Разрушающиеся обертки фильтров и варианты их применения - RU2570500C2

Чертежи

Описание

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Курительные изделия, такие как сигареты, в основном имеют по существу цилиндрическую стержнеобразную конструкцию, которая обычно включает рулончик или столбик курительного материала, такого как измельченный табак, окруженный бумажной оберткой. Многие типы сигарет могут иметь цилиндрический фильтрующий сегмент, выровненный с табачным стержнем конец-к-концу («курительные изделия с фильтром»). Фильтрующий сегмент может включать одну или более заглушек, образованных из жгута фильтрующих материалов, таких как ацетат целлюлозы, окруженных бумажным материалом, известным как «обертка заглушки», тем самым образуя «фильтрующую заглушку». Противоположные концы обертки заглушки могут быть скреплены вместе посредством адгезива. Обычно фильтрующий сегмент может быть присоединен к одному концу табачного стержня с использованием охватывающей обертки из материала, известного как «ободковая бумага». Ободковая бумага и обертка заглушки могут быть соединены друг с другом посредством «скрепляющего адгезива».

После использования курительного изделия с фильтром его выбрасывают. Адгезия обертки фильтрующей заглушки к фильтрующему стержню в курительном изделии, особенно когда используют водонерастворимый клей, может препятствовать воздействию окружающей среды на фильтрующий материал и замедлять разложение фильтра, тем самым способствуя засорению окружающей среды. Для сокращения негативного влияния выброшенных курительных изделий с фильтром на окружающую среду существует потребность в создании сигаретных фильтров, имеющих повышенную скорость разложения.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В первом аспекте настоящее изобретение представляет фильтрующий стержень для курительного изделия, содержащий (а) стержень фильтрующего материала и (b) обертку заглушки, окружающую стержень фильтрующего материала, с перекрывающимися боковыми краями обертки заглушки, скрепленными друг с другом посредством адгезива обертки заглушки, причем адгезив обертки заглушки включает агент, ускоряющий разложение.

Во втором аспекте настоящее изобретение представляет фильтрующий стержень для курительного изделия, содержащий (а) стержень фильтрующего материала и (b) обертку заглушки, окружающую стержень фильтрующего материала, с перекрывающимися боковыми краями обертки заглушки, скрепленными друг с другом посредством адгезива обертки заглушки, причем обертка заглушки имеет перфорации.

Изобретение также представляет фильтрующий стержень для курительного изделия, содержащий (а) стержень фильтрующего материала и (b) обертку заглушки, окружающую стержень фильтрующего материала, с перекрывающимися боковыми краями обертки заглушки, скрепленными друг с другом посредством адгезива обертки заглушки, причем адгезив обертки заглушки включает агент, ускоряющий разложение, и имеет перфорации.

Изобретение также представляет курительные изделия, такие как сигареты, содержащие (а) табачный стержень и (b) фильтрующий сегмент, присоединенный к одному концу табачного стержня, причем фильтрующий сегмент включает сегмент фильтрующего стержня согласно первому или второму аспекту или обоим аспектам изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фигура 1 представляет схематическую иллюстрацию примерной обертки заглушки, имеющей перфорации.

Фигура 2 показывает фотографию части обертки заглушки, имеющей один ряд перфораций с плотностью 60 перфораций/дюйм (около 25 перфораций/см), снятую с использованием оптического стереомикроскопа «Цейсс».

Фигура 3 показывает фотографию части обертки заглушки, имеющей один ряд перфораций с плотностью 90 перфораций/дюйм (около 35 перфораций/см), снятую с использованием оптического стереомикроскопа «Цейсс».

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Как используемый здесь, термин «агент, ускоряющий разложение» означает средство, способное повысить скорость разложения (или ускорить разложение) материала, например бумаги, в предварительно заданных условиях. Например, агент, ускоряющий разложение, может быть введен в адгезив обертки заглушки, который действует как носитель для ускоряющего разложение агента, и при активировании агент, ускоряющий разложение, может ускорять разложение обертки заглушки, тем самым способствуя воздействию окружающей среды на фильтрующие материалы для дальнейшего разложения.

Как используемый здесь, термин «курительное изделие» означает изделие, содержащее засыпку курительной композиции, сформованной в стержень или столбик и которая необязательно может быть окружена оберткой, которая помогает сохранять форму стержня и удерживать курительную композицию внутри курительного изделия. Стержень курительного материала, или обертка для него, или они оба могут сгорать или нагреваться во время использования курительного изделия в условиях курения. Курительное изделие также может содержать одну или более фильтрующих заглушек, которые могут действовать для удаления из дыма целевых компонентов и обеспечивать ему качества для достижения эстетического удовольствия. Термин «курительное изделие» предполагает включение сигарет, сигар и т.д. Сигареты включают как традиционные сигареты, так и нетрадиционные сигареты.

Как используемый здесь, термин «традиционная сигарета» означает сигарету, которая может использоваться для курения поджиганием конца обернутого стержня или столбика курительной композиции и втягиванием воздуха главным образом через горящий конец путем засасывания через мундштучный конец сигареты.

В дополнение, нетрадиционные сигареты включают, но не ограничиваются таковыми, сигареты для электрических курительных систем, как описано в принадлежащих авторам настоящего изобретения патентах US 6026820, US 5988176, US 5915387, US 5692526, US 5692525, US 5666976 и US 5499636. Прочие нетрадиционные сигареты включают такие, которые имеют топливный элемент в табачном стержне, как описано в патентном документе US 4966171. Другие нетрадиционные сигареты включают такие, которые имеют топливный элемент в табачном стержне, как описано в патентном документе US 4966171.

Как используемый здесь, термин «пористый» означает состояние, которое позволяет жидкости, пару или газу проходить через него. Напротив, термин «непористый» означает состояние, которое не позволяет жидкости, пару или газу проходить через него.

В соответствии с одним вариантом выполнения фильтрующая заглушка для курительного изделия включает фильтрующий стержень и обертку заглушки, окружающую фильтрующий стержень, причем перекрывающиеся боковые края обертки заглушки скреплены вместе адгезивом обертки заглушки, содержащим агент, ускоряющий разложение.

Описываемые здесь клеевые средства для адгезива обертки заглушки не являются в особенности ограниченными и могут включать термоплавкие клеи или другие адгезивы обертки заглушки. Например, адгезив обертки заглушки может включать водонерастворимый термоплавкий клей. Примеры пригодных нерастворимых в воде термоплавких клеев могут включать, но не ограничиваются таковыми, поливинилацетат и тому подобные. Для описываемого здесь адгезива обертки заглушки могут быть также использованы водорастворимые термоплавкие клеи. Примеры пригодных водорастворимых термоплавких клеев могут включать, но не ограничиваются таковыми, поливиниловый спирт и тому подобные. Когда в качестве адгезива обертки заглушки используют водорастворимый клей, он может становиться разбавленным или растворяться под действием влаги из окружающей среды и тем самым ослаблять свою связующую способность. В результате может быть ускорено вскрытие обертки заглушки. Однако, когда применяют водорастворимый клей, может быть необходимым сокращение количества воды в нем во время изготовления, чтобы обеспечивать связывание, что может увеличить продолжительность процесса изготовления и усложнить его. В предпочтительном варианте выполнения адгезив обертки заглушки представляет собой водонерастворимый термоплавкий клей.

Как здесь описано, адгезив обертки заглушки может действовать как носитель для ускоряющего разложение агента и высвобождать его в активированной форме, когда он приходит в контакт с достаточным количеством влаги. Например, молекулы воды могут повторно гидратировать и активировать агент, ускоряющий разложение, такой как фермент, обеспечивая ферменту возможность переваривать обертку заглушки. Ослабленная бумажная обертка заглушки разрывается более легко, чем непереваренная бумага. Более того, присутствие влаги может облегчать перемещение ускоряющего разложение агента из адгезива в контакт с оберткой заглушки.

Описываемый здесь агент, ускоряющий разложение, предпочтительно содержит фермент, такой как целлюлаза и тому подобный. Целлюлаза может иметь происхождение из разнообразных организмов. Примеры подходящих ферментов могут включать, но не ограничиваются таковыми, целлюлазы видов Trichoderma viride, Aspergillus niger, Sporotrichum thermophile, Chaetomium cochliodes и т.д.

Количество введенного ускоряющего разложение агента зависит от разнообразных факторов, таких как природа (например, активность) ускоряющего разложение агента и степень разложения, желательная за заданный период времени. В одном варианте выполнения фермент может использоваться в количестве вплоть до около 100 миллиграммов (мг) и варьирующем между значениями, содержащими от около 1 мг до около 10 мг, от около 10 мг до около 20 мг, от около 20 мг до около 30 мг, от около 30 мг до около 40 мг, от около 40 мг до около 50 мг, от около 50 мг до около 60 мг, от около 60 мг до около 70 мг, от около 70 мг до около 80 мг, и от около 80 мг до около 90 мг на грамм бумажной обертки заглушки. Как используемый здесь, термин «около» предполагается означающим плюс или минус 10% от описываемого количественного значения.

Необязательно описываемый здесь адгезив обертки заглушки может содержать стабилизаторы и/или антиоксиданты, которые не препятствуют действию ускоряющего разложение агента. Примеры пригодных стабилизаторов и/или антиоксидантов могут включать, но не ограничиваются таковыми, пространственно затрудненные фенолы с высокой молекулярной массой и полифункциональные фенолы. Примеры пригодных пространственно затрудненных фенолов могут включать, но не ограничиваются таковыми, 1,3,5-триметил-2,4,6-трис(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксибензил)бензол, тетракис-3(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)-пропионат пентаэритрита, н-октадецил-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)-пропионат, 4,4'-метиленбис-(2,6-ди-трет-бутилфенол), 4,4'-тиобис(6-трет-бутил-орто-крезол), 2,6-ди-трет-бутилфенол, 6-(4-гидроксифенокси)-2,4-бис(н-октилтио)-1,3,5-триазин, ди-н-октадецил-3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксибензилфосфонат, 2-(н-октилтио)этил-3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксибензоат, и гекса[3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)-пропионат] сорбита. Примеры пригодных полифункциональных фенолов могут включать, но не ограничиваются таковыми, фенолы, содержащие атомы серы и/или фосфора.

Кроме того, в описываемый здесь термоплавкий клей могут быть также введены другие добавки, чтобы модифицировать определенные свойства его. Например, могут быть введены окрашивающие добавки, такие как диоксид титана, и наполнители, такие как тальк и глина, и т.д., в малых количествах, например, менее чем около 20% по весу. Также могут быть добавлены термопластические и/или гидрофильные полимеры для улучшения гибкости, ударной вязкости, прочности и/или чувствительности к воде. Примеры пригодных термопластических полимеров могут включать, но не ограничиваются таковыми, сополимеры этилена и винилацетата, этилена и акриловой кислоты, этилена и метилакрилата и этилена и н-бутилакрилата и тому подобные. Примеры пригодных гидрофильных полимеров могут включать, но не ограничиваются таковыми, поливиниловый спирт, гидроксиэтилцеллюлозу, гидроксипропилцеллюлозу, поливинилметиловый простой эфир, полиэтиленоксид, поливинилпирролидон и тому подобные.

Описываемый здесь адгезив обертки заглушки может быть составлен с использованием известных в технологии способов. В примерной методике агент, ускоряющий разложение, смешивают с клеевым средством или любыми другими добавками в смесительном резервуаре, предпочтительно в высокопроизводительном смесителе, который оснащен роторами, чтобы тем самым получить однородную и гомогенную массу. Если требуется, или при желании, во время смешения может быть подведено тепло.

Фильтрующий стержень может быть сделан из материала, который может служить в качестве носителя добавок. Фильтрующий материал может быть пористым или непористым. Примеры пригодных пористых материалов включают, но не ограничиваются таковыми, нетканый материал, пористую пену, сополимер β-гидроксибутирата и β-гидроксивалерата (PHBV), волокна ацетата целлюлозы (СА) и их смеси. Примеры пригодных непористых материалов включают, но не ограничиваются таковыми, набухающий в воде полимер, гидрофильный полимер и их смеси. Примеры пригодных, набухающих в воде полимеров включают, но не ограничиваются таковыми, гидроксипропилметилцеллюлозу, малозамещенную гидроксипропилцеллюлозу, гидроксипропилцеллюлозу и их смеси. Кроме того, примеры пригодных гидрофильных полимеров включают, но не ограничиваются таковыми, сложные эфиры поливиниловых спиртов, полисахариды, альгинаты, пектины, желатины, модифицированные целлюлозы, крахмалы, суперабсорбентные полимеры и их смеси. Фильтрующий стержень предпочтительно включает пористый материал. Более предпочтительно фильтрующий стержень включает волокна ацетата целлюлозы.

Обертка, которая может использоваться для фильтрующей заглушки, как здесь описано, не является, в особенности, ограниченной в такой мере, насколько она может обеспечивать желательную целостность фильтрующей заглушки. Обертку заглушки предпочтительно изготавливают из влагоразрушаемого листового материала, такого как бумага, не содержащая химических добавок, придающих прочность во влажном состоянии. В одном варианте выполнения фильтрующая заглушка содержит бумагу на основе целлюлозы.

Описанная здесь фильтрующая заглушка может быть изготовлена любым подходящим способом. В одном варианте выполнения адгезив обертки заглушки может быть нанесен на один боковой край бумажной ленты для обертки заглушки, и обработанную адгезивом бумажную обертку заглушки наворачивают по окружности вокруг сжатого стержня из фильтрующего материала до перекрывания и тем самым склеивают с другим боковым краем бумажной обертки заглушки. Когда требуется нагревание, тепло может быть подведено любым удобным способом, например, с использованием нагретого сопла или непосредственным подведением через узкое колесико или валик. Создаваемая температура будет зависеть, по меньшей мере частично, от используемого адгезивного материала.

Согласно еще одному варианту выполнения фильтрующая заглушка для курительного изделия включает фильтрующий стержень и обертку заглушки, окружающую фильтрующий стержень, причем перекрывающиеся боковые края обертки заглушки скреплены друг с другом адгезивом обертки заглушки, причем обертка заглушки содержит перфорации. Дополнительно, адгезив обертки заглушки может содержать агент, ускоряющий разложение.

Перфорации на обертке заглушки могут дополнительно облегчать разложение обертки заглушки при утилизации в окружающей среде. Такие перфорации могут составлять любой рисунок, такой как круглый, треугольный, линейный и т.д. В одном варианте выполнения перфорации содержат сплошные прорези или линии, которые обычно могут располагаться вертикально или в продольном направлении.

Фигура 1 иллюстрирует примерную обертку заглушки, имеющую перфорации. В этом примере обертка заглушки содержит одну поперечную точечную линию перпендикулярно направлению длины обертки заглушки и три осевые точечные линии вдоль направления длины обертки заглушки.

Плотность и размер перфораций в обертке заглушки могут быть отрегулированы с сохранением надлежащей механической прочности для целостности фильтрующей заглушки, а также служат в качестве линий ослабления заглушки для его быстрого раскрытия, тем самым обеспечивающего воздействие окружающей среды на внутренний фильтрующий материал. В одном варианте выполнения обертка заглушки содержит один или более рядов перфораций в количестве от около 30 до около 120 перфораций на линейный дюйм (от около 10 до 50 перфораций на линейный сантиметр). Когда в обертке заглушки имеются один или более рядов перфораций с менее чем около 30 перфорациями на линейный дюйм (около 10 перфораций/линейный см), эффекты ускоренного разложения проявляются минимально. С другой стороны, когда обертка заглушки содержит один или более рядов перфораций с более чем около 120 перфорациями на линейный дюйм (около 50 перфораций на 1 см), обертка заглушки может не иметь достаточной прочности и легко разваливается, что может осложнять процесс изготовления. Обертка заглушки предпочтительно содержит один или более рядов перфораций в количестве от около 60 до около 90 перфораций на линейный дюйм (от около 25 до около 35 перфораций на 1 см). Каждая перфорация может иметь одинаковые или различные формы и/или размеры.

Предпочтительно все перфорации имеют по существу одинаковые форму и размер для упрощения производственного процесса. В одном варианте выполнения перфорации представляют собой по существу равноотстоящие эллипсы. Эллипсы предпочтительно имеют усредненную длинную ось по направлению перфораций, варьирующую от около 0,13 мм до около 0,23 мм и предпочтительно от около 0,16 мм до около 0,20 мм, и усредненную короткую ось, перпендикулярную направлению перфораций, варьирующую от около 0,10 мм до около 0,20 мм и предпочтительно от около 0,13 мм до около 0,17 мм.

Фигура 2 показывает фотографию части обертки заглушки, имеющей один ряд перфораций с плотностью 60 перфораций/дюйм (около 25 перфораций/см), где по существу равноотстоящие эллипсы имеют усредненную длинную ось 0,19 мм ± 0,02 мм и усредненную короткую ось 0,16 мм ± 0,02 мм. Фигура 3 показывает фотографию части обертки заглушки, имеющей один ряд перфораций с 90 перфорациями/дюйм (около 35 перфораций/см), где по существу равноотстоящие эллипсы имеют усредненную длинную ось 0,18 мм ± 0,02 мм и усредненную короткую ось 0,14 мм ± 0,02 мм.

Перфорации в обертке заглушки могут быть созданы до, во время или после формирования фильтрующей заглушки механическим путем или переносом тепловой энергии (например, сфокусированными лазерными пучками), пропечатыванием, тиснением, прорезанием или другими сравнимыми способами. Например, смотри патентные документы US 4404454, US 5341824, US 5944278 и US 7393313.

Раскрытая здесь обертка заглушки может быть введена в курительное изделие, содержащее табачный стержень и фильтрующий сегмент, присоединенный к одному концу табачного стержня, причем фильтрующий сегмент включает сегмент описываемого здесь фильтрующего стержня. В одном варианте выполнения курительное изделие представляет собой сигарету.

Табаки, используемые в этих традиционных или нетрадиционных сигаретах, не являются, в особенности, ограниченными. Примеры пригодных типов табачных материалов включают, но не ограничиваются таковыми, ферментированный или неферментированный табак, такой как табак дымовой сушки, табак Берли, мерилендский табак, табак Ориентал, редкий табак, специальный табак, восстановленный табак, агломерированная табачная пыль, их смеси и т.п. Эти материалы могут использоваться по отдельности или в комбинации. Альтернативно или дополнительно может использоваться нетабачный курительный материал.

Кроме того, табачному материалу может быть придана любая подходящая форма. Примеры пригодных форм включают кусочки и/или частицы табачного листа, обработанные табачные материалы, такие как расширенный, или вспученный, табак, или размолотый табак, обработанные черенки табачного листа, такие как резаные-прокатанные или резаные-вспученные черенки табачного листа, восстановленные табачные материалы, их смеси и тому подобные. Также может использоваться генетически модифицированный табак.

Описанное здесь курительное изделие может дополнительно содержать ободковую бумагу, охватывающую фильтрующий сегмент и табачный стержень. Ободковая бумага и обертка заглушки предпочтительно соединены посредством скрепляющего адгезива, содержащего агент, ускоряющий разложение, как описанный здесь, который может облегчать отделение ободковой бумаги от обертки заглушки в отходах курительного изделия, тем самым дополнительно ускоряя его разложение. Агент, ускоряющий разложение, для скрепляющего адгезива может быть таким же, как для обертки заглушки, или отличаться от него.

В описанной здесь фильтрующей заглушке разложение обертки заглушки происходит быстрее, тем самым ускоряя разложение всей фильтрующей заглушки. Поэтому при утилизации курительного изделия, содержащего такую фильтрующую заглушку, его разложение ускоряется, тем самым снижая загрязнение окружающей среды.

Хотя изобретение было описано выше на примере конкретных вариантов выполнения, возможны другие варианты и модификации, не выходящие из объема изобретения. Такие варианты и модификации должны рассматриваться как входящие в объем прилагаемой формулы изобретения.

Все вышеупомянутые публикации включены сюда полностью путем ссылки, как если бы каждая из этих публикаций была специально и индивидуально указана включенной сюда путем ссылки в полном объеме.

Реферат

Изобретение относится к фильтрующему стержню для курительного изделия, который содержит стержень фильтрующего материала и обертку заглушки, окружающую стержень фильтрующего материала, с перекрывающимися боковыми краями обертки заглушки, скрепленными вместе адгезивом обертки заглушки, содержащим агент, ускоряющий разложение, причем агент, ускоряющий разложение, включает фермент. Технический результат заключается в обеспечении повышенной скорости разложения. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 3 ил.

Формула