Увлажненный активированный уголь для курительных изделий - RU2692843C2

Чертежи

Описание

Настоящее раскрытие относится к курительным изделиям, которые включают активированный уголь и разрушаемую капсулу.

Сгораемые курительные изделия, такие как сигареты, содержат, как правило, измельченный табак (обычно в виде резаного наполнителя), окруженный бумажной оберткой, образующий табачный стержень. Для использования сигареты курильщик поджигает один конец сигареты, и табачный стержень начинает гореть. Затем курильщик поглощает вдыхаемый дым, затягиваясь с противоположного конца или конца сигареты, подносимого ко рту, который, как правило, содержит фильтр. Фильтр размещен для улавливания некоторых составляющих вдыхаемого дыма до того, как вдыхаемый дым доставляется курильщику.

В данной области техники также был предложен ряд курительных изделий, в которых субстрат, генерирующий аэрозоль, такой как табак, нагревается, а не сгорает. В нагреваемых курительных изделиях аэрозоль образуется путем нагревания субстрата, генерирующего аэрозоль. 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 высвобождаются из субстрата, генерирующего аэрозоль, путем передачи тепла от источника тепла и вовлекаются в поток воздуха, втягиваемый через курительное изделие. При охлаждении высвобождающихся соединений они конденсируются с образованием аэрозоля, который вдыхается потребителем. Известны также курительные изделия, в которых аэрозоль, содержащий никотин, генерируется из табачного материала, табачного экстракта или другого источника никотина без сгорания и, в некоторых случаях, без нагрева, например, в результате химической реакции. Такие несгораемые курительные изделия могут также включать фильтр, размещенный для адсорбции составляющих дыма до того, как вдыхаемый дым доставляется потребителю.

Фильтры в курительных изделиях, будь то сгораемых или несгораемых, могут содержать активированный уголь для удаления выбранных составляющих из дыма.

Сгораемые или несгораемые курительные изделия могут включать разрушаемые капсулы для обеспечения улучшенного аромата или других органолептических признаков при курении изделия. Капсулы могут включать один или несколько ароматизаторов, одно или несколько охлаждающих или освежающих средств или им подобных. Капсулы могут быть разрушены под действием тепла, механических сил или других подходящих механизмов с целью высвобождения содержимого капсулы для доставки курильщику.

Капсулы могут быть расположены в непосредственной близости от активированного угля в курительном изделии, что может привести к преждевременному разрыву капсулы. Авторы настоящего изобретения обнаружили, что активированный уголь, имеющий, как правило, уровень влажности приблизительно 2%, может выступать в роли осушителя и может адсорбировать влагу из оболочки капсул, что может привести к протеканию капсул или преждевременному их разрыву. Например, активированный уголь может адсорбировать влагу из его окружающей среды, включая капсулы, до достижения уровня приблизительно 10% - 15%, и как результат, капсулы могут протекать или разрываться во время хранения или при обращении с курительным изделием, прежде чем изделие будет выкурено.

Одна из целей настоящего изобретения заключается в обеспечении курительного изделия, которое включает активированный уголь и разрушаемую капсулу, где разрушаемая капсула преждевременно не разрывается из-за осушающего действия активированного угля. Другие цели настоящего изобретения будут очевидны специалистам в данной области техники после прочтения и осознания настоящего раскрытия, которое включает формулу изобретения, следующую далее, и сопутствующие графические материалы.

В различных аспектах настоящего изобретения курительные изделия включают материал на основе активированного угля с высоким начальным содержанием влаги и разрушаемую капсулу в непосредственной близости от материала на основе активированного угля для обеспечения переноса влаги между разрушаемой капсулой и активированным углем. Предпочтительно материал на основе активированного угля имеет достаточное содержание влаги для предотвращения снижения материалом на основе активированного угля содержания влаги в капсуле на количество, которое приводит к разрушению капсулы при обычных условиях хранения изделия. В некоторых вариантах осуществления материал на основе активированного угля имеет содержание влаги приблизительно 5% или больше.

Используемое в данном документе выражение «содержание влаги» означает весовой процент влаги в материале. Содержание влаги может быть измерено путем сравнения веса испытуемого материала с весом материала, когда он высушен. Разница в весе связана с влагой, которая находится в материале. Преимущественно влагой является вода. Материал может быть высушен посредством любой подходящей методики, такой как сушка в печи при повышенной температуре для удаления влаги.

В некоторых аспектах курительное изделие включает фильтрующую часть, состоящую из расположенной выше по потоку части и расположенной ниже по потоку части. Расположенная выше по потоку часть содержит активированный уголь с содержанием влаги приблизительно 5% или больше, а расположенная ниже по потоку часть не содержит активированного угля. Курительное изделие включает отдельную разрушаемую капсулу, которая размещена между расположенной выше по потоку частью и расположенной ниже по потоку частью или в расположенной выше по потоку части. Разрушаемая капсула размещена на достаточном расстоянии от активированного угля для обеспечения переноса влаги между материалом на основе активированного угля и разрушаемой капсулой. Курительное изделие не содержит разрушаемых капсул, отличных от отдельной разрушаемой капсулы.

Согласно различным аспектам курительные изделия по настоящему изобретению могут обладать одним или несколькими преимуществами в сравнении с доступными в настоящее время курительными изделиями, которые включают разрушаемые капсулы и активированный уголь. Например, поскольку материал на основе активированного угля курительных изделий имеет высокое начальное содержание влаги, менее вероятно, что разрушаемые капсулы станут сухими и преждевременно протекут или разрушатся. Капсулы, которые преждевременно протекают или разрушаются, доставляют менее интенсивный аромат, если потребитель обуславливает разрушение капсулы, пока выкуривает курительное изделие. Соответственно, потребитель, скорее всего, обретет желаемый сеанс курения благодаря доставке полноценного аромата посредством капсул в случае курительных изделий согласно различным аспектам настоящего изобретения. Другими словами, менее вероятно, что потребитель обнаружит в курительном изделии протекание или поврежденную капсулу. Ожидается, что частота возникновения протекания или повреждения капсулы в курительных изделиях при условиях хранения или розничной продажи, которые являются жаркими, сухими или как жаркими, так и сухими, будет более низкой в случае различных аспектов курительных изделий по настоящему изобретению. Кроме того, курительные изделия согласно различным аспектам настоящего изобретения могут быть подвержены более сухим или более горячим условиям, нежели доступные в настоящее время изделия во время хранения и обращения с ними. Дополнительные преимущества одного или нескольких аспектов курительных изделий, описанных в данном документе, будут очевидны специалистам в данной области техники после прочтения и осознания настоящего раскрытия.

Любая подходящая разрушаемая капсула может быть использована в курительном изделии, как описано в данном документе. Разрушаемая капсула включает центральную часть, содержащую ароматизатор или другое средство, улучшающее органолептические свойства, и включает оболочку, окружающую центральную часть. Содержимое центральной части может быть высвобождено при разрушении оболочки.

Разрушаемая капсула может иметь любую подходящую оболочку. Например, оболочка разрушаемой капсулы может представлять собой материал на основе полисахарида, такого как пектин или альгинат; желатин; парафиновый воск; поливиниловый спирт; винилацетат; альгин или любой другой подходящий материал или их комбинации. Следует понимать, что существует множество способов изготовления разрушаемых капсул. Соответственно, капсулы могут быть различного размера и формы, отличаться по устойчивости к кинетическим или температурным усилиям на разрушение или разрыв капсулы и могут включать альтернативные композиции капсул и составляющие капсул.

Любое подходящее средство, улучшающее органолептические свойства, может быть включено в центральную часть разрушаемой капсулы. Подходящие ароматизаторы включают молекулы ароматических или душистых веществ, обычно применяемые в составе ароматических или душистых композиций. Предпочтительно ароматизатор представляет собой ароматический, терпеновый или сесквитерпеновый углеводород. Ароматизатором может быть эфирное масло, спирт, альдегид, молекула фенольного соединения, карбоновая кислота в их различных формах, ароматический ацеталь и простой эфир, азотсодержащий гетероцикл, кетон, сульфид, дисульфид и меркаптан, которые могут быть ароматическими или неароматическими. Примеры ароматизирующих средств включают природные или синтетические ароматы или душистые вещества. Примерами подходящих душистых веществ являются фруктовые, кондитерские, цветочные, сладкие, древесные душистые вещества. Примерами подходящих ароматов являются кокосовый, ванильный, кофейный, шоколадный, аромат корицы, мяты или же ароматы жареного или гренок.

Центральная часть может содержать одно или несколько воспринимаемых органами чувств средств, включающих освежающие средства, охлаждающие средства или средства с согревающим эффектом, которые, соответственно, обеспечивают освежающий или охлаждающий эффект или согревающий эффект во рту. Подходящими освежающими средствами могут быть без ограничения ментилсукцинат и его производные. Подходящим средством с согревающим эффектом может быть без ограничения ваниллилэтиловый эфир.

Концентрация средства, улучшающего органолептические свойства, в разрушаемой капсуле может быть откорректирована или изменена для обеспечения желаемого количества средства, улучшающего органолептические свойства. Таким образом, концентрация средства, улучшающего органолептические свойства, в каждой капсуле может быть одинаковой или может варьировать в зависимости от желаемого органолептического результата.

Центральная часть или оболочка может содержать одно или несколько подслащивающих средств, которые могут быть обеспечены в виде раствора или суспензии в этиловом спирте. Примерами подходящих подслащивающих средств могут быть, без ограничения сорбит, аспартам, сахарин, NHDC, сукралоза, ацесульфам, неотам или подобные.

Центральная часть может содержать один или несколько наполнителей, которые применяются в ароматических эмульсиях, таких как, например, даммаровая смола, древесные смолы по типу эфира канифоли, изобутират ацетата сахарозы (SAIB) или бромированные растительные масла. Такие средства могут служить для того, чтобы корректировать густоту жидкой центральной части.

Примеры разрушаемых капсул, которые могут применяться в курительных изделиях по настоящему изобретению, включают механически разрушаемые капсулы, такие как раздавливаемые капсулы; разрывающиеся под действием тепла капсулы; микрокапсулы со значениями диаметра от 0,3 мм до 1,0 мм или макрокапсулы со значениями диаметра от 1,0 мм до 7,0 мм и подобные. Разрушаемые капсулы предпочтительно представляют собой раздавливаемые капсулы. Используемое в данном документе выражение «раздавливаемая капсула» означает капсулу, имеющую прочность на раздавливание от приблизительно 0,01 kp до приблизительно 5 kp, предпочтительно от приблизительно 0,5 kp до приблизительно 2,5 kp. Прочность на раздавливание капсулы может быть измерена путем непрерывного приложения нагрузки к одной капсуле в вертикальном направлении до ее разрыва. Прочность на раздавливание капсул может быть измерена с помощью цифрового динамометра LLOYD - CHATILLON, модель DFIS 50, имеющего предел измерения 25 кг, цену деления 0,02 кг и погрешность +/- 0,15%. Динамометр может быть прикреплен к стенду; капсула может быть размещена посередине пластины, которую перемещают вверх с помощью управляемого вручную винтового устройства с резьбой. Затем вручную может быть приложено давление. Измерительный прибор регистрирует максимальное значение силы, приложенной именно в момент разрыва капсулы (измеренное, например, в кг или в фунтах). Разрыв капсулы приводит к высвобождению содержимого центральной части.

Дополнительные способы определения характеристик капсул включают усилие раздавливания, что представляет собой максимальное сжимающее усилие, измеряемое, например, в Ньютонах, которое капсула может выдержать до разрушения; и расстояние между захватами при разрушении, что представляет собой изменение размера капсулы из-за сжатия, т. е., деформации, при разрушении. Также его можно выразить, например, посредством соотношения между размером капсулы (например, диаметром капсулы) и размером капсулы, измеренным в направлении сжимающей силы, когда она сжимается до точки разрушения. Силу сжатия обычно прикладывают по направлению к полу с помощью зажимов автоматической или управляемой вручную машины для испытания на сжатие. Такие машины хорошо известны в данной области и коммерчески доступны.

В предпочтительных вариантах осуществления капсула перед введением в курительное изделие имеет прочность на раздавливание от приблизительно 0,6 kp до приблизительно 2 kp, предпочтительно от приблизительно 0,8 kp до приблизительно 1,2 kp. После введения в курительное изделие и будучи подверженной испытанию с курением капсула предпочтительно имеет прочность на раздавливание от приблизительно 0,6 kp до приблизительно 2 kp, более предпочтительно от приблизительно 0,8 kp до приблизительно 1,2 kp. В качестве альтернативы, капсула перед введением в курительное изделие имеет величину усилия раздавливания от приблизительно 10,0 Н до приблизительно 20,0 Н, предпочтительно от приблизительно 11 Н до приблизительно 18 Н и более предпочтительно в диапазоне от приблизительно 12,0 Н до приблизительно 16,0 Н. Машина для испытания на сжатие может работать в диапазоне скорости от 10 мм/мин. до 420 мм/мин. В случае капсул с диаметром в диапазоне от приблизительно 4 мм до приблизительно 7 мм диаметра капсула перед введением в курительное изделие может характеризоваться расстоянием между захватами при разрушении от приблизительно 0,60 мм до приблизительно 0,80 мм, предпочтительно приблизительно 0,74 мм. Вышеуказанное усилие раздавливания и расстояние между захватами при разрушении получают, как правило, при условиях, если универсальная машина для испытания на сжатие/растяжение, оснащенная динамометрическим элементом, работающим на растяжение 100 Н, таким как Instron или аналогичным, работает при скорости приблизительно 30 мм/мин., при 22°C и при относительной влажности 60%. Примером управляемой вручную испытательной машины является цифровой динамометр Alluris FMI типа - 220C2 - Digital 0-200N - поставщик: Alluris GmbH & Co.

В некоторых вариантах осуществления раздавливаемые капсулы представляют собой капсулы, описанные в опубликованной заявке на европейский патент EP 1906775A2 под названием «Smoking device incorporating a breakable capsule, breakable capsule and process for manufacturing said capsule», или раскрытые в US 2004/0261807.

Предпочтительно раздавливаемая капсула включает выбранные гидроколлоиды в наружной оболочке капсулы, в покрытии наружной оболочки посредством влагонепроницаемого слоя или одновременно в наружной оболочке и в покрытии. Например, оболочка, покрытие или же оболочка и покрытие могут независимо друг от друга включать один или несколько гидроколлоидов, выбранных из геллановой камеди, агара, альгинатов, каррагинанов, пектинов, гуммиарабика, камеди гхатти, пуллулановой камеди, маннановой камеди или модифицированного крахмала отдельно, или в виде их смеси, или в комбинации с желатином.

Оболочка может содержать любое подходящее количество одного или нескольких гидроколлоидов, как, например, от приблизительно 1,5% вес./вес. до приблизительно 95% вес./вес., предпочтительно от приблизительно 4% вес./вес. до приблизительно 75% вес./вес. и еще более предпочтительно от приблизительно 20% вес./вес. до приблизительно 50% вес./вес. от общего веса сухого вещества оболочки.

Оболочка может дополнительно включать один или несколько наполнителей. Используемое в данном документе выражение «наполнитель» означает любой подходящий материал, который может увеличить процентное содержание сухого материала в оболочке. Увеличение количества сухого материала в оболочке может привести к затвердеванию оболочки и сделать оболочку физически более устойчивой к деформации. Предпочтительно наполнитель выбран из группы, включающей производные крахмала, такие как декстрин, мальтодекстрин, циклодекстрин (альфа, бета или гамма), или производные целлюлозы, такие как гидроксипропилметилцеллюлоза (HPMC), гидроксипропилцеллюлоза (HPC), метилцеллюлоза (MC), карбоксиметилцеллюлоза (CMC), поливиниловый спирт, полиолы или их смесь. Предпочтительным наполнителем является декстрин. Количество наполнителя в оболочке обычно составляет 98,5% или меньше, предпочтительно от приблизительно 25% до приблизительно 95%, более предпочтительно от приблизительно 40% до приблизительно 80% и еще более предпочтительно от приблизительно 50% до приблизительно 60% по весу от общего веса сухого вещества оболочки.

Предпочтительно оболочка капсулы содержит желатин. Оболочка предпочтительно включает 50% или больше, 60% или больше, 70% или больше, 80% или больше или же 90% или больше желатина по весу, за исключением веса любого наполнителя, который может присутствовать в оболочке.

Оболочка раздавливаемой капсулы может быть любой подходящей толщины. В некоторых вариантах осуществления толщина оболочки капсулы составляет от приблизительно 10 микрон до приблизительно 500 микрон, предпочтительно от приблизительно 30 микрон до приблизительно 150 микрон, более предпочтительно от приблизительно 50 микрон до приблизительно 80 микрон.

Капсула для включения в курительное изделие в соответствии с идеями, изложенными в данном документе, может иметь любое подходящее отношение веса оболочки к весу капсулы. Например, отношение веса оболочки к весу капсулы может составлять от приблизительно 8% до приблизительно 50%, предпочтительно от приблизительно 8% до приблизительно 20%, более предпочтительно от приблизительно 8% до приблизительно 15% по весу от общего веса капсулы.

Центральная часть капсулы, заключенная в курительном изделии по настоящему изобретению, может включать смесь материалов или продуктов, которые являются липофильными или частично растворимыми в этаноле, или молекул, составленных в виде эмульсий типа масло/вода/масло.

Центральная часть может составлять любой подходящий весовой процент капсулы. Например, центральная часть разрушаемой капсулы составляет по весу от приблизительно 50% до приблизительно 92% капсулы, предпочтительно от приблизительно 80% до приблизительно 92% по весу, более предпочтительно от приблизительно 85% до приблизительно 92% по весу.

Центральная часть капсулы может включать один или несколько липофильных растворителей, обычно применяемых в пищевой, фармацевтической или косметической отраслях промышленности. В предпочтительных вариантах осуществления такими липофильными растворителями могут быть триглицериды, главным образом триглицериды со средней длиной цепи, и, в частности, триглицериды каприловой и каприновой кислоты, или смеси триглицеридов, такие как растительное масло, оливковое масло, подсолнечное масло, кукурузное масло, арахисовое масло, масло из виноградных косточек, масло зародышей пшеницы, минеральные масла и силиконовые масла. Центральная часть может содержать любое подходящее количество липофильного растворителя. Например, количество липофильного растворителя в центральной части капсулы имеет порядок от 0,01 до 90%, предпочтительно от 25 до 75% по весу от общего веса капсулы.

Центральная часть может также содержать одно или несколько средств, улучшающих органолептические свойства, наполнителей, подслащивающих средств или их комбинации, как описано выше.

Капсула может иметь любой подходящий общий вес. Например, общий вес капсулы может составлять от приблизительно 5 мг до приблизительно 60 мг, предпочтительно от приблизительно 10 мг до приблизительно 50 мг, более предпочтительно от приблизительно 20 мг до приблизительно 40 мг.

Капсула для включения в курительное изделие в соответствии с идеями, изложенными в данном документе, может иметь любой подходящий наружный диаметральный размер. В некоторых вариантах осуществления наружный диаметр капсулы находится в диапазоне от приблизительно 0,5 мм до приблизительно 8 мм, предпочтительно от приблизительно 1 мм до приблизительно 5 мм, более предпочтительно от приблизительно 1,5 мм до приблизительно 4,5 мм и еще более предпочтительно от приблизительно 2,5 мм до приблизительно 4 мм.

В некоторых вариантах осуществления капсула для применения в курительном изделии по настоящему изобретению представляет собой бесшовную капсулу, полученную в результате процесса совместной экструзии. Способ совместной экструзии может представлять собой синхронную экструзию двух жидкостей: внешней и гидрофильной жидкой фазы и внутренней и липофильной жидкой фазы. Предпочтительно способ совместной экструзии включает три основные стадии: образование компаундированной капли, затвердевание оболочки и сбор капсулы. Компаундированная капля представляет собой сферу из жидкой заполняющей фазы внутри оболочечной фазы. Жидкая заполняющая фаза составляет центральную часть. Оболочечная фаза составляет оболочку. Капсулы по настоящему изобретению могут быть получены с помощью любого подходящего способа совместной экструзии, такого как описан в EP 1906775A2 или EP 513603.

Одну или несколько разрушаемых капсул включают в курительное изделие в непосредственной близости от активированного угля для обеспечения переноса влаги между активированным углем и разрушаемой капсулой. Следует понимать, что когда активированный уголь вводят поблизости от разрушаемой капсулы, между ними происходит перенос влаги, и что как-только устанавливается равновесие, перенос влаги продолжается, но без чистого изменения содержания влаги разрушаемой капсулы и активированного угля.

Активированный уголь представляет собой общий термин, используемый для описания семейства углеродсодержащих адсорбентов с сильно развитой внутренней пористой структурой. Активированный уголь может быть получен из углеродсодержащего исходного материала, такого как древесина, бурый уголь, каменный уголь, шелуха или скорлупа кокосовых орехов, торф, смола, полимеры, целлюлозные волокна, полимерные волокна и т. п. Активированный уголь может быть получен любым подходящим способом, таким как физическая активация или химическая активация. При физической активации исходный материал перерабатывают в активированный уголь с помощью горячих газов посредством карбонизации, активации/окисления или карбонизации и активации/окисления. Способ карбонизации включает пиролиз исходного материала при высоких температурах, как правило, в диапазоне от приблизительно 600°C до приблизительно 900°C при отсутствии кислорода. Активация/окисление включает воздействие на карбонизированный материал окисляющих атмосфер, таких как пар, диоксид углерода или кислород, при температурах выше 250°C. Температуры для активации/окисления, как правило, находятся в диапазоне от приблизительно 600°C до приблизительно 1200°C.

Химическая активация включает пропитывание необработанного исходного материала определенными химическими веществами, такими как кислота, основание или соль, например, фосфорная кислота, гидроксид калия, гидроксид натрия, хлорид кальция или хлорид цинка. Необработанные материалы затем карбонизируют при температурах, как правило, более низких, чем для карбонизации при физической активации. Например, температуры для карбонизации при химической активации могут находиться в диапазоне от приблизительно 450°C до приблизительно 900°C. Карбонизацию и активацию можно осуществлять одновременно.

Для целей настоящего раскрытия углеродсодержащий исходный материал может быть активирован любым подходящим способом. Например, способ активации может включать химическую активацию, которая может предусматривать более короткое время активации и более низкие температуры по сравнению с физической активацией. В качестве альтернативы, может быть использована физическая активация.

Размер пор и свойства поверхности могут изменяться в соответствии с хорошо известными методиками, которые могут влиять на эффективность, с которой активированный уголь может удалять выбранные составляющие дыма, такие как 1,2-пропадиен, 1,3-бутадиен, изопрен, бензол, 1,2-пентадиен, 1,3-циклопентадиен, 2,4-гексадиен, 1,3-циклогексадиен, метил-1,3-циклопентадиен, бензол, толуол, п-ксилол, м-ксилол, o-ксилол, стирол (винилбензол), 1-метилпиррол, формальдегид, ацетальдегид, акролеин, пропиональдегид, изобутиральдегид, 2-метилизовалеральдегид, ацетон, метилвинилкетон, диацетил, метилэтилкетон, метилпропилкетон, метил-2-фурилкетон, цианистый водород, акрилонитрил и их комбинации. Возможность регулировать распределение пор по размерам и свойства поверхности, такие как концентрацию кислорода на поверхности, активированного угля хорошо известны из уровня техники. См., например, (i) WO 2010/103323 A1 под названием METHODS FOR INCREASING MESOPORES INTO MICROPOROUS CARBON; (ii) Lillo-Rodenas et al. (2005), Behaviour of activated carbons with different pore size distributions and surface oxygen groups for benzene and toluene adsorption at low concentrations, Carbon 43: 1758-1767; и (iii) Romero-Anaya, et al. (2010), Spherical activated carbon for low concentration toluene adsorption, Carbon 48:2625-2633. В большинстве случаев распределение пор по размерам и свойства поверхности могут быть легко изменены посредством регулирования активирующей атмосферы (например, O₂, CO₂ или пара), а также времени и температуры активации. Дополнительную обработку, например, в инертной атмосфере, можно осуществлять для изменения содержания поверхностного кислорода без изменения пористости. Специалист в данной области техники может легко регулировать параметры активации с получением активированного угля для применения в фильтрах и курительных изделиях по настоящему изобретению.

Активированный уголь для применения в фильтрах или курительных изделиях по настоящему изобретению предпочтительно имеет удельную площадь поверхности (по BET) приблизительно 1100 м²/г или больше. Обычно активированный уголь будет характеризоваться величиной по BET приблизительно 2500 м²/г или меньше. Предпочтительно активированный уголь характеризуется величиной по BET приблизительно 1600 м²/г или больше.

Активированный уголь для применения в курительных изделиях, как правило, имеет содержание влаги от приблизительно 2% до приблизительно 3%. Однако, как описано выше, авторы настоящего изобретения обнаружили, что при таком относительно низком содержании влаги активированный уголь может выступать в роли осушителя для высушивания разрушаемых капсул в курительных изделиях, в которых капсулы расположены в непосредственной близости от активированного угля. Согласно настоящему изобретению курительные изделия, которые включают разрушаемые капсулы в непосредственной близости от материала на основе активированного угля, имеют более высокое начальное содержание влаги, чем активированный уголь, используемый, как правило, в курительных изделиях. Предпочтительно активированный уголь имеет содержание влаги, которое является достаточно высоким для предотвращения уменьшения активированным углем содержания влаги в капсуле на количество, которое приводит к преждевременному разрушению капсулы, такому как разрушение капсулы, при обычном хранении и обращении с курительным изделием. Используемое в данном документе выражение «обычное хранение и обращение» означает типичные условия хранения и обращения, которым курительное изделие подвергается со времени изготовления изделия до момента выкуривания изделия, включая транспортировку и обращение с ним розничным продавцом и потребителем. Обычные условия хранения могут быть воспроизведены хранением при 22°C и относительной влажности 60% в течение трех месяцев.

В некоторых вариантах осуществления активированный уголь имеет содержание влаги, достаточно высокое для предотвращения уменьшения активированным углем содержания влаги в капсуле в курительном изделии на количество, которое приводит к разрушению капсулы при прочности на раздавливание или усилии раздавливания, существенно меньших, нежели начальная прочность на раздавливание или усилие раздавливания капсулы. Содержание влаги и механические свойства капсул могут быть охарактеризованы измерением их прочности на раздавливание, усилия раздавливания или расстояния между захватами при разрушении. Например, активированный уголь может иметь высокое содержание влаги, достаточное для предотвращения высушивания капсулы на количество, которое обеспечивает снижение прочности на раздавливание, усилия раздавливания или расстояния между захватами при разрушении капсулы на приблизительно 50% или больше при обычном хранении курительного изделия. Другими словами, прочность на раздавливание, усилие раздавливания или расстояние между захватами при разрушении капсулы, измеренные после обычного хранения, составляют по меньшей мере 50% от прочности на раздавливание, усилия раздавливания или расстояния между захватами при разрушении капсулы, измеренных на момент изготовления курительного изделия, содержащего капсулу. Предпочтительно активированный уголь имеет содержание влаги, достаточно высокое для предотвращения высушивания капсулы на количество, которое обеспечивает снижение прочности на раздавливание, усилия раздавливания или расстояния между захватами при разрушении капсулы на приблизительно 30% или больше при обычном хранении курительного изделия. Другими словами, прочность на раздавливание, усилие раздавливания или расстояние между захватами при разрушении капсулы, измеренные после обычного хранения, составляют предпочтительно по меньшей мере 70% от прочности на раздавливание, усилия раздавливания или расстояния между захватами при разрушении капсулы, измеренных на момент изготовления курительного изделия, содержащего капсулу. Более предпочтительно активированный уголь имеет содержание влаги, достаточно высокое для предотвращения высушивания капсулы на количество, которое обеспечивает снижение прочности на раздавливание, усилия раздавливания или расстояния между захватами при разрушении капсулы на приблизительно 20% или больше при обычном хранении курительного изделия. Другими словами, прочность на раздавливание, усилие раздавливания или расстояние между захватами при разрушении капсулы, измеренные после обычного хранения, составляют более предпочтительно по меньшей мере 80% от прочности на раздавливание, усилия раздавливания или расстояния между захватами при разрушении капсулы, измеренных на момент изготовления курительного изделия, содержащего капсулу. Еще более предпочтительно активированный уголь имеет содержание влаги, достаточно высокое для предотвращения высушивания капсулы на количество, которое обеспечивает снижение прочности на раздавливание, усилия раздавливания или расстояния между захватами при разрушении капсулы на приблизительно 10% или больше при обычном хранении курительного изделия. Другими словами, прочность на раздавливание, усилие раздавливания или расстояние между захватами при разрушении капсулы, измеренные после обычного хранения, еще более предпочтительно составляют по меньшей мере 90% от прочности на раздавливание, усилия раздавливания или расстояния между захватами при разрушении капсулы, измеренных на момент изготовления курительного изделия, содержащего капсулу. Наиболее предпочтительно активированный уголь имеет содержание влаги, достаточно высокое для предотвращения высушивания капсулы на количество, которое обеспечивает изменение прочности на раздавливание капсулы при обычном хранении курительного изделия.

Эксперименты показали, что хранение курительного изделия, имеющего желатиновую капсулу, в очень сухих условиях может уменьшить усилие раздавливания капсулы от приблизительно 14 Н, измеренное на момент изготовления, до 7,9 Н, что приводит к преждевременному разрушению капсулы при обращении с ней в обычных условиях. Используемые в данном документе «очень сухие условия» могут быть воспроизведены путем воздействия на курительное изделие температуры 42°C и относительной влажности 15% в течение 72 часов. Согласно наблюдениям, при обычных условиях хранения используемый в настоящее время активированный уголь может осушать капсулу в курительном изделии, что приводит к преждевременному разрушению, как и в случаях, когда курительное изделие без активированного угля подвергалось очень сухим условиям. Следовательно, прочность на раздавливание, усилие раздавливания или расстояние между захватами при разрушении капсулы, которые измеряются после того, как курительное изделие (без активированного угля) было подвергнуто очень сухим условиям, служит примером прочности на раздавливание, усилия раздавливания или расстояния между захватами при разрушении капсулы, которая преждевременно протекает или разрушается. Согласно настоящему изобретению разрушаемая капсула в курительном изделии, которое также содержит активированный уголь, после хранения при обычных условиях хранения предпочтительно имеет прочность на раздавливание по меньшей мере 8 Н или больше, более предпочтительно по меньшей мере 9 Н или больше, еще более предпочтительно по меньшей мере 10 Н или больше и еще более предпочтительно по меньшей мере 12 Н или больше.

Способ определения влияния влаги на капсулу основан на измерении максимального усилия сжатия, которое может выдержать капсула до того, как разрушается. Силу сжатия обычно прикладывают по направлению к полу с применением стандартного электромеханического прибора для испытаний на сжатие (Instron, Массачусетс, США) при скорости машины 30 мм/минута. Расстояние между захватами при разрушении представляет собой еще один параметр для измерения эксплуатационных параметров капсулы. Например, капсула на основе желатина, выдерживаемая в очень сухих условиях, теряет 50% своего расстояния между захватами при разрушении. Среднее расстояние между захватами при разрушении для капсул на основе желатина, хранимых при стандартных условиях, составляло 0,74 мм (SE=0,012, SD=0,114, CV=15,4% и 90 образцов). Используемые в данном документе «стандартные условия» могут быть воспроизведены путем воздействия на курительное изделие температуры 22°C и относительной влажности 60% в течение 72 часов. В качестве сравнения, среднее расстояние между захватами при разрушении для капсул на основе желатина, хранимых при очень сухих условиях, составляло 0,34 мм (SE=0,01, SD=0,12, CV=35,1% и 90 образцов). Предпочтительно расстояние между захватами при разрушении разрушаемой капсулы после хранения курительного изделия, содержащего капсулу и активированный уголь согласно настоящему изобретению, в обычных условиях составляет более 0,35 мм, более предпочтительно более 0,4 мм, более предпочтительно более 0,5 мм и еще более предпочтительно более 0,6 мм.

Для испытания прочности на раздавливание капсулы после включения в курительное изделие, капсула может быть удалена из изделия и испытана, как описано выше.

В некоторых вариантах осуществления материал на основе активированного угля имеет содержание влаги, достаточное для предотвращения адсорбции материалом на основе активированного угля приблизительно 3% или больше влаги, содержащейся в капсуле. Предпочтительно материал на основе активированного угля абсорбирует приблизительно 1,5% или меньше влаги, содержащейся в капсуле, на протяжении обычного хранения курительного изделия. Более предпочтительно материал на основе активированного угля абсорбирует приблизительно 1% или меньше от влаги, содержащейся в капсуле, на протяжении обычного хранения курительного изделия. Как правило, капсула, содержащая желатин, имеет приблизительно 10% влажность на момент изготовления курительного изделия. Если влажность капсулы опускается ниже 6-7%, капсула склонна к протеканию или преждевременному разрушению.

В некоторых вариантах осуществления материал на основе активированного угля, если он помещен в курительное изделие, имеет содержание влаги приблизительно 5% или больше, предпочтительно приблизительно 8% или больше, предпочтительно приблизительно 10% или больше, предпочтительно приблизительно 12% или больше, предпочтительно приблизительно 20% или больше и более предпочтительно приблизительно 15% или больше. Обычно активированный уголь будет характеризоваться содержанием влаги приблизительно 25% или меньше. Содержание влаги активированного угля может быть испытано с помощью любого способа, который основан на нагревании образца на воздухе в печи при постоянной температуре (например, от 145°C до 155°C) до постоянного веса, например, ASTM D2867-09, «Стандартный метод определения содержания влаги в активированном угле» («Standard Test Method for Moisture in Activated Carbon») (Annual Book of ASTM Standards, ASTM, 1916 Race Street, Филадельфия, штат Пенсильвания 19104, США). Содержание влаги в процентах (%) определяется по формуле:

100 x (вес исходного образца - вес высушенного образца)/вес исходного образца.

Содержание влаги в активированном угле можно контролировать с помощью химической активации с применением окислительной обработки хлористоводородной кислотой и азотной кислотой или гидроксидом калия для повышения количества гидрофильных групп до 30%. В данной области известны многие методики изготовления активированного угля с количеством гидрофильных групп от 15% до 25% и наиболее предпочтительно от 18% до 22%. Несмотря на то, что содержание влаги в материале на основе активированного угля с течением времени может снижаться при обычных условиях хранения, высокое начальное содержание влаги должно быть достаточным для предотвращения существенного высушивания разрушаемой капсулы из-за осушающего действия материала на основе активированного угля в течение трех или больше недель при обычных условиях хранения.

Активированный уголь может быть расположен в фильтре для курительного изделия любым подходящим образом. Например, активированный уголь может быть смешан с волокнистым фильтрующим материалом, расположен в пустом пространстве в фильтре или в комбинации, т. е. смешан с волокнистым фильтрующим материалом и расположен в пустом пространстве в фильтре.

В некоторых вариантах осуществления активированный уголь предусмотрен в фильтре в конфигурации «штранг-пространство-штранг», где активированный уголь присутствует в пустом пространстве между двумя секциями материала штранга фильтра. Штранги секций фильтра в конфигурации «штранг-пространство-штранг» предпочтительно представляют собой штранги из ацетатцеллюлозного волокна. В вариантах осуществления активированный уголь предусмотрен в конфигурации «уголь в волокне». Количество активированного угля, которое может применяться в курительном изделии по настоящему изобретению, может находиться в диапазоне от приблизительно 10 мг до приблизительно 80 мг и предпочтительно от 25 мг до 60 мг (особенно в двойном фильтре). В фильтре, содержащем полость, таком как фильтр в конфигурации «штранг-пространство-штранг», количество активированного угля в полости находится в диапазоне от приблизительно 50 мг до приблизительно 150 мг и предпочтительно от приблизительно 70 мг до приблизительно 120 мг.

В курительное изделие, предпочтительно в фильтрующий элемент, можно поместить одну или несколько разрушаемых капсул, описанных выше. Предпочтительно фильтрующий элемент также содержит активированный уголь. Одну или несколько разрушаемых капсул можно поместить в пустоту или полость в фильтре. Например, одну или несколько капсул можно поместить в одну или несколько полостей в конфигурации «штранг-пространство-штранг». Фильтр может содержать множество фильтрующих элементов, в которые можно поместить одну или несколько разрушаемых капсул. Фильтр выполнен таким образом, что курильщиком может быть приложено давление к наружной области фильтра для разрушения капсулы. В некоторых предпочтительных вариантах изобретения разрушаемая капсула помещена в фильтрующий материал, такой как волокно.

Разрушаемая капсула размещена в фильтре в непосредственной близости от материала на основе активированного угля. Капсула и материал на основе активированного угля находятся в непосредственной близости, таким образом, что материал на основе активированного угля будет адсорбировать по меньшей мере некоторое количество влаги из капсулы, если материал на основе активированного угля имеет достаточно низкое содержание влаги. В некоторых вариантах осуществления разрушаемая капсула размещена в пределах расстояния от приблизительно 0,5 мм до приблизительно 15 мм, предпочтительно от приблизительно 2 мм до приблизительно 9 мм и наиболее предпочтительно приблизительно 6,75 мм от по меньшей мере некоторой части активированного угля. В некоторых вариантах осуществления разрушаемая капсула смешивается по меньшей мере с некоторым количеством активированного угля.

Любое подходящее курительное изделие может включать фильтр, содержащий материал на основе активированного угля, и разрушаемую капсулу, как описано в настоящем раскрытии, где фильтр расположен ниже по потоку от курительного материала. Термин «расположенный ниже по потоку» обозначает относительные положения элементов курительного изделия, описанных относительно направления вдыхаемого дыма, когда он втягивается из курительного материала в полость рта потребителя. Предпочтительно разрушаемая капсула размещена ниже по потоку от активированного угля, таким образом, что активированный уголь не адсорбирует ароматизатор или другие высвобождаемые капсулой средства, улучшающие органолептические свойства.

Термин «курительное изделие» включает сигареты, сигары, сигариллы и другие изделия, в которых курительный материал, такой как табак, поджигается и сжигается для получения дыма. Термин «курительное изделие» также включает изделия, в которых курительный материал не сжигается, такие как, но без ограничения, курительные изделия, в которых курительная композиция нагревается прямо или косвенно, или курительные изделия, в которых используются поток воздуха или химическая реакция при наличии или при отсутствии источника тепла для доставки никотина или других материалов из курительного материала.

Используемый в данном документе термин «дым» используется для описания аэрозоля, образуемого курительным изделием. Аэрозоль, образуемый курительным изделием, может представлять собой, например, дым, образуемый сгораемыми курительными изделиями, такими как сигареты, или аэрозоли, образуемые несгораемыми курительными изделиями, такими как нагреваемые курительные изделия или ненагреваемые курительные изделия.

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

Используемые в данном документе формы единственного числа включают варианты осуществления со ссылками на множественное число, если из содержания явно не следует иное.

Используемый в данном документе союз «или» обычно используется в своем значении, включающем «и/или», если из содержания явно не следует иное. Термин «и/или» означает один или все из перечисленных элементов или комбинацию любых двух или более из перечисленных элементов.

Используемые в данном документе выражения «иметь», «имеющий», «включать», «включающий», «содержать», «содержащий» или им подобные используются в своем широком смысле и в целом означают «включая, но без ограничения». Следует понимать, что выражения «состоящий по существу из», «состоящий из» и т. п. относятся к категории «содержащий» и т. п.

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

На ФИГ. 1 представлен схематический вид в перспективе варианта осуществления частично развернутого курительного изделия. На ФИГ. 2-4 представлены схематические продольные виды в разрезе вариантов осуществления фильтров, включающих материал на основе активированного угля и разрушаемую капсулу. Курительные изделия и фильтры, изображенные на ФИГ. 1-4, иллюстрируют варианты осуществления курительных изделий или компонентов курительных изделий, описанных выше. Схематические графические материалы не обязательно выполнены в масштабе и представлены для целей иллюстрации, а не для ограничения. На графических материалах изображен один или несколько аспектов, описанных в данном раскрытии. Тем не менее, следует понимать, что другие аспекты, не изображенные на графических материалах, попадают в рамки объема и сущности настоящего раскрытия.

Ссылаясь на ФИГ. 1, на ней изображено курительное изделие 10, в данном случае сигарета. Курительное изделие 10 включает стержень 20, такой как табачный стержень, и фильтр 30 на конце, подносимом ко рту. Сегмент фильтра 30 и стержень 20 представлены как разделенные для целей иллюстрации, но могут быть примыкающими. Представленное курительное изделие 10 содержит фицеллу 60, сигаретную бумагу 40 и ободковую бумагу 50. В изображенном варианте осуществления фицелла 60 окружает по меньшей мере часть фильтра 30. Сигаретная бумага 40 окружает по меньшей мере часть стержня 20. Ободковая бумага 50 или другая подходящая обертка окружает фицеллу 60 и часть сигаретной бумаги 40, что общеизвестно из уровня техники. Фильтр 30 включает материал на основе активированного угля и разрушаемую капсулу, которые могут быть ориентированы так, как изображено, например, на ФИГ. 2-4.

На ФИГ. 2 проиллюстрирован вариант осуществления, в котором фильтр 30 находится в конфигурации «штранг 32-пространство 33-штранг 34-пространство 35-штранг 36». Расположенный ниже по потоку штранг 32 представляет собой штранг подносимого ко рту конца и предпочтительно является белым ацетатцеллюлозным волокном. Разрушаемая капсула 80 расположена в пустом пространстве 33 между расположенным ниже по потоку штрангом 32 и расположенным выше по потоку штрангом 34. Активированный уголь (не показан) может занимать пустое пространство 35 между штрангом фильтра 34 и штрангом фильтра 36.

В качестве альтернативы фильтр 30 может включать средний штранг 33, в котором расположена капсула 80.Средний штранг 33 может быть отдельным штрангом или частью расположенного выше по потоку штранга 34 или расположенного ниже по потоку штранга 32.

На ФИГ. 3 проиллюстрирован вариант осуществления, в котором фильтр 30 находится в конфигурации «штранг 32-пространство 33-штранг 34». Расположенный ниже по потоку штранг 32 представляет собой штранг подносимого ко рту конца и предпочтительно является белым ацетатцеллюлозным волокном. Разрушаемая капсула 80 расположена в пустом пространстве 33 между расположенным ниже по потоку штрангом 32 и расположенным выше по потоку штрангом 34. Активированный уголь (не показан) может занимать пустое пространство 33 между штрангами 32 и 34 фильтра. В качестве альтернативы фильтр 30 может включать средний штранг 33, в котором расположена капсула 80.Средний штранг 33 может быть отдельным штрангом или частью расположенного выше по потоку штранга 34 или расположенного ниже по потоку штранга 32.

На ФИГ. 4 проиллюстрирован вариант осуществления, в котором фильтр 30 находится в конфигурации «штранг 32-пространство 33-штранг 34». Расположенный ниже по потоку штранг 32 представляет собой штранг подносимого ко рту конца и предпочтительно является белым ацетатцеллюлозным волокном. Разрушаемая капсула 80 расположена в пустом пространстве 33 между расположенным ниже по потоку штрангом 32 и расположенным выше по потоку штрангом 34. Штранг 34 представляет собой штранг «уголь на волокне». В качестве альтернативы фильтр 30 может включать средний штранг 33, в котором расположена капсула 80.Средний штранг 33 может быть отдельным штрангом или частью расположенного выше по потоку штранга 34 или расположенного ниже по потоку штранга 32.

Реферат

Изобретение относится к курительному изделию, которое содержит фильтрующую часть, содержащую расположенную выше по потоку часть и расположенную ниже по потоку часть, где расположенная выше по потоку часть содержит активированный уголь с содержанием влаги приблизительно 5% или больше и где расположенная ниже по потоку часть не содержит активированного угля; и отдельную разрушаемую капсулу, которая размещена между расположенной выше по потоку частью и расположенной ниже по потоку частью, где разрушаемая капсула размещена в пределах расстояния от активированного угля, достаточного для обеспечения переноса влаги между материалом на основе активированного угля и разрушаемой капсулой, где курительное изделие не содержит разрушаемых капсул, отличных от отдельной разрушаемой капсулы. Технический результат заключается в исключении преждевременного разрушения капсулы из-за осушающего действия активированного угля. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 4 ил.

Формула