин), вентиляция фильтра измеряется как процентное отношение количества воздуха, протекающего через вентиляционные отверстия на фильтре сигареты, к полному объему затяжки, или среднему потоку, втягиваемому через сигарету. Полученный уровень вентиляции влияет на определяемое по методике ИСО содержание выделенных из продукта смол, никотина и СО. Когда потребители выкуривают сигареты, они могут делать затяжки большего объема и(или) с большим расходом, по сравнению с нормами ИСО. Поэтому содержание веществ, получаемых потребителем из обычной сигареты, может превышать то, что получает курительная машина по методике ИСО. Одна из причин такого увеличения количества выделяемых составляющих состоит в том, что эффективная "вентиляция через фильтр" снижается при расходе выше предусмотренного ИСО (показан кривой В на фиг. 5). В системе вентиляции с разделением ободковых оберток (без дополнительных вентиляционных отверстий), напротив, когда расход через сигарету становится больше расхода по норме ИСО, "эффективная вентиляция" не сокращается в такой степени, какую можно было бы ожидать в обычных продуктах. Фактически, отношение потока к перепаду давления на "разделенной области" является почти линейным, то есть по мере увеличения потока через сигаретную палочку, поток через "разделенный наконечник" нарастает почти в той же степени. Поэтому, при более интенсивном курении снижение "эффективной вентиляции" оказывается незначительным (см. кривую А на фиг. 5).

Для специалистов должно быть очевидным, что разделение ободковой обертки влияет на количество получаемых составляющих при выкуривании человеком или машиной в том случае, когда зона вентиляции не заблокирована. Это означает, что разделение ободковой обертки не даст эффекта при использовании режима (машины) интенсивного прокуривания Министерства Здравоохранения Канады (Health Canada Intense smoking - HCI).

Поскольку сложно точно предсказать уровень вентиляции, который может быть достигнут за счет только одного разделения ободковой обертки, были изготовлены испытательные образцы, и установленный в машине лазер использовался для тонкой настройки вентиляции фильтра в образце и достижения требуемого по ИСО содержания составляющих (например, использовался при построении кривой С на фиг. 5). Эта кривая демонстрирует явное влияние разделения ободковой обертки при использовании комбинированной вентиляционной системы.

В варианте выполнения, представленном на фиг. 3, вентиляционные отверстия 131, прожженные сфокусированным лазерным лучом (лазер в составе сигаретной машины) расположены кольцом по окружности фильтра 112. Отверстия проходят сквозь ободковую обертку 115, через лежащую под ней обертку 123 фильтра и любую внутреннюю обертку фильтра, в случае ее использования (не показана), и на небольшое расстояние внутрь массива фильтра.

Вентиляционные отверстия могут быть расположены в ряд или занимать область по окружности фильтра, на расстоянии примерно от 11 до 16 мм от мундштучного конца фильтра. В представленном частном варианте выполнения, вентиляционные отверстия 131 находятся на расстоянии 13 мм от мундштучного конца 113 фильтра 112. Это означает, что вентиляционные отверстия 131 совмещены с центральной секцией 121b фильтра.

Вентиляционные отверстия, выполненные лазером, обычно имеют глубину примерно от 1 до 2 мм, хотя они могут проходить дальше в массив фильтра, имея глубину более 2 мм, например, от 2 до 3,5 мм, и(или) глубину, составляющую по меньшей мере 25% диаметра фильтра, или даже от 25 до 50% диаметра фильтра. В некоторых вариантах выполнения, курительное изделие имеет по меньшей мере одно вентиляционное отверстие, проходящее в фильтр сквозь ободковую бумагу и любую обертку фильтра. Отверстие может проходить на такую глубину, что втягиваемый через вентиляционное отверстие воздух входит в центральную область фильтра. В альтернативном варианте, одно или более используемых отверстий могут быть расположены так, чтобы управлять прохождением разбавляющего воздуха сквозь фильтр. Например, отверстия могут иметь различную глубину, либо могут быть совмещены с заданными частями фильтра.

Обычные сигареты, как правило, включают жгут из ацетата целлюлозы (АЦ) в качестве фильтрующего материала. Ацетат целлюлозы обычно обрабатывается пластификаторами, которые связывают соседние волокна в точках их соприкосновения, придавая волокнистому жгуту повышенную прочность и целостность конструкции. К подходящим для этой цели пластификаторам относятся триацетин (триацетат глицерина), триэтилцитрат (ТЭЦ) и ПЭГ 400 (полиэтиленгликоль с малым молекулярным весом). Также известно, что пластифицированный жгут ацетата целлюлозы улучшает выборочное удаление полулетучих соединений, имеющихся в дыме (например, фенол, o-крезол, p-крезол и m-крезол). В некоторых вариантах выполнения изобретения, мундштучная секция фильтра (на фиг. 1 имеет обозначение 21c) включает жгут ацетата целлюлозы или в основном состоит из него, при этом предпочтительно этим жгутом является пластифицированный жгут ацетата целлюлозы.

В то время как волокнистый материал фильтра может снизить содержание твердых частиц вместе со смолами и никотином, выборочного сокращения практически не происходит. Более того, поскольку волокна ацетата целлюлозы слабо влияют или совсем не влияют на летучие составляющие, повышение эффективности фильтрации увеличивает их относительное количество по сравнению со смолами и никотином. Однако присутствие секции фильтра с ацетатом целлюлозы может повысить привлекательность для потребителей курительных изделий, предложенных в настоящем изобретении, особенно в случае, когда секция фильтра с ацетатом целлюлозы расположена на мундштучном конце фильтра.

Для дальнейшего улучшения характеристик поглощения фильтра курительных изделий, могут быть добавлены пористые адсорбенты для удаления некоторых летучих составляющих из основного потока дыма. В фильтрах сигарет широко используется активный углерод (АУ), представляющий собой неизбирательный адсорбент, который может в значительной мере снизить содержание большого числа летучих составляющих путем физической адсорбции.

Адсорбционные характеристики пористого углерода могут быть усилены обработкой пористой поверхности углерода для получения так называемого высокоактивного углерода (НАС - от англ. High Activity Carbon). Таким образом, в некоторых вариантах выполнения изобретения, по меньшей мере одна секция фильтра содержит высокоактивный углерод.

Высокоактивный углерод может быть введен в секцию фильтра курительного изделия в полость, либо распределен (хаотичными пятнами) по вставке фильтрующего материала (например, ацетата целлюлозы). В некоторых вариантах выполнения, высокоактивный углерод может быть нанесен на внутреннюю поверхность (внутренней) обертки фильтра секции фильтра, располагаясь при этом между оберткой фильтра и вставкой фильтрующего материала.

В некоторых вариантах выполнения, секция фильтра, примыкающая к отрезку штранга курительного материала (на фиг. 1 имеет обозначение 21a ), содержит высокоактивный углерод. В некоторых вариантах выполнения, секция фильтра содержит от 20 до 80 мг, желательно примерно 50 мг, высокоактивного углерода.

Высокоактивный углерод может быть получен из полимера. Например, он может представлять собой пористый углеродный гранулированный материал, полученный из полистирола.

В одной из разновидностей высокоактивного углерода, который может быть использован в курительных изделиях согласно изобретению, используются по существу сферические частицы углерода, полученные из полимера с применением собственной технологии (Von Blücher and De Ruiter 2004; Von Blücher et el 2006; Böhringer and Fichtner 2008), которые поставляются компанией Blücher CmbH (Германия).

Эти полученные из полимера гранулы высокоактивного углерода обладают пористой структурой, отличающейся от структуры углерода, обычно используемого в производимых сигаретах, который, как правило, получают из скорлупы кокосового ореха. В результате, они обладают улучшенными адсорбционными характеристиками в отношении широкого спектра летучих токсичных составляющих дыма. Полученный из полимера углерод показывает хорошие результаты в режимах прокуривания ИСО и HCI с сигаретами обычного и уменьшенного диаметра, хотя были замечены некоторые ограничения в отношении удаления уксусного альдегида в условиях прокуривания с высоким расходом.

Процесс, используемый для получения углерода из полимера, описан на фиг. 4. Активный углерод из полимера получают периодическим процессом во вращающейся печи с косвенным нагревом при пониженном давлении в инертной атмосфере. После подготовки гранул полимерного исходного сырья, материал термически стабилизируют при избытке дымящей серной кислоты. Затем материал медленно нагревают до 500°C, при этом освобождается основная часть SO₂ и H₂O и происходит коксование полимера. Получившийся углерод исходно обладает системой пор, которая недоступна для типичных адсорбентов. Для создания пористой системы, пригодной для целей адсорбции, выполняется дальнейшее нагревание материала примерно до температуры 900-1000°C для активации окисляющими веществами (водяным паром). При этом возникает система пор, состоящая в основном из микропор с размером поры от 0,7 до 3 им. Последующая активация посредством CO₂ ведет к формированию преимущественно более крупных мезопор размером от 3 до 80 нм. Комбинация шагов активации с использованием водяного пара и CO₂ представляет гибкую технологию получения требуемых характеристик пор.

Полученный из полимеров углерод, будучи синтетическим материалом, обладает более правильной сферической формой и более однородным размером частиц. Полученный из полимеров углерод обладает более низкой плотностью и дает меньше пепла в силу синтетической природы сырья, по сравнению со скорлупой натурального кокоса, как исходных материалов процессов карбонизации.

Большая часть составляющих частей дыма в режиме испытания по ИСО более эффективно адсорбируются углеродом, полученным из полимера, нежели активированным кокосовым углеродом, обеспечивая 80-95% сокращение составляющих дыма, за исключением формальдегида, уксусного альдегида, синильной кислоты (HCN) и толуола (сокращение на 50-60%). В режимах HCI, сигареты с обычным кокосовым углеродом обеспечивают сокращение на 25-45% для большинства составляющих дыма, кроме уксусного альдегида (16%). Сигареты, содержащие углерод, полученный из полимера, снижают содержание большинства составляющих дыма на 60-90%, кроме уксусного альдегида и HCN (15-30%).

Удаление токсинов из основного потока дыма также возможно посредством химической адсорбции, включая имеющие большую летучесть альдегиды и HCN. Функционализированная амином смола обеспечивает возможность нуклеофильного захвата альдегидов из основного потока дыма, и благодаря ее слабоосновной природе также может быть использована для удаления HCN из этого дыма.

Таким образом, в некоторых вариантах выполнения изобретения по меньшей мере одна секция фильтра содержит ионообменную смолу. Ионообменная смола имеет поверхностно активированный амин, который может эффективно прикрепляться к некоторым альдегидным составляющим и цианистому водороду в паровой фазе.

Материал функционализированной амином смолы может быть введен в полость секции фильтра курительного изделия, либо распределен (хаотичными пятнами) по вставке фильтрующего материала (например, ацетата целлюлозы). В некоторых вариантах выполнения, функционализированная амином смола может быть нанесена на внутреннюю поверхность (внутренней) обертки фильтра секции фильтра, размещаясь между оберткой фильтра и вставкой фильтрующего материала.

В одной возможной конструкции, в центральной секции фильтра помещается от 5 до 40 мг, желательно, примерно около 20 мг, функционализированной амином смолы.

На рынке имеются гранулы функционализированной амином ионообменной смолы типа DIAION®CR20 (изготовитель Mitsubishi Chemical Corporation). Она содержит полиаминовые группы в качестве хелирующих лигандов, которые прикрепляются на обладающую большой пористостью матрицу сшитого полистирола. CR20 демонстрирует сильное химическое сродство с ионами переходных металлов. Конкретным типом аминных групп, образуемых функционализацией, невозможно точно управлять, поэтому на смолах могут существовать аминные группы различных типов.

Было установлено, что товарный сорт CR20 (далее называемый CR20C) при его добавлении в сигареты обладает характерным запахом, несовместимым с приемлемым для пользователя характером дыма обычной сигареты. Однако, модификацией условий синтеза Mitsubishi значительно уменьшила интенсивность этого запаха, получив сорт CR20 со слабым запахом (далее называемый CR20L). В настоящей работе, если не указано иначе, все полученные результаты относятся к CR20L. Этот материал содержит гранулы размером 600 нм, плотностью 0,64 г/см³, с содержанием влаги 15% и полной обменной способностью 0,92 миллиграмм-эквивалент/см³ (meq/cm³). Mitsubishi Chemical Corporation производит материал CR20 различных других типов, включая CR20D и CR20HD, которые могут быть пригодны для использования в курительных изделиях.

Некоторые гранулы CR20 поставляются в воде, и для того, чтобы сделать их пригодными для использования в сигаретных фильтрах, может оказаться необходимым удалить из них по меньшей мере часть воды. В некоторых вариантах выполнения, вода удаляется, и материал высушивается до содержания влаги 15% или менее. В альтернативных вариантах выполнения, для фильтров курительных изделий также приемлемо более высокое содержание влаги.

Материал CR20, включая в частности CR20L, может быть введен в фильтры курительных изделий, предложенных в настоящем изобретении. По сравнению с фильтрами, содержащими обычный углерод, CR20L обеспечивает превосходное снижение содержания HCN, формальдегида и уксусного альдегида.

В некоторых вариантах выполнения настоящего изобретения, курительные изделия имеют новый формат. Это может быть связано, отчасти, с тем, чтобы разместить более длинный фильтр, в соответствии с некоторыми описанными здесь вариантами выполнения. Например, в некоторых вариантах выполнения курительные изделия имеют три или более секции фильтра, общая длина которых составляет примерно 37 мм, длина ободковой обертки (т.е., расстояние от мундштучного конца курительного изделия до дальнего края ободковой обертки) составляет 42 мм. Длина фильтра обычных удлиненных сигарет ("king size"), как правило, составляет от 15 до 27 мм. Увеличенная длина фильтра некоторых курительных изделий, предложенных в настоящем изобретении, дает двойной эффект улучшенной фильтрации дыма благодаря более длительному пребыванию дыма в фильтре, и меньшему количеству сжигаемого курительного материала благодаря сокращенной длине отрезка штранга курительного материала.

В некоторых вариантах выполнения, длина фильтра составляет по меньшей мере 30 мм, 31 мм, 32 мм, 33 мм, 34 мм или по меньшей мере 35 мм. В альтернативном варианте или дополнительно, фильтр может иметь длину не более 50 мм, 49 мм, 48 мм, 47 мм, 46 мм, 45 мм, 44 мм, 43 мм, 42 мм, 41 мм или не более 40 мм. Для компенсации такого уменьшения длины отрезка штранга курительного материала, для его обертывания может быть использована медленно сгорающая бумажная обертка. Это позволяет пользователю выполнить то же самое количество затяжек курительным изделием, что и с курительным изделием, отрезок штранга курительного материала которого имеет обычную длину.

В альтернативных вариантах выполнения, в курительном изделии может быть использован отрезок штранга курительного материала, имеющий такую же или близкую длину, что и отрезок штранга курительного материала в обычной сигарете. В результате использования более длинного фильтра курительное изделие станет длиннее обычной сигареты.

В некоторых вариантах выполнения, курительное изделие имеет т.н. "demi slim" (уменьшенной толщины) окружность, равную 21 мм, по сравнению со стандартной окружностью сигареты "king size", равной 24,6 мм. Курительные изделия могут иметь стандартную длину "king size", равную 83 мм (включая отрезок штранга курительного материала и фильтр).

Помимо модификации фильтра курительных изделий для дальнейшего снижения содержания токсических составляющих в основном потоке дыма, могут быть использованы и другие технологии, относящиеся к курительному материалу, для дополнения воздействий фильтра, или уравновешивания их, если это необходимо.

Приводится описание обработанных табачных смесей, в которых, благодаря обработке, из табака удалены протеин и полифенол, что благоприятно влияет на содержание токсических составляющий в дыме. Обработка табака может быть выполнена на резаном табаке трубоогневой сушки. Вкратце, табачная смесь подвергается водной вытяжке с последующими двумя ступенями фильтрации экстракта для удаления полифенолов и растворимых пептидов. Оставшаяся твердая часть табака обрабатывается протеазой для удаления нерастворимых протеинов. После промывки и деактивации ферментов, твердую часть табака и отфильтрованный водный экстракт объединяют. В результате обработки получается материал, называемый здесь табаком комплексной обработки (ВТТ - от англ. Blend Treated Tobacco), обеспечивающий пониженное содержание фенолов, ароматических аминов, HCN и ряда других азотистых составляющих дыма. Здесь, однако, имеет место рост содержания формальдегида и изопрена. Табак комплексной обработки сохраняет структуру исходного табака и может быть введен в отрезки штранга курительного материала для включения в состав курительных изделий, используя технологическое оборудование для изготовления обычных сигарет, без необходимости преобразования в листовой материал.

В некоторых вариантах выполнения изобретения, курительный материал содержит табак комплексной обработки.

Для экстрагирования может использоваться ломаный, резаный, скрошенный или молотый табак. В нек