Гидрофобная фицелла - RU2637563C1

Чертежи

Описание

Настоящее изобретение относится к материалам, используемым для изготовления фицеллы в курительных изделиях.

Сгораемые курительные изделия, такие как сигареты, обычно содержат цилиндрический табачный стержень, окруженный оберткой, и цилиндрический фильтр, расположенный соосно с обернутым табачным стержнем и прилегающий к нему торцом к торцу. Цилиндрический фильтр, как правило, содержит фильтрующий материал, окруженный фицеллой. Обернутый табачный стержень и фильтр соединены полосой ободковой обертки, обычно образованной из бумажного материала, который окружает фильтр по всей длине и смежную часть обернутого табачного стержня. Для использования сигареты потребитель поджигает один ее конец, и табачный стержень начинает гореть. Затем курильщик принимает вдыхаемый дым в свой рот, затягиваясь на мундштучном конце сигареты или конце сигареты, содержащем фильтр.

Некоторые курительные изделия содержат субстрат, генерирующий аэрозоль, содержащий табак, который нагревается, а не сгорает при его использовании. К известным нагреваемым курительным изделиям относятся, например, курительные изделия, в которых аэрозоль генерируется путем электрического нагрева или путем передачи тепла от сгораемого топливного элемента или источника тепла на субстрат, генерирующий аэрозоль. При курении летучие соединения выделяются из субстрата, генерирующего аэрозоль, путем передачи тепла от источника тепла и вовлекаются в поток воздуха, втягиваемый через курительное изделие. Когда высвобожденные соединения охлаждаются, они конденсируются с образованием аэрозоля, вдыхаемого потребителем. Также известны курительные изделия, в которых содержащий никотин аэрозоль генерируется из табаксодержащего материала или другого источника никотина без сгорания или нагрева, например, посредством химической реакции.

Многие курительные изделия содержат фильтр с функциональными материалами, улавливающими или преобразующими компоненты вдыхаемого дыма или аэрозоля по мере втягивания вдыхаемого дыма или аэрозоля через фильтр. Такие функциональные материалы являются известными и включают, например, сорбенты, катализаторы и ароматизаторы. Определенные ароматизаторы, используемые в курительных изделиях, такие как ментол, традиционно представлены в форме жидкости, которая включена в фильтр или табачный стержень курительного изделия с использованием соответствующего жидкого носителя. Жидкие ароматизаторы часто являются летучими и, следовательно, им свойственно перемещаться или испаряться из курительного изделия во время хранения. Количество ароматизатора, доступное для ароматизации вдыхаемого дыма во время курения, таким образом, уменьшено.

Ранее было предложено уменьшить потери летучих ароматизаторов в курительных изделиях во время хранения за счет инкапсуляции ароматизатора, например, в виде капсулы или микрокапсулы. Капсулированный ароматизатор может быть высвобожден до или во время курения курительного изделия путем разламывания капсульной структуры, например, путем раздавливания или плавления структуры. Ароматизаторы могут быть предоставлены в капсуле, выполненной с возможностью высвобождения по меньшей мере части жидкости, когда капсулу подвергают воздействию внешнего усилия, такого как сдавливание потребителем. Высвобожденные ароматизаторы распространены внутри сегмента фильтра и контактируют с фицеллой.

Фицелла обычно изготовлена из простой бумаги, впитывающей жидкий ароматизатор, увлажнитель, воду или любую влажность или влагу, окружающую бумагу. Поглощенная жидкость оставляет пятна или ослабляет фицеллу и негативно влияет на внешний вид и структурную целостность курительного изделия. Курительные изделия, которые содержат ароматические капсулы с жидким содержимым, подвержены смачиванию и разрыву стержня из-за утечки жидкого ароматизатора в процессе перемещения к потребителю или когда ароматическая капсула разрушается потребителем. Нагреваемые курительные изделия или изделия, генерирующие аэрозоль, особенно подвержены смачиванию и разрыву из-за высоких уровней увлажнителя в табачном субстрате этих нагреваемых курительных изделий или изделий, генерирующих аэрозоль.

Было бы желательно предоставить механически стабильное курительное изделие, которое может быть использовано с сегментом фильтра, имеющим ароматическую капсулу. Было бы желательно предоставить курительное изделие, которое содержит фицеллу, плохо впитывающую воду или соединения, содержащиеся во вдыхаемом дыме или аэрозоле, проходящем сквозь курительное изделие, или жидкий ароматизатор, выделенный из ароматического источника, активированного внутри сегмента фильтра. Также было бы желательно, чтобы эта гидрофобная фицелла не влияла на вкус дыма или аэрозоля, генерируемого курительным изделием.

В соответствии с первым аспектом курительное изделие содержит табачный субстрат и сегмент фильтра, содержащий фильтрующий материал, расположенный соосно с обернутым табачным субстратом и прилегающий к нему торцом к торцу. Фицелла расположена вокруг фильтрующего материала. Фицелла является гидрофобной за счет гидрофобных групп, химически связанных с фицеллой.

В другом аспекте гидрофобная фицелла производится с помощью способа, включающего следующие этапы: нанесение жидкой композиции, содержащей галогенид жирной кислоты, на по меньшей мере одну поверхность фицеллы и поддержание температуры поверхности от приблизительно 120°C до приблизительно 180°C. Галогенид жирной кислоты вступает в реакцию in situ ("на месте") с протоногенными группами материала в фицелле, полученными при образовании сложных эфиров жирной кислоты.

В дополнительном аспекте способ изготовления гидрофобной фицеллы включает следующие этапы: применение жидкой композиции, содержащей галогенид жирной кислоты, на по меньшей мере одной поверхности фицеллы и поддержание температуры поверхности от приблизительно 120°C до приблизительно 180°C. Галогенид жирной кислоты вступает в реакцию in situ с протоногенными группами материала в фицелле, полученными при образовании сложных эфиров жирной кислоты.

Курительные изделия, которые содержат гидрофобную фицеллу, могут уменьшать смачивание и поглощение воды или увлажнителя во вдыхаемом дыме или аэрозоле, проходящем сквозь курительное изделие, или ароматизатор с жидкой композицией, выделенный из жидкого выделяемого компонента, разрушается внутри сегмента фильтра. В результате видимое загрязнение и физическое ослабление части фицеллы курительного изделия может быть уменьшено даже когда жидкая композиция, такая как жидкий ароматизатор, выделенный из жидкого выделяемого компонента внутри сегмента фильтра, контактирует с фицеллой.

Курительные изделия согласно настоящему изобретению могут представлять собой сигареты с фильтром или другие курительные изделия, в которых табачный материал сгорает для образования дыма. Например, субстрат, генерирующий аэрозоль, может содержать табачный стержень, а мундштук может содержать фильтр. Бумажная обертка может содержать ободковую обертку, соединяющую фильтр с табачным субстратом или стержнем. Термин «курительное изделие» используется здесь для обозначения сигарет, сигар, сигарилл и других изделий, в которых курительный материал, такой как табак, поджигается и сжигается с получением дыма. Термин «курительное изделие» также включает изделие, генерирующее аэрозоль, в котором аэрозоль, содержащий никотин, генерируется за счет теплоты без сгорания субстрата, образующего аэрозоль, такого как табачный субстрат.

Альтернативно, курительные изделия согласно настоящему изобретению могут представлять собой изделия, в которых вещество, генерирующее аэрозоль, такое как табак, нагревается для образования аэрозоля, вместо того, чтобы сгорать. В одном типе нагреваемого курительного изделия вещество, генерирующее аэрозоль, нагревается одним или несколькими электрическими нагревательными элементами для создания аэрозоля. В другом типе нагреваемого курительного изделия аэрозоль образуется путем передачи тепла от горючего или химического источника тепла к физически отделенному субстрату, генерирующему аэрозоль, который может быть расположен внутри, вокруг или ниже по потоку относительно источника тепла. Настоящее изобретение дополнительно охватывает курительные изделия, в которых никотинсодержащий аэрозоль образован из табачного материала, табачного экстракта или другого источника никотина, без сгорания и в некоторых случаях без нагрева, например, посредством химической реакции.

Термин «изделие, генерирующее аэрозоль» используется в контексте настоящей заявки для обозначения нагреваемых курительных изделий или курительных изделий, не являющихся сигаретами, сигарами, сигариллами или изделиями, в которых табачный субстрат сгорает для образования дыма. Курительные изделия согласно настоящему изобретению могут представлять собой целые собранные курительные устройства или компоненты курительных устройств, скомбинированные с одним или несколькими другими компонентами для предоставления собранного устройства для образования аэрозоля, такого как, например, расходуемая часть нагреваемого курительного устройства или изделия, генерирующего аэрозоль.

Обычно устройство, генерирующее аэрозоль, содержит источник тепла; субстрат, образующий аэрозоль (такой как табачный субстрат); по меньшей мере одно впускное отверстие для воздуха, расположенное ниже по потоку относительно субстрата, образующего аэрозоль; и канал для потока воздуха, проходящий между по меньшей мере одним впускным отверстием для воздуха и мундштучным концом изделия. Источник тепла предпочтительно находится выше по потоку относительно субстрата, образующего аэрозоль. Во многих вариантах выполнения источник тепла является одним целым с устройством, генерирующим аэрозоль, и расходуемым изделием, генерирующим аэрозоль, помещенным с возможностью последующего снятия внутри устройства, генерирующего аэрозоль.

Источник тепла может представлять собой горючий источник тепла, химический источник тепла, электрический источник тепла, теплоотвод или любую их комбинацию. Источник тепла может представлять собой электрический источник тепла, предпочтительно имеющий форму пластины, которая может быть вставлена в субстрат, образующий аэрозоль. Альтернативно, источник тепла может быть выполнен таким образом, чтобы окружать субстрат, образующий аэрозоль, и поэтому может иметь форму полого цилиндра или любую другую подобную подходящую форму. Альтернативно, источник тепла представляет собой горючий источник тепла. В контексте настоящей заявки, горючий источник тепла представляет собой источник тепла, который сгорает для выделения тепла при использовании, что, в отличие от сигареты, сигары или сигариллы, не подразумевает горения табачного субстрата в курительном изделии. Предпочтительно, такой горючий источник тепла содержит углерод и средство воспламенения, такой как пероксид, супероксид или нитрат металла, при этом металл является щелочным металлом или щелочноземельным металлом.

Термины «выше по потоку» и «ниже по потоку» обозначают относительные положения элементов курительного изделия, описанные относительно направления вдыхаемого дыма или аэрозоля, когда он втягивается из табачного субстрата или субстрата, генерирующего аэрозоль, и через мундштук.

Термин «вдыхаемый дым» используется в контексте настоящей заявки для обозначения дыма, образуемого сгораемыми курительными изделиями, такими как сигареты, и аэрозолей, образуемых несгораемыми курительными изделиями, как описано выше. Дым, вдыхаемый курильщиком, течет сквозь курительное изделие и потребляется пользователем.

Термин «мундштук» используется в контексте настоящей заявки для обозначения части курительного изделия, предназначенной для контакта со ртом потребителя. Мундштук может представлять собой часть курительного изделия, которая может содержать фильтр, или в некоторых случаях мундштук может определяться протяженностью ободковой бумаги. В других случаях мундштук может быть определен как часть курительного изделия, проходящая приблизительно на 40 мм от мундштучного конца курительного изделия или проходящая приблизительно на 30 мм от мундштучного конца курительного изделия.

Мундштук курительных изделий согласно настоящему изобретению может содержать фильтр, содержащий один или несколько сегментов фильтра фильтрующего материала. Например, мундштук может содержать одинарный сегмент фильтрующего материала или мундштук может содержать многосегментный фильтр, содержащий два или более сегментов фильтрующего материала. При наличии двух или более сегментов фильтра сегменты фильтра могут иметь одинаковую конструкцию и состоять из одинаковых материалов. Тем не менее, сегменты фильтра предпочтительно имеют разную конструкцию и/или содержат разный фильтрующий материал по сравнению друг с другом.

Термин «фицелла» в контексте данного описания означает обертку, которая окружает только мундштук или часть мундштука. Если мундштук образован из единственного сегмента, такого как единственный сегмент фильтрующего материала, фицелла будет окружать этот единственный сегмент и будет представлять собой обычно единственный материал между нижележащим сегментом и ободковой оберткой. Если мундштук образован из группы сегментов, содержащей множество сегментов, термин «фицелла» может относиться к фицеллам сегмента, каждая из которых окружает только единственный сегмент или подгруппу сегментов, или этот термин может относиться к общей фицелле, которая будет окружать все указанные сегменты, и к любой из фицелл сегмента. В этом случае, по меньшей мере одна из фицелл сегмента является предпочтительно гидрофобной, и в некоторых случаях эти фицеллы образованы из одинакового материала или разного материала. Термин “гидрофобная” относится к поверхности, демонстрирующей водоотталкивающие свойства. Одним применимым способом определения этого является измерение угла контакта с водой. “Угол контакта с водой” представляет собой угол, обычно измеряемый посредством жидкости, где граница жидкости/пара встречается с твердой поверхностью. Он количественно обозначает смачиваемость твердой поверхности жидкостью посредством уравнения Юнга.

Настоящее изобретение предоставляет гидрофобную фицеллу (то есть содержащую лишь гидрофобную внутреннюю поверхность или по меньшей мере гидрофобную внутреннюю поверхность; или содержащую лишь гидрофобную внешнюю поверхность или по меньшей мере гидрофобную внешнюю поверхность; или содержащую как гидрофобную внутреннюю поверхность, так и гидрофобную внешнюю поверхность), расположенную вокруг или окружающую фильтрующий материал.

Предусмотрено, что гидрофобная фицелла может уменьшать и предотвращать образование пятен на курительном изделии, которые видны потребителю. Было обнаружено, что пятна могут появиться на курительном изделии при хранении или использовании, когда ароматические капсулы протекают или разрушены. Появление пятен может быть вызвано впитыванием жидкого ароматизатора или воды или увлажнителя, включая любые окрашенные вещества, находящиеся во взвешенном или растворенном состоянии, в полотно целлюлозных волокон, составляющее бумажную фицеллу. Не ограничиваясь любой теорией, ароматизатор, вода или увлажнитель взаимодействует с целлюлозными волокнами бумаги и изменяет организацию волокон, приводя к местному изменению оптических свойств, таких как яркость, цвет и светонепроницаемость, и механических свойств, таких как прочность на разрыв, проницаемость бумажной фицеллы.

Фицелла (или бумага) представляет собой часть курительного изделия, расположенную вокруг фильтрующего материала для помощи в сохранении цилиндрической формы сегмента фильтра. Эта бумага может демонстрировать широкий диапазон проницаемости или не быть проницаемой. Проницаемость сигаретной бумаги определена с помощью метода испытаний согласно международному стандарту ISO 2965:2009 и результат выражен в кубических сантиметрах в минуту на квадратный сантиметр и обозначен термином «единицы CORESTA».

Во многих вариантах выполнения проницаемость необработанной обертки (то есть без гидрофобной обработки) может быть в диапазоне от 0 до 30000 единиц CORESTA, или в диапазоне от 0 до1000 единиц CORESTA, или в диапазоне от 0 до 100 единиц CORESTA, или в диапазоне от 0 до 10 единиц CORESTA, или в диапазоне от 10 до 50 единиц CORESTA. Образование in situ сложных эфиров жирной кислоты (то есть гидрофобная обработка) с материалом фицеллы уменьшает проницаемость фицеллы на менее чем приблизительно 20%, или менее чем приблизительно 15%, или менее чем приблизительно 10% по сравнению с проницаемостью необработанной обертки, описанной выше.

Фицелла может содержать элементы вентиляции, такие как множество перфорационных отверстий. Перфорационные отверстия могут быть образованы в фицелле на любом этапе процесса изготовления курительного изделия. Перфорационные отверстия могут определять один или несколько рядов пустот или отверстий, которые окружают курительное изделие. Предпочтительно перфорационные отверстия расположены по меньшей мере на расстоянии 10 мм мундштучного конца курительного изделия.

В различных вариантах выполнения фицелла может быть выполнена из любого подходящего гидрофобного материала. Во многих вариантах выполнения фицелла выполнена из материала, содержащего боковые протоногенные группы. Термин «протоногенный» относится к группе, которая может передавать водород или протон в химической реакции. Предпочтительно, протоногенные группы представляют собой реактивные гидрофильные группы, такие как, помимо всего прочего, гидроксильная группа (-OH), аминогруппа (–NH₂), или сульфгидрильная группа (-SH₂). Настоящее изобретение будет описано в качестве примера со ссылкой на обертки, содержащие гидроксильные группы. Материал с боковыми гидроксильными группами включает целлюлозный материал, такой как бумага, древесина, текстиль, как натуральные, так и искусственные волокна. Фицелла также может содержать один или несколько материалов наполнителей, например карбонат кальция.

Фицелла, описанная в настоящем документе, включающая любые гидрофобные обработки, может иметь любой подходящий удельной вес. Удельной вес фицеллы может быть в диапазоне от приблизительно 10 до приблизительно 150 грамм на квадратный метр, от приблизительно 14 до приблизительно 115 грамм на квадратный метр, от приблизительно 30 до приблизительно 60 грамм на квадратный метр; от приблизительно 50 до приблизительно 90 грамм на квадратный метр; или от приблизительно 65 до приблизительно 85 грамм на квадратный метр. Фицелла может иметь любую подходящую толщину. Толщина фицеллы может находиться в диапазоне от приблизительно 25 до приблизительно 200 микрометров или от приблизительно 30 до приблизительно 100 микрометров, или от приблизительно 40 до 50 микрометров. В предпочтительных вариантах обеспечена единственная обертка фильтра, и эта единственная обертка фильтра имеет вес основы, указанный выше. Альтернативно, в некоторых вариантах может быть обеспечено несколько фицелл, и общий вес основы этих нескольких фицелл может представлять собой вес основы, указанный выше.

Во многих вариантах выполнения толщина фицеллы позволяет гидрофобным группам или реагенту, нанесенным на одну поверхность, распространяться на противоположную поверхность, эффективно обеспечивая аналогичными гидрофобными свойствами обе противоположные поверхности. В одном примере толщина фицеллы составляла приблизительно 43 микрометра и обеим поверхностям была придана гидрофобность с помощью процесса глубокой печати (печати) с использованием стеароилхлорида в качестве гидрофобного реагента, нанесенного на одну поверхность. Соответственно, хотя многие преимущества изобретения требуют, чтобы лишь одна из двух основных поверхностей, то есть либо внутренняя поверхность, либо внешняя поверхность, обладала гидрофобными свойствами, предусмотрено, что бумага, обладающая гидрофобными свойствами обеих основных поверхностей, также может использоваться подобным образом. Следовательно, настоящее изобретение охватывает различные применения, в которых фицелла содержит по меньшей мере одну гидрофобную поверхность.

Гидрофобная поверхность фицеллы также может сдерживать перемещение, впитывание и накопление ароматизатора, увлажнителя, воды и других растворимых или взвешенных веществ в фицелле, что может привести к появлению видимых пятен на фицелле курительных изделий или ослаблению фицеллы. По сути, гидрофобная поверхность уменьшает или предотвращает загрязнение фицеллы водой, ароматизатором, увлажнителем и другими растворимыми и взвешенными веществами.

Гидрофобная обертка также может сдерживать перемещение, впитывание и накопление ароматизатора, увлажнителя, воды и загрязнение фицеллы, происходящее при хранении или использовании курительного изделия во влажной среде, в частности при очень высокой влажности (например, относительной влажности более 70%, 80%, 90%, 95%, 99%) или при длительном хранении курительного изделия (например, в течение более трех недель, двух месяцев, трех месяцев, шести месяцев), или сочетании таких условий.

Гидрофобные свойства фицеллы также могут предотвратить или уменьшить возникновение деформации или распада сегмента фильтра курительного изделия при взаимодействии влаги, ароматизатора или увлажнителя с фицеллой. Когда ароматизатор, увлажнитель или вода проникает в поверхность фицеллы и впитывается, структура фицеллы ослабляется, эффективно уменьшая прочность на разрыв фицеллы и приводя к легкому разрыванию или смятию фицеллы или сегмента фильтра.

В некоторых вариантах выполнения материал или способ создания гидрофобной обертки по существу не уменьшает проницаемость фицеллы. Предпочтительно, реагент или способ создания гидрофобной фицеллы изменяет проницаемость фицеллы (по сравнению с необработанным материалом обертки) на менее чем приблизительно 10% или менее чем приблизительно 5%.

В различных вариантах выполнения гидрофобная поверхность фицеллы обладает величиной впитывания воды по способу Кобба (ISO535:1991) (за 60 секунд), составляющей менее чем приблизительно 30 г/м², менее чем приблизительно 20 г/м², менее чем приблизительно 15 г/м² или менее чем приблизительно 10 г/м².

В различных вариантах выполнения гидрофобная поверхность фицеллы имеет угол контакта с водой, составляющий по меньшей мере приблизительно 90 градусов, по меньшей мере приблизительно 95 градусов, по меньшей мере приблизительно 100 градусов, по меньшей мере приблизительно 110 градусов, по меньшей мере приблизительно 120 градусов, по меньшей мере приблизительно 130 градусов, по меньшей мере приблизительно 140 градусов, по меньшей мере приблизительно 150 градусов, по меньшей мере приблизительно 160 градусов или по меньшей мере приблизительно 170 градусов. Гидрофобность определяется путем использования испытания TAPPI T558 om-97 и результат представлен в виде межплоскостного угла контакта и выражен в “градусах” и может варьироваться от нуля градусов до приблизительно 180 градусов. Если угол контакта не указан вместе с термином «гидрофобный», угол контакта с водой составляет по меньшей мере 90 градусов.

В предпочтительных вариантах выполнения внутренняя поверхность фицеллы имеет угол контакта с водой, составляющий по меньшей мере приблизительно 90 градусов, по меньшей мере приблизительно 95 градусов, по меньшей мере приблизительно 100 градусов, по меньшей мере приблизительно 110 градусов, по меньшей мере приблизительно 120 градусов, по меньшей мере приблизительно 130 градусов, по меньшей мере приблизительно 140 градусов, по меньшей мере приблизительно 150 градусов, по меньшей мере приблизительно 160 градусов или по меньшей мере приблизительно 170 градусов. Внешняя поверхность может быть менее гидрофобной, чем внутренняя поверхность, для облегчения последующей обработки внешней поверхности, например, печати узоров на внешней поверхности, обработки посредством печати для уменьшения предрасположенности сигареты к воспламенению, или придания ей большей совместимости с определенными связующими. В других вариантах выполнения внешняя поверхность имеет угол контакта с водой, по существу такой же, что и внутренняя поверхность, или в пределах приблизительно 20 градусов угла контакта внутренней поверхности.

Гидрофобная поверхность может быть равномерно расположена вдоль длины фицеллы. В некоторых конфигурациях гидрофобная поверхность расположена неравномерно вдоль длины фицеллы. Например, гидрофобная поверхность может предпочтительно присутствовать на части фицеллы рядом с мундштуком курительного изделия и отсутствовать на расположенной выше по потоку части фицеллы. В некоторых вариантах выполнения гидрофобная поверхность присутствует рядом с капсулой с ароматизатором внутри сегмента фильтра и не присутствует выше по потоку или ниже по потоку от капсулы с ароматизатором. В некоторых вариантах выполнения гидрофобная поверхность образует узор вдоль всей или части длины фицеллы.

Во многих вариантах выполнения гидрофобная поверхность может быть образована путем печатания реагента вдоль длины фицеллы. Могут быть использованы любые применимые способы печатания, такие как глубокая печать, струйная печать и т.п. Реагент может включать любые применимые гидрофобные группы, которые могут быть ковалентно связаны с материалом фицеллы или боковыми группами материала фицеллы.

Гидрофобная поверхность может быть образована с помощью любого подходящего гидрофобного реагента или гидрофобной группы. Гидрофобный реагент предпочтительно образует химическую связь с фицеллой или боковыми протоногенными группами материала фицеллы. Во многих вариантах выполнения гидрофобный реагент ковалентно связан с фицеллой или боковыми протоногенными группами материала фицеллы. Например, гидрофобная группа ковалентно связана с боковыми гидроксильными группами целлюлозного материала, образующего фицеллу. Ковалентная связь между структурными компонентами фицеллы и гидрофобным реагентом может образовывать гидрофобные группы, более надежно прикрепленные к материалу фицеллы, вместо простого нанесения покрытия гидрофобного материала на поверхность фицеллы. За счет химической связи гидрофобного реагента на молекулярном уровне in situ, а не нанесения слоя гидрофобного материала в объеме для покрытия поверхности обеспечивается лучшее поддержание проницаемости фицеллы, так как покрытию свойственно закрывать или блокировать поры в фицелле и уменьшать проницаемость. Химически связанные гидрофобные группы с фицеллой in situ могут также уменьшить количество материала, необходимого для придания гидрофобности поверхности фицеллы. Используемый здесь термин “in situ” ("на месте") относится к месту химической реакции, которая происходит на или возле поверхности твердого материала, из которого образуется фицелла, которая отличима от реакции с целлюлозой, растворимой в растворе. Например, реакция происходит на или возле поверхности бумаги, которая содержит целлюлозный материал в гетерогенной структуре. Однако термин “in situ” не требует, чтобы химическая реакция происходила непосредственно на курительном изделии.

Гидрофобный реагент может содержать ацильную группу или группу жирной кислоты. Ацильная группа или группа жирной кислоты или их смесь могут быть насыщенными или ненасыщенными. Группа жирной кислоты (такая как галогенид жирной кислоты) в реагенте может вступать в реакцию с боковыми протоногенными группами, такими как гидроксильные группы целлюлозного материала для образования сложноэфирной связи, ковалентно связывающей жирную кислоту с целлюлозным материалом. По сути, эти реакции с боковыми гидроксильными группами могут этерифицировать целлюлозный материал.

Ацильная группа или группа жирной кислоты включает C₁₂-C₃₀ алкил (алкильную группу, содержащую от 12 до 30 атомов углерода), C₁₄-C₂₄ алкил (алкильную группу, содержащую от 14 до 24 атомов углерода) или предпочтительно C₁₆-C₂₀ алкил (алкильную группу, содержащую от 16 до 20 атомов углерода). Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что термин «жирная кислота», используемый в данном описании, относится к длинноцепочечной алифатической, насыщенной или ненасыщенной жирной кислоте, которая содержит от 12 до 30 атомов углерода, от 14 до 24 атомов углерода, от 16 до 20 атомов углерода или которая имеет более чем 15, 16, 17, 18, 19 или 20 атомов углерода. В различных вариантах выполнения гидрофобный реагент включает ацилгалогенид, галогенид жирной кислоты, такой как хлорид жирной кислоты, включающий, например, пальмитоилхлорид, стеароилхлорид или бегеноилхлорид, их смесь. Реакция in situ между хлоридом жирной кислоты и целлюлозой в обертке приводит к образованию сложных эфиров целлюлозы и жирной кислоты и хлористоводородной кислоты.

Может использоваться любой подходящий способ образования химической связи между гидрофобным реагентом или группой и фицеллой. В качестве одного примера, некоторое количество гидрофобного реагента без растворителя нанесено на поверхность бумаги при регулируемой температуре, например, капли реагентов, образующие круги диаметром 20 микрометров, расположенные на поверхности с одинаковыми интервалами. Регулирование давления пара реагента может способствовать распространению реакции путем рассеивания с образованием сложноэфирных связей между жирной кислотой и целлюлозой, при этом с непрерывным удалением не вступившего в реакцию хлорангидрида. Этерификация целлюлозы в некоторых случаях основана на реакции спиртовых групп или боковых гидроксильных групп целлюлозы с ацилгалогенидом, таким как хлористый ацил, включая хлорид жирной кислоты. Температура, которая может использоваться для нагревания гидрофобного реагента, зависит от химических свойств реагента, и для галогенидов жирной кислоты она находится в диапазоне от приблизительно 120°C до приблизительно 180°C.

Гидрофобный реагент может быть нанесен на фицеллу в любом применимом количестве или удельном весе (слоя). Во многих вариантах выполнения удельный вес (слоя) гидрофобного реагента составляет менее чем приблизительно 3 грамма на квадратный метр, менее чем приблизительно 2 грамма на квадратный метр, или менее чем приблизительно 1 грамм на квадратный метр или в диапазоне от приблизительно 0,1 до приблизительно 3 грамм на квадратный метр, от приблизительно 0,1 до приблизительно 2 грамма на квадратный метр или от приблизительно 0,1 до приблизительно 1 грамм на квадратный метр. Гидрофобный реагент может быть напечатан на поверхности фицеллы и образовывать однородный или неоднородный узор.

Предпочтительно гидрофобная фицелла образована вступлением в реакцию группы сложного эфира жирной кислоты или группы жирной кислоты с боковыми гидроксильными группами на целлюлозном материале обертки для образования гидрофобной поверхности фицеллы. Этап реакции может быть выполнен путем нанесения галогенида жирной кислоты (например, такого как хлорид), что предоставляет группу сложного эфира жирной кислоты или группу жирной кислоты для образования химической связи с боковыми гидроксильными группами на целлюлозном материале фицеллы для образования гидрофобной поверхности обертки. Этап нанесения может быть осуществлен путем загрузки галогенида жирной кислоты в жидкой форме на твердую опору, например, кистью, валиком или поглощающей или не поглощающей прокладкой, а затем контактирования твердой опоры с поверхностью обертки. Галогенид жирной кислоты также может быть нанесен с помощью способов печати, таких как глубокая печать, струйная печать, флексография, гелиография, путем распыления, путем смачивания, или погружения в жидкость, содержащую галогенид жирной кислоты. На этапе нанесения могут быть нанесены дискретные участки реагента, образующие однородный или неоднородный узор гидрофобных областей на поверхности фицеллы. Равномерный или не равномерный узор гидрофобных областей на обертке может состоять из по меньшей мере приблизительно 100 изолированных гидрофобных участков, по меньшей мере приблизительно 500 изолированных гидрофобных участков, по меньшей мере приблизительно 1000 изолированных гидрофобных участков или по меньшей мере приблизительно 5000 изолированных гидрофобных участков. Изолированные гидрофобные участки могут иметь любую применимую форму, такую как форму круга, прямоугольника или многоугольника. Изолированные гидрофобные участки могут иметь любой применимый средний горизонтальный размер. Во многих вариантах выполнения отдельные гидрофобные участки имеют средний горизонтальный размер в диапазоне от 5 до 100 микрометров или в диапазоне от 5 до 50 микрометров. Для облегчения рассеивания применяемого реагента на поверхности может быть также применен поток газа. Устройства и способы, такие как те, которые описаны в опубликованном патенте США 20130236647, включенном в настоящее описание в качестве ссылки во всей ее полноте, могут быть использованы для получения гидрофобной фицеллы.

В соответствии с настоящим изобретением гидрофобная фицелла может быть получена способом, включающим применение жидкой композиции, содержащей галогенид алифатической кислоты по меньшей мере на одной поверхности фицеллы, опционального применения потока газа на поверхности для облегчения рассеивания нанесенного галогенида жирной кислоты, и поддержания температуры поверхности от приблизительно 120°С до приблизительно 180°С, при этом галогенид жирной кислоты вступает в реакцию in situ с гидроксильными группами целлюлозного материала в фицелле, что приводит к образованию сложных эфиров алифатических кислот. Предпочтительно, фицелла выполнена из бумаги, и галогенид жирной кислоты представляет собой стеароилхлорид, пальмитоилхлорид или смесь хлоридов жирной кислоты с 16–20 атомами углерода в ацильной группе. Таким образом, гидрофобная фицелла, которую получают описанным выше способом, отличима от материала, изготовленного путем покрытия поверхности слоем предварительно подготовленного сложного эфира целлюлозы и жирной кислоты.

Гидрофобную фицеллу производят с помощью способа нанесения композиции жидкого реагента на по меньшей мере одну поверхность бумаги фицеллы со скоростью в диапазоне от приблизительно 0,1 до приблизительно 3 грамм на квадратный метр, или от приблизительно 0,1 до приблизительно 2 грамма на квадратный метр, или от приблизительно 0,1 до приблизительно 1 грамм на квадратный метр. Жидкий реагент, наносимый с такой скоростью, делает поверхность бумаги фицеллы гидрофобной.

Курительные изделия, такие как сигареты и изделия, генерирующие аэрозоль, содержат табачный субстрат или субстрат, генерирующий аэрозоль, который содержит табачный наполнитель, окруженный оберткой. Табачный субстрат может содержать любой подходящий тип или типы табачного материала или заменителя табака в любом подходящем виде. Предпочтительно, табачный стержень включает табак трубоогневой сушки, табак Берли, табак Мэриленд, восточного типа, специальные виды табака или любое их сочетание. Предпочтительно, табак предусмотрен в виде наполнителя из резаного табака, табачного слоя, обработанных табачных материалов, таких как объемно расширенный или вспушенный табак, обработанных табачных стеблей, таких как порезанные и раскатанные или порезанные и вспушенные стебли, гомогенизированного табака, восстановленных табачных материалов, формованного листового табака, их смесей и т. п. Термин «табачный наполнитель» используется в контексте настоящей заявки для обозначения табачного материала, в основном состоящего из листовой пластины табачного листа. Термин «табачный наполнитель» используется в контексте настоящей заявки для обозначения как одного вида, относящегося к роду Nicotiana, так и двух и более видов, относящихся к роду Nicotiana, образующих смесь ("табачную мешку").

Используемый в данном описании термин «гомогенизированный табак» обозначает стержень или лист материала, образованные агломерацией частиц табачных отходов, таких как мелкие частицы табака, табачная пыль, стебли табака, или смесь вышеперечисленного, и может включать в себя восстановленный табачный материал, формованный листовой табак, или оба. Термин «восстановленный табак» относится к бумагоподобному материалу, который может быть получен из табачных отходов путем экстрагирования растворимых химических веществ из побочных продуктов табачного производства, переработки оставшихся после экстракции табачных волокон в бумагоподобный лист, а затем повторного нанесения экстрагированных материалов в концентрированной форме на лист. Термин «формованный листовой табак» относится к бумагоподобному материалу, изготовленному путем отливки суспензии, содержащей частицы табачных отходов и связующее (например, гуар), на опорную поверхность, такую как конвейерная лента, высушивание суспензии и удаление высушенного листа с опорной поверхности. Примерные способы изготовления различных типов гомогенизированного табака описаны в US 5724998; US 5584306; US 4341228; US 5584306 и US 6216706.

Табачный субстрат или субстрат, генерирующий аэрозоль, может содержать высокий уровень материала увлажнителя. Материал увлажнителя также может быть назван как «вещество для образования аэрозоля». Вещество для образования аэрозоля используется для описания любого подходящего известного соединения или смеси соединений, которые при использовании упрощают образование аэрозоля и которые при рабочей температуре табачного субстрата или субстрата, генерирующего аэрозоль, по существу, обладают стойкостью к термической деградации.

Подходящие увлажнители или вещества для образования аэрозоля хорошо известны из уровня техники и включают, помимо всего прочего: многоатомные спирты, такие как пропиленгликоль, триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и глицерин; сложные эфиры многоатомных спиртов, такие как глицерол моно-, ди- или триацетат; и алифатические сложные эфиры моно-, ди- или поликарбоновых кислот, такие как диметилдодекандиоат и диметилтетрадекандиоат. Предпочтительными увлажнителями или веществами для образования аэрозоля являются многоатомные спирты или их смеси, такие как пропиленгликоль, триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и, наиболее предпочтительно, глицерин. Табачный субстрат или субстрат, образующий аэрозоль, может содержать один увлажнитель или вещество для образования аэрозоля. Альтернативно, табачный субстрат или субстрат, образующий аэрозоль, может содержать сочетание двух или более увлажнителей или веществ для образования аэрозоля.

Во многих вариантах выполнения в табачном субстрате или субстрате, генерирующем аэрозоль, содержание увлажнителя или вещества для образования аэрозоля составляет более чем приблизительно 10%, или предпочтительно более чем приблизительно 15%, или более предпочтительно более чем приблизительно 20%, по сухому весу. В табачном субстрате или субстрате, образующем аэрозоль, содержание увлажнителя или вещества для образования аэрозоля составляет от приблизительно 10% до приблизительно 30%, или предпочтительно от приблизительно 15% до приблизительно 30%, или более предпочтительно от приблизительно 20% до приблизительно 30%, по сухому весу.

В вариантах выполнения, в которых мундштук содержит два или более сегментов фильтрующего материала, по меньшей мере два сегмента фильтрующего материала могут быть удалены друг от друга таким образом, чтобы между ними образовалась полость. Полость может быть, по меньшей мере, частично заполнена функциональным материалом.

В любом из вариантов выполнения, в которых мундштук содержит один или несколько сегментов фильтрующего материала, по меньшей мере один из сегментов фильтра может содержать функциональный материал. Он может выступать дополнением для любого функционального материала, расположенного в полости, при ее наличии. Функциональный материал, который может быть ароматизатором, включен для взаимодействия с курительным изделием и изменения его характеристик, и, таким образом, взаимодействия с дымом, который оно производит. Например, ароматизатор может придавать аромат, чтобы улучшить вкус вдыхаемого дыма, который образуется во время курения. Ароматизатор представляет собой любое натуральное или искусственное соединение, которое влияет на органолептические качества композиции. Ароматизатор может придавать аромат для усиления вкуса вдыхаемого дыма, который образуется во время курения, или вкуса аэрозоля, полученного с помощью субстрата, генерирующего аэрозоль.

Многие встречающиеся в природе ароматизаторы могут быть получены или путем экстракции из природного источника или путем химического синтеза, если известна структура соединения. Ароматизаторы могут быть извлечены из части растения или животного с помощью физических средств, с помощью ферментов, или воды или органического растворителя, и, таким образом, включают в себя любой их экстракт, эфир, гидролизат, дистиллят или абсолю. Растения, которые могут быть использованы для обеспечения ароматизаторов, включают в себя, помимо всего прочего, те, которые принадлежат к семействам, Lamiaceae (например, мята), Apiaceae (например, анис, фенхель), Lauraceae (например, лавр, корица, розовое дерево), Rutaceae (например, цитрусовые), Myrtaceae (например, анисовый мирт), и Fabaceae (например, лакричник). Неограничивающие примеры источников ароматизаторов включают мяту, такую как мята перечная и курчавая мята, кофе, чай, корицу, гвоздику, имбирь, какао, ваниль, шоколад, эвкалипт, герань, агаву и можжевельник.

Многие ароматизаторы представляют собой эфирные масла или смесь одного или более эфирных масел. «Эфирное масло» представляет собой масло, имеющее характерный запах и аромат растения, из которого оно получено. Подходящие эфирные масла включают, помимо всего прочего, эвгенол, масло мяты перечной и масло мяты кудрявой. Во многих вариантах выполнения ароматизатор содержит ментол, эвгенол или сочетание ментола и эвгенола. Во многих вариантах выполнения ароматизатор дополнительно содержит анетол, линалоол или их сочетание. Термин «травяной материал» используется для обозначения материала из травянистого растения. «Травянистое растение» представляет собой ароматическое растение, листья или другие части которого используются для медицинских, кулинарных или ароматических целей и способны высвобождать аромат в дым, создаваемый курительным изделием. Травяной материал включает травяной лист или другой травяной материал из травянистых растений, включающих, помимо всего прочего, мяту, такую как мята перечная и мята кудрявая, мелиссу лимонную, базилик, корицу, базилик лимонный, шнитт-лук, кориандр, лаванду, шалфей, чай, тимьян и тмин. Термин «мята» используется для обозначения растений рода Mentha. Подходящие виды листьев мяты могут быть взяты из различных растений, включающих, помимо всего прочего, Mentha piperita, Mentha arvensis, Mentha niliaca, Mentha citrata, Mentha spicata, Mentha spicata crispa, Mentha cordifolia, Mentha Longifolia, Mentha pulegium, Mentha suaveolens и Mentha suaveolens variegata. В некоторых вариантах выполнения ароматизатор может включать табачный материал.

Ароматизатор может быть предусмотрен непосредственно на компоненте фильтра. Альтернативно, ароматизатор может быть предусмотрен в виде части компонента доставки ароматизатора, выполненного с возможностью высвобождения ароматизатора в ответ на срабатывание инициирующего механизма. В некоторых вариантах выполнения ароматизатор представляет собой дисперсный ароматизирующий материал. Подходящие дисперсные ароматизирующие материалы включают в себя частицы сорбирующего или целлюлозного материала, насыщенного жидким ароматизатором.

Термин «жидкий выделяемый компонент» используется в настоящем контексте для описания частицы или части жидкостного материала доставки, который имеет форму, пригодную для включения в курительное изделие или изделие, генерирующее аэрозоль. Жидкий выделяемый компонент выделяет жидкость, содержащую функциональный материал. Жидкий выделяемый компонент предпочтительно имеет форму гранулы, капсулы или микрокапсулы. В предпочтительных вариантах выполнения жидкий выделяемый компонент представляет собой компонент доставки ароматизатора для обеспечения аромата в курительном изделии. Используемый в данном описании термин «жидкость» относится к композициям, которые находятся в жидком состоянии при комнатной температуре, например, 22°C.

В некоторых вариантах выполнения ароматизатор обеспечен в капсуле, выполненной с возможностью высвобождения, по меньшей мере, части жидкости, когда капсулу подвергают воздействию внешнего усилия, такого как сдавливание потребителем. Таким образом, разрывание капсулы высвобождает некоторое количество жидкого ароматизатора в сегмент фильтра или фильтрующий материал. Предпочтительно, капсула может содержать внешнюю оболочку и внутреннюю центральную часть, содержащую ароматизатор. Предпочтительно, внешняя оболочка является герметичной перед приложением внешнего усилия, но является хрупкой или ломкой, чтобы позволять ароматизатору высвобождаться при приложении внешнего усилия. Капсула может представлять собой разнообразные физические формы, включая, помимо всего прочего, капсулу с одной частью, капсулу с несколькими частями, капсулу с одной стенкой, капсулу с несколькими стенками, большую капсулу и маленькую капсулу. Альтернативно, жидкий ароматизатор содержится в жидком выделяемом компоненте, который содержит матричную структуру, образующую множество областей, заключающих жидкий ароматизатор, и который обеспечивает профиль доставки с замедленным высвобождением, так чтобы можно было регулировать количество ароматизирующей композиции, высвобожденное при сжатии компонента выделения аромата, посредством регулирования сжимающей силы, приложенной потребителем. Для специалистов в данной области техники будет понятно, что термин «замедленное высвобождение» охватывает те варианты выполнения, в которых количество ароматизатора, выпущенное с данной силой, зависит дополнительно от продолжительности приложения силы.

Согласно настоящему изобретению предоставляется курительное изделие, содержащее гидрофобную фицеллу и содержащее по меньшей мере один жидкий выделяемый компонент. В одном варианте выполнения жидкий выделяемый компонент представляет собой капсулу, содержащую внешнюю оболочку и внутреннюю часть, которая удерживает жидкость, и при этом жидкость выделяется, когда капсула разрушается при сжатии. В другом варианте выполнения жидкий выделяемый компонент образован из жидкостного материала доставки с замедленным высвобождением. Жидкий материал доставки содержит замкнутую матричную структуру, имеющую полимерную матрицу, образующую множество областей. Полимерная матрица образована из одного или более полисахаридов, сшитых поливалентными катионами. Жидкость заключена в пределах множества областей полимерной матрицы с возможностью высвобождения из замкнутой матричной структуры при сжатии материала.

Во многих вариантах выполнения общая длина курительного изделия составляет от приблизительно 70 мм до приблизительно 130 мм или составляет от приблизительно 30 мм до приблизительно 100 мм. В некоторых вариантах выполнения общая длина курительного изделия составляет приблизительно 85 мм или приблизительно 45 мм. Наружный диаметр курительного изделия может составлять от приблизительно 5,0 мм до приблизительно 12 мм, или от приблизительно 5,0 мм до приблизительно 8 мм, или 7,2 мм±10%. Общая длина фильтра курительного изделия может составлять от приблизительно 18 мм до приблизительно 36 мм. Общая длина фицеллы, используемой в курительном изделии, может составлять от приблизительно 18 мм до приблизительно 36 мм. В некоторых вариантах выполнения длина фицеллы составляет приблизительно 27 мм.

Если мундштук содержит один или несколько сегментов фильтрующего материала, фильтрующий материал предпочтительно представляет собой штранг волокнистого фильтрующего материала, такого как жгут из ацетатцеллюлозного волокна или бумага. Пластификатор фильтра может быть применен к волокнистому фильтрующему материалу традиционным образом, путем его распыления на разделенные волокна, предпочтительно перед применением любого дисперсного материала к фильтрующему материалу. Мундштук может содержать различные типы сегментов фильтра или комбинации сегментов фильтра, включая описанные выше, а также другие типы сегментов фильтра, известные специалисту в данной области техники, такие как сегменты, содержащие ограничители и сегменты, применяемые для регулировки сопротивления затяжке (RTD).

Сопротивление втягиванию (RTD) курительных изделий и фильтров согласно настоящему изобретению может варьироваться. Во многих вариантах выполнения RTD курительного изделия составляет от приблизительно 50 до 130 мм H₂O. RTD курительного изделия относится к разности статического давления между двумя концами образца во время прохождения сквозь него воздуха при неизменных условиях, в которых объемный поток составляет 17,5 миллилитров в секунду на выпускном конце. RTD образца может измеряться с помощью способа, изложенного в Стандарте ISO 6565:2002 с блокированием любой вентиляции (если присутствует).

Все научные и технические термины, используемые в данном документе, имеют значения, обычно используемые в данной области, если не указано иное. Приводимые ниже определения предназначены для облегчения понимания некоторых терминов, часто используемых в данном документе.

Используемые в данном описании и формуле изобретения формы единственного числа охватывают варианты выполнения, имеющие ссылки на множественное число, если из содержания явно не следует иное.

Используемый в данном описании и формуле изобретения союз "или" обычно используется в значении, включающем "и/или", если из содержания явно не следует иное.

Используемые в данной заявке выражения «иметь», «имеющий», «включать», «включающий», «содержать», «содержащий» или им подобные используются в своем широком смысле, и в целом означают «включая, помимо всего прочего». Следует понимать, что выражения «состоящий фактически из», «состоящий из» и т. п. относятся к категории «содержащий» и т. п.

Слова «предпочтительный» и «предпочтительно» относятся к вариантам выполнения изобретения, которые могут дать определенные преимущества при определенных обстоятельствах. Тем не менее, другие варианты выполнения могут также быть предпочтительными при тех же или других обстоятельствах. Кроме того, перечисление одного или нескольких предпочтительных вариантов выполнения не подразумевает, что другие варианты выполнения не являются пригодными, и не предназначено для исключения других вариантов выполнения из объема изобретения, включая формулу изобретения.

НаФиг. 1 приведен схематический вид в перспективе варианта выполнения курительного изделия, содержащего маркировку.

Курительные изделия, изображенные на Фиг. 1, демонстрируют один или несколько вариантов выполнения курительных изделий, описанных выше. Графические материалы не обязательно выполнены в масштабе и представлены для целей иллюстрации, а не ограничения. На графических материалах изображен один или несколько аспектов, описанных в данном описании. Тем не менее, следует понимать, что другие аспекты, не изображенные на графических материалах, попадают в рамки объема и сущности настоящего изобретения.

На Фиг. 1 изображено курительное изделие 10. Курительное изделие 10 содержит субстрат 20 табака, такой как табачный стержень, и сегмент 30 мундштучного конца, и поджигаемый конец 70. Мундштук 30 может упираться в субстрат 20 табака в готовом курительном изделии 10. Изображенное курительное изделие 10 содержит гидрофобную фицеллу 60, окружающую по меньшей мере часть фильтра или сегмента 30 мундштучного конца, и обертку 40, окружающую по меньшей мере часть субстрата 20 табака. Ароматическая капсула 35 изображена внутри сегмента 30 фильтра. Ободковая бумага 50 или другая подходящая обертка окружает гидрофобную фицеллу 60 и часть обертки 40.

Приведенные в качестве примера варианты выполнения, описанные выше, не являются ограничивающими. Другие варианты выполнения в соответствии с приведенными в качестве примера вариантами выполнения, описанными выше, будут понятны специалистам в данной области техники.

Реферат

Курительное изделие, содержащее табачный субстрат и сегмент фильтра, содержащий фильтрующий материал, расположенный соосно с обернутым табачным субстратом и прилегающий к нему торцом к торцу. Гидрофобная фицелла расположена вокруг фильтрующего материала. Фицелла является гидрофобной за счет гидрофобных групп, химически связанных с фицеллой. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 1 ил.

Формула