Прочный фильтр для изделия, генерирующего аэрозоль
Изобретение относится к курительным изделиям. Изделие содержит субстрат, образующий аэрозоль, фильтр, расположенный дальше по ходу потока относительно субстрата, образующего аэрозоль. Фильтр содержит фильтрующий материал, имеющий нити, распределенные по всему поперечному сечению фильтра. Плотность фильтрующего материала составляет 0,11 г/см3 или более, при этом фильтрующий материал содержит от 11% по весу до 13% по весу пластификатора. Обеспечивается твердость фильтра с сохранением подходящего сопротивления втягиванию. 13 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.
Настоящее изобретение относится к изделиям, генерирующим аэрозоль, и фильтрам для изделий, генерирующих аэрозоль, которые обладают повышенной твердостью.
Изделия, генерирующие аэрозоль, включают изделия, которые могут быть сгораемыми для получения аэрозоля или нагреваемыми, но несгораемыми для получения аэрозоля, а также изделия, которые могут превращать в аэрозоль субстрат или композицию любым другим подходящим образом, например, посредством химической реакции или захватывания частиц в воздухе. Независимо от механизма образования аэрозоля, изделия, генерирующие аэрозоль, могут содержать фильтр дальше по ходу потока относительно субстрата, образующего аэрозоль, для фильтрации одной или более составляющих аэрозоля.
Например, сгораемые изделия, генерирующие аэрозоль, такие как сигареты, содержат, как правило, резаный табак, обычно в виде резаного наполнителя, окруженного бумажной оберткой с образованием табачного стержня. Для использования сигареты курильщик поджигает один конец сигареты, и табачный стержень начинает гореть. Затем курильщик получает основной поток дыма посредством осуществления затяжек на противоположном конце или мундштучном конце сигареты, который, как правило, содержит фильтр. Фильтр размещен для улавливания некоторых составляющих основного потока дыма до того, как основной поток дыма доставляется курильщику.
Фильтры в изделиях, генерирующих аэрозоль, как правило, содержат фильтрующий материал, окруженный фицеллой. Фицелла способствует жесткости фильтра. Для производства более прочных, более жестких фильтров, могут быть использованы фицеллы с повышенной плотностью, такие как фицеллы, образованные из бумаги с большим основным весом. Фицеллы с повышенной плотностью могут помогать, например, при тушении сгораемых изделий, генерирующих аэрозоль, благодаря повышенной продольной жесткости, и могут давать ощущение более высококачественного продукта при сжатии потребителем, благодаря повышенной радиальной твердости.
Однако обматывание жесткой фицеллы вокруг фильтрующего материала, может вызвать затруднения. Например, для того чтобы фицеллу с большей плотностью можно было обернуть вокруг фильтрующего материала, может потребоваться замена оборудования на линиях по производству фильтров.
Другим вариантом повышения твердости фильтра может быть увеличение веса жгута из используемого фильтрующего материала. То есть плотность фильтрующего материала может быть увеличена. Однако повышение плотности фильтрующего материала может увеличить эффективность фильтрации и не допустить прохождения необходимого количества составляющих аэрозоля через фильтр, что приводит к неожиданному или нежелательному вкусу или ощущению. Сопротивление втягиванию изделия, генерирующего аэрозоль, в котором используется фильтрующий материал с более высокой плотностью, также может быть нежелательно увеличено относительно изделия, в котором используется фильтрующий материал с более стандартной плотностью.
Желательно предоставить фильтр для использования в изделии, генерирующем аэрозоль, при этом фильтр имеет повышенную твердость. Предпочтительно фильтр сохраняет желаемые характеристики, такие как эффективность фильтра и сопротивление втягиванию.
В разных аспектах настоящего изобретения предлагается изделие, генерирующее аэрозоль, содержащее субстрат, образующий аэрозоль, и фильтр, расположенный дальше по ходу потока относительно субстрата. Фильтр содержит фильтрующий материал, имеющий нити, распределенные по всему поперечному сечению фильтра. Фильтрующий материал содержит от приблизительно 7,5% по весу до приблизительно 11,5% по весу пластификатора или от приблизительно 10,5% до приблизительно 15% по весу пластификатора.
Как описано в данном документе, фильтрующий материал, содержащий от приблизительно 7,5% по весу до приблизительно 11,5% или от приблизительно 10,5% до приблизительно 15% по весу пластификатора, может привести к образованию фильтров и изделий, генерирующих аэрозоль, которые содержат фильтры, имеющие желаемую твердость, сохраняя при этом другие требуемые свойства фильтра, такие как сопротивление втягиванию и эффективность фильтрации.
Включение фильтров повышенной твердости в изделия, генерирующие аэрозоль, может позволить воспринимать изделия, генерирующие аэрозоль, как имеющие более высокое качество. Повышенная твердость фильтра может быть также предпочтительной, если, например, тушить горючее изделие, генерирующее аэрозоль, такое как сигарета, содержащая фильтр. Например, фильтр повышенной твердости может удерживать пальцы пользователя дальше от сгораемого конца сигареты при тушении сигареты, поскольку в ходе процесса тушения сигареты фильтр может быть менее склонным к сгибанию. Тем не менее, ранее было трудно достичь более жестких фильтров, сохраняющих необходимые характеристики фильтра, такие как сопротивление втягиванию.
Описанные выше преимущества, а также другие преимущества будут очевидны специалистам в данной области техники после прочтения и понимания настоящего описания.
Изделия, генерирующие аэрозоль, согласно настоящему изобретению могут иметь любую подходящую среднюю радиальную твердость. Предпочтительно, изделия, генерирующие аэрозоль, имеют среднюю радиальную твердость, составляющую 95% или более, при измерении вокруг фильтра, которая ранее была не достижима, при сохранении требуемых свойств фильтра, таких как сопротивление втягиванию. Например, изделия, генерирующие аэрозоль, могут иметь среднюю радиальную твердость 96% или более, 97% или более, или 98% или более при измерении вокруг фильтра. Предпочтительно, изделия, генерирующие аэрозоль, имеют среднюю радиальную твердость от приблизительно 95% до приблизительно 99% при измерении вокруг фильтра. В контексте настоящего документа термин «радиальная твердость» относится к сопротивлению сжатию в направлении, поперечном продольной оси. Радиальную твердость изделия, генерирующего аэрозоль, вокруг фильтра можно определить путем приложения нагрузки вдоль изделия в месте расположения фильтра поперечно продольной оси изделия и измерения средних (усредненных) сжатых диаметров изделий. Радиальную твердость определяют следующим образом:
Радиальная
где DS - это исходный (не пониженный) диаметр, а Dd - это пониженный диаметр после приложения установленной нагрузки в течение установленного периода времени. Чем тверже материал, тем ближе твердость к 100%.
Чтобы определить твердость некоторой части (такой как фильтр) аэрозольного изделия, изделия, генерирующие аэрозоль, следует выровнять параллельно в плоскости и одну и ту же часть каждого изделия, генерирующего аэрозоль, которая подлежит испытанию, следует подвергнуть действию установленной нагрузки в течение установленного периода времени. Это испытание проводят с использованием известного денсиметрического устройства DD60A (изготавливаемого и производимого на рынок компанией Heinr. Borgwaldt Gmbh, Германия), оснащенного измерительной головкой для изделий, генерирующих аэрозоль, таких как сигареты, и контейнером для изделия, генерирующего аэрозоль.
Нагрузку прилагают при помощи двух цилиндрических валов для приложения нагрузки, которые пересекают диаметр всех изделий, генерирующих аэрозоль, одновременно. Согласно стандартному методу проведения испытания для этого измерительного прибора испытание следует проводить так, чтобы между изделиями, генерирующими аэрозоль, и цилиндрическими валами для приложения нагрузки возникало двадцать точек контакта. В некоторых случаях подлежащие испытанию фильтры могут быть достаточно длинными, чтобы только десять изделий, генерирующих аэрозоль, требовалось для образования двадцати точек контакта, и при этом каждое курительное изделие контактировало с обоими валами для приложения нагрузки (потому что они достаточно длинные, чтобы проходить между валами). В других случаях, если фильтры слишком короткие, чтобы добиться этого, для образования двадцати точек контакта следует использовать двадцать изделий, генерирующих аэрозоль, и при этом каждое изделие, генерирующее аэрозоль, контактирует только с одним из валов для приложения нагрузки, что дополнительно рассмотрено ниже.
Два дополнительных стационарных цилиндрических вала расположены под изделиями, генерирующими аэрозоль, чтобы поддерживать изделия, генерирующие аэрозоль, и противодействовать нагрузке, прилагаемой каждым из цилиндрических валов для приложения нагрузки.
При стандартном для такого приспособления режиме работы общую нагрузку в 2 кг прилагают в течение 20 секунд. По истечении 20 секунд (и когда к курительным изделиям продолжают прилагать нагрузку) определяют понижение цилиндрических валов для приложения нагрузки, и затем используют это значение для вычисления твердости согласно приведенному выше уравнению. Температуру поддерживают в районе 22 градусов Цельсия ± 2 градуса. Описанное выше испытание называют испытанием DD60A. Стандартный способ измерения твердости фильтра осуществляют, когда изделие, генерирующее аэрозоль, не израсходовано. Дополнительную информацию относительно измерения средней радиальной твердости можно найти, например, в опубликованной публикации заявки на патент США № 2016/0128378.
В некоторых предпочтительных примерах фильтры согласно настоящему изобретению имеют среднюю радиальную твердость 90% или более, такую как 92% или более, или 94% или более. Например, фильтры согласно настоящему изобретению могут иметь среднюю радиальную твердость 95% или более, например, 95,5% или более. Более предпочтительно, фильтры имеют среднюю радиальную твердость 96% или более, например, 97% или более. Например, фильтры согласно настоящему изобретению могут иметь среднюю радиальную твердость в диапазоне от приблизительно 95% до приблизительно 99%, например, от приблизительно 95% до приблизительно 98%.
В контексте настоящего документа термин «диаметр» используется для описания максимального размера в поперечном направлении (поперечном продольной оси направлении) фильтра или изделия, генерирующего аэрозоль, содержащего этот фильтр. Продольная ось фильтра или изделия, генерирующего аэрозоль, проходит в направлении длины фильтра или изделия, генерирующего аэрозоль. Для целей настоящего изобретения термин «радиус» относится к поперечному расстоянию от продольной оси до кромки фильтра или изделия, генерирующего аэрозоль. Как правило, фильтр и изделие, генерирующее аэрозоль, будут иметь цилиндрическую форму. Однако фильтр, изделие, генерирующее аэрозоль, или фильтр и изделие, генерирующее аэрозоль, необязательно должны иметь цилиндрическую форму.
Изделия, генерирующие аэрозоль, содержащие фильтры, согласно настоящему изобретению могут иметь любое подходящее сопротивление втягиванию (RTD). «Сопротивление втягиванию» относится к разности статических давлений между двумя концами образца во время прохождения через него потока воздуха в устойчивых условиях, в которых объемный поток составляет 17,5 миллилитров в секунду на выпускном конце. RTD образца может быть измерено с помощью способа, изложенного в стандарте ISO 6565:2002. Предпочтительно, изделия, генерирующие аэрозоль, содержащие фильтры согласно настоящему изобретению, имеют RTD, сходное с традиционными сигаретами.
В некоторых предпочтительных примерах изделия, генерирующие аэрозоль, содержащие фильтры согласно настоящему изобретению, имеют RTD от приблизительно 40 мм водяного столба (мм вод. ст.) до приблизительно 200 мм вод. ст., предпочтительно от приблизительно 50 мм вод. ст. до приблизительно 140 мм вод. ст. и более предпочтительно от приблизительно 50 мм вод. ст. до приблизительно 100 мм вод. ст. Предпочтительно, фильтры имеют RTD 90 мм вод. ст. или менее, например, 70 мм вод. ст. или менее. Более предпочтительно, фильтры имеют RTD 65 мм вод. ст. или менее, например, 60 мм вод. ст. или менее.
Фильтр может иметь RTD для длины стержня, используемой в изделии, генерирующем аэрозоль, от приблизительно 40 мм водяного столба (мм вод. ст.) до приблизительно 200 мм вод. ст., предпочтительно от приблизительно 50 мм вод. ст. до приблизительно 140 мм вод. ст. и более предпочтительно от приблизительно 50 мм вод. ст. до приблизительно 100 мм вод. ст. Фильтр при длине, применяемой в изделии, генерирующем аэрозоль, может иметь RTD 90 мм вод. ст. или менее, например, 70 мм вод. ст. или менее. Более предпочтительно, фильтры имеют RTD 65 мм вод. ст. или менее, например, 60 мм вод. ст. или менее.
Фильтрующий материал согласно настоящему изобретению предпочтительно имеет RTD для длины стержня 126 мм от приблизительно 40 мм водяного столба (мм вод. ст.) до приблизительно 200 мм вод. ст., предпочтительно от приблизительно 50 мм вод. ст. до приблизительно 140 мм вод. ст. и более предпочтительно от приблизительно 50 мм вод. ст. до приблизительно 100 мм вод. ст. Предпочтительно, фильтры имеют RTD 90 мм вод. ст. или менее, например, 70 мм вод. ст. или менее. Более предпочтительно, фильтры имеют RTD 65 мм вод. ст. или менее, например, 60 мм вод. ст. или менее. Предпочтительно, фильтр имеет длину стержня 126 мм, RTD 90 мм вод. ст. или менее, например, 70 мм вод. ст. или менее. Более предпочтительно, фильтры имеют длину стержня 126 мм, RTD 65 мм вод. ст. или менее, например, 60 мм вод. ст. или менее.
В некоторых предпочтительных вариантах осуществления фильтрующий материал согласно настоящему изобретению имеет RTD для длины стержня от приблизительно 15 мм до приблизительно 40 мм, например, приблизительно 21 мм, от приблизительно 40 мм водяного столба (мм вод. ст.) до приблизительно 200 мм вод. ст., предпочтительно от приблизительно 50 мм вод. ст. до приблизительно 140 мм вод. ст. и более предпочтительно от приблизительно 50 мм вод. ст. до приблизительно 100 мм вод. ст. Предпочтительно, фильтры имеют RTD 90 мм вод. ст. или менее, например, 70 мм вод. ст. или менее. Более предпочтительно, фильтры имеют RTD 65 мм вод. ст. или менее, например, 60 мм вод. ст. или менее. Предпочтительно, фильтр имеет длину стержня от приблизительно 15 мм до приблизительно 40 мм, например, приблизительно 21 мм, RTD 90 мм вод. ст. или менее, например, 70 мм вод. ст. или менее, 65 мм вод. ст. или менее или 60 мм вод. ст. или менее.
Фильтры, имеющие меньшие длины, могут иметь более низкое RTD, чем фильтры с большей длиной, в частности, если фильтры изготовлены из одинакового материала и таким же образом. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления фильтры, имеющие длину стержня от приблизительно 15 мм до приблизительно 40 мм, например, приблизительно 21 мм, имеют RTD от приблизительно 30 мм вод. ст. до приблизительно 90 мм вод. ст., от приблизительно 40 мм вод. ст. до приблизительно 70 мм вод. ст., от приблизительно 40 мм вод. ст. до приблизительно 65 мм вод. ст. или от приблизительно 40 мм вод. ст. до приблизительно 60 мм вод. ст.
Предпочтительно, фильтры имеют RTD 90 мм вод. ст. или менее, например, 70 мм вод. ст. или менее, 65 мм вод. ст. или менее, или 60 мм вод. ст. или менее для длины фильтра 21 мм. Другими словами, фильтры имеют RDT, составляющее приблизительно 4,3 мм вод. ст. или менее, 3,3 мм вод. ст. или менее, 3,1 мм вод. ст. или менее или 2,9 мм вод. ст. или менее на мм длины фильтра.
Фильтры и связанные с ними изделия, генерирующие аэрозоль, могут иметь любую подходящую зависимость между RTD и средней радиальной твердостью. Например, частное значение RTD фильтра, деленного на значение средней радиальной твердости изделия, генерирующего аэрозоль, составляет 0,75 или менее. Предпочтительно, частное значение RTD фильтра, деленного на значение средней радиальной твердости изделия, генерирующего аэрозоль, составляет 0,7 или менее. Более предпочтительно, частное значение RTD фильтра, деленного на значение средней радиальной твердости изделия, генерирующего аэрозоль, составляет 0,65 или менее.
Фильтры и связанные с ними изделия, генерирующие аэрозоль, могут иметь любое подходящее значение для (100-твердость)xRTD, где твердость представляет собой значение средней радиальной твердости (%), и RTD представляет собой значение RTD в мм вод. ст. Например, фильтры и связанные с ними изделия, генерирующие аэрозоль, могут иметь значение (100-твердость)xRTD в диапазоне от приблизительно 40 до приблизительно 2000. Предпочтительно, фильтры и связанные с ними изделия, генерирующие аэрозоль, имеют значение (100-твердость)xRTD в диапазоне от приблизительно 40 до приблизительно 1000; более предпочтительно от приблизительно 40 до приблизительно 500.
Фильтры и связанные с ними изделия, генерирующие аэрозоль, могут иметь любое подходящее значение для [(100-твердость)xRTD]/мм фильтра, где (100-твердость)xRTD определяется выше, и мм фильтра представляет собой длину фильтра. Предпочтительно фильтры имеют значение для [(100-твердость)xRTD]/мм фильтра 20 или менее; более предпочтительно 15 или менее и еще более предпочтительно 10 или менее. Например, фильтры могут иметь значение для [(100-твердость)xRTD]/мм фильтра от приблизительно 2 до приблизительно 20; предпочтительно от приблизительно 3 до приблизительно 15 и более предпочтительно от приблизительно 5 до приблизительно 13.
Фильтры согласно настоящему изобретению могут обеспечивать подходящую твердость и сопротивление втягиванию путем включения подходящих количеств фильтрующего материала подходящего размера нити и пластификатора, а также выбора фицеллы, имеющей соответствующие характеристики.
В соответствии с настоящим изобретением может быть использован любой подходящий фильтрующий материал. Примеры подходящего фильтрующего материала включают сложные эфиры целлюлозы, такие как ацетилцеллюлоза, полимолочную кислоту (PLA), целлюлозный материал, полипропилен или любую способную к разложению фильтрующую среду или комбинацию, или смесь любых двух или более фильтрующих материалов. В предпочтительных вариантах осуществления фильтрующий материал включает полимерный фильтрующий материал, такой как полимолочная кислота, сложные эфиры целлюлозы и их смеси. Предпочтительно фильтрующий материал содержит сложный эфир целлюлозы. Примеры сложных эфиров целлюлозы, которые могут использоваться для образования фильтрующего материала, включают ацетаты целлюлозы, пропионаты целлюлозы и бутираты целлюлозы с различными степенями замещения, а также вышеуказанные смешанные сложные эфиры. Примеры таких смешанных сложных эфиров включают ацетопропионат целлюлозы, ацетобутират целлюлозы и ацетопропионатбутират целлюлозы. Предпочтительно фильтрующий материал содержит ацетилцеллюлозу.
Фильтрующий материал содержит нити, распределенные по всему поперечному сечению фильтра. В данном контексте «поперечное сечение» представляет собой поперечное сечение, поперечное продольной оси. Предпочтительно, нити имеют одинаковую плотность в поперечном сечении фильтра. Полая трубка, образованная из фильтрующего материала, не будет рассматриваться как содержащая нити, распределенные по всему поперечному сечению фильтра, поскольку в середине поперечного сечения нет нитей.
Фильтрующий материал, включая пластификатор, может иметь любой подходящий вес или плотность жгута. Предпочтительно, фильтрующий материал имеет вес от приблизительно 5 мг/мм до приблизительно 7 мг/мм. Более предпочтительно, фильтрующий материал имеет вес от приблизительно 5,5 мг/мм до приблизительно 6,5 мг/мм. Предпочтительно, фильтр имеет плотность от приблизительно 0,11 г/см3 до приблизительно 0,2 г/см3. Предпочтительно, фильтр имеет плотность от приблизительно 0,12 г/см3 до приблизительно 0,19 г/см3, например, от приблизительно 0,12 г/см3 до приблизительно 0,15 г/см3. Фильтры, которые имеют более высокие значения веса и плотности, как правило, являются более твердыми, чем те, которые имеют более низкие значения веса и плотности. Однако увеличение веса или плотности фильтрующего материала может также иметь тенденцию к повышению RTD до нежелательных уровней или может отфильтровывать слишком много аэрозоля и, таким образом, предотвращать доставку достаточного количества аэрозоля пользователю.
Для уменьшения влияния увеличенного веса или плотности фильтра на RTD и фильтрацию фильтры могут содержать нити, имеющие линейную плотность 4 денье на нить или более. Линейную плотность нити, используемую в фильтрах, можно измерять путем определения массы в граммах нитей на 9000 метров. Предпочтительно, фильтры согласно настоящему изобретению содержат нити, имеющие линейную плотность 5 денье на нить или более, 6 денье или более или 7 денье или более. Например, фильтры согласно настоящему изобретению могут содержать нити, имеющие линейную плотность приблизительно 8 денье на нить. Предпочтительно, нити, имеющие вышеописанные линейные плотности, представляют собой ацетилцеллюлозные нити.
Фильтры согласно настоящему изобретению могут иметь любое подходящее количество пластификатора. В контексте настоящего документа термин «пластификатор» представляет собой растворитель, который при его нанесении на полимерные волокна способствует, как растворитель, соединению волокон друг с другом. Примеры пластификаторов включают триацетин (известный также как глицерол триацетат), диацетат диэтиленгликоля, диацетат триэтиленгликоля, трипропион, ацетилтриэтилцитрат, триэтилцитрат и смеси одного или более из них. Предпочтительно пластификатор содержит триацетин. Один или более пластификаторов могут быть смешаны, например, с полиэтиленгликолем и приведены в контакт с полимерными волокнами для соединения волокон друг с другом с помощью растворителя. Волокна могут быть приведены в контакт со связующим средством любым подходящим способом. Предпочтительно композицию, содержащую связующее средство, распыляют на полимерные волокна.
Фильтры согласно настоящему изобретению содержат от приблизительно 7,5% до приблизительно 11,5% пластификатора относительно веса фильтрующего материала. Например, фильтры могут содержать от приблизительно 7,5 г до приблизительно 11,5 г пластификатора на 100 г фильтрующего материала. Предпочтительно фильтры содержат от приблизительно 7,5% до приблизительно 11% пластификатора или от приблизительно 7,5% до приблизительно 10% пластификатора. Например, фильтр может содержать от приблизительно 8% до приблизительно 11% пластификатора или от приблизительно 8% до приблизительно 10% пластификатора.
Предпочтительно фильтры согласно настоящему изобретению содержат от приблизительно 10,5% до приблизительно 15% пластификатора относительно веса фильтрующего материала. Например, фильтры могут содержать от приблизительно 10,5 г до приблизительно 15 г пластификатора на 100 г фильтрующего материала. Предпочтительно фильтры содержат от приблизительно 10,5% до приблизительно 13% пластификатора, от приблизительно 11% до 13% пластификатора, от приблизительно 11,5% до приблизительно 13% пластификатора, от приблизительно 12% пластификатора до приблизительно 13% пластификатора или от приблизительно 12,5% до приблизительно 13% пластификатора. Более предпочтительно фильтры содержат от приблизительно 10,5% до приблизительно 12,5% пластификатора или от приблизительно 11% до 12,5% пластификатора. Еще более предпочтительно фильтры содержат от приблизительно 10,5% до приблизительно 12% пластификатора или от приблизительно 11% до 12% пластификатора. Например, фильтры могут содержать от приблизительно 10,5% до приблизительно 11,5% пластификатора или от приблизительно 11% до приблизительно 11,5% пластификатора.
Многие фильтры для коммерчески доступных сигарет содержат приблизительно 5-7% пластификатора. Как показано в данном документе, фильтры, имеющие концентрации пластификатора согласно изобретению, могут иметь улучшенные характеристики фильтра. Таким образом, могут быть желательны фильтры, имеющие концентрации пластификатора, превышающие концентрации фильтров таких сигарет. Соответственно, фильтры согласно настоящему изобретению имеют концентрацию пластификатора приблизительно 7,5% или более, приблизительно 10,5% или более или приблизительно 11% или более.
Авторы настоящего изобретения обнаружили, что определенное количество пластификатора фильтров согласно настоящему изобретению может привести к фильтру, обладающему требуемой твердостью, RTD и эффективностью фильтрации. Если количество пластификатора превышает приблизительно 12%, особенно если пластификатор превышает приблизительно 13%, качество фильтра обычно страдает. Например, фильтр из ацетилцеллюлозы, имеющий более чем приблизительно 12% триацетина, приводит в результате к получению фильтра, содержащего относительно большого размера пустоты в фильтре, что может существенно снизить эффективность фильтрации и сделать фильтр неприемлемым.
Предпочтительно фильтрующий материал содержит ацетилцеллюлозу. Предпочтительно пластификатор содержит триацетин. Предпочтительно фильтрующий материал содержит ацетилцеллюлозу, а пластификатор содержит триацетин. Пластификатор в диапазоне от приблизительно 7,5% до приблизительно 11,5% от веса фильтрующего материала является особенно подходящим, если пластификатор представляет собой триацетин, и фильтрующий материал представляет собой ацетилцеллюлозу.
Фильтр содержит фильтрующий материал и фицеллу, расположенную вокруг фильтрующего материала. Фицелла может способствовать жесткости фильтра. Фицелла может быть покрыта любой подходящей композицией, повышающей твердость покрытия. Если фицелла содержит покрытие, покрытие предпочтительно повышает радиальную твердость и продольную твердость фильтра, содержащего фицеллу с покрытием.
На фицеллу фильтра согласно настоящему изобретению может быть нанесена любая подходящая композиция покрытия, повышающего твердость. Предпочтительно нанесение композиции покрытия, повышающего твердость, не дает в результате покрытие, которое негативно меняет восприятие вкуса во время курения курительного изделия, содержащего фильтр с покрытием. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления композиция покрытия, повышающего твердость, содержит один или более компонентов, таких как связующие или другие добавки, используемые в производстве сигарет. Например, композиция покрытия может содержать подходящее связующее, используемое в сигаретной бумаге, ободковой бумаге или фицеллах.
Примерами подходящих материалов, которые могут быть включены в композицию покрытия, повышающего твердость, являются крахмал, производные полиакриламида, стирол-бутадиен, стирол-акриловые соединения, декстрин, окисленный крахмал, этилцеллюлоза, ацетилцеллюлоза, карбоксиметилцеллюлоза, гидроксиэтилцеллюлоза или другие подходящие производные целлюлозы; пектины; гуаровая смола; мука из бобов рожкового дерева; агар; альгинат натрия или другие подходящие альгинаты; и т.п. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления покрытие, повышающее твердость, содержит поливиниловый спирт.
Любая подходящая фицелла может быть покрыта покрытием, повышающим твердость. Предпочтительно фицелла содержит, состоит по существу из или состоит из бумажной фицеллы.
Фицелла может иметь любой подходящий основной вес. Предпочтительно фицелла имеет основной вес от приблизительно 20 грамм на квадратный метр до приблизительно 180 грамм на квадратный метр. Более предпочтительно фицелла имеет основной вес от приблизительно 50 грамм на квадратный метр до приблизительно 150 грамм на квадратный метр; и еще более предпочтительно от приблизительно 50 грамм на квадратный метр до приблизительно 100 грамм на квадратный метр.
Фицелла может иметь любую подходящую толщину. Подходящие листы фицеллы могут иметь толщину от приблизительно 25 микрометров до приблизительно 200 микрометров; предпочтительно от приблизительно 50 микрометров до приблизительно 200 микрометров. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления фицелла имеет толщину от приблизительно 100 микрометров до приблизительно 150 микрометров.
Фицелла с более высоким значением основного веса и большей толщиной обычно является более твердой, чем фицелла с более низким значением основного веса и меньшей толщиной.
Фицелла может иметь любую подходящую жесткость. Жесткость фицеллы может быть определена по ISO 2493-1:2010: Бумага и картон - Определение сопротивления изгибу - Часть 1: Постоянная скорость отклонения, ISO 2493-2:2011: Бумага и картон - Определение сопротивления изгибу - Часть 2: Испытание с помощью системы Табера или как в соответствии с ISO 2493-1:2010, так и ISO 2493-2:2011. Предпочтительно фицелла имеет жесткость в направлении обработки с эффектом изгиба на 15° на длине 10 мм (MD - 15° 10 мм), составляющую 100 мН/мм или более. Например, фицелла может иметь жесткость (MD - 15º 10 мм) от приблизительно 100 мН/мм до приблизительно 500 мН/мм. Предпочтительно фицелла имеет жесткость (MD - 15º 10 мм) от приблизительно 120 мН/мм до приблизительно 450 мН/мм.
Предпочтительно фицелла имеет жесткость в поперечном направлении с эффектом изгиба на 15° на длине 10 мм (CD - 15° 10 мм), составляющую 40 мН/мм или более. Например, фицелла может иметь жесткость (CD - 15° 10 мм) от приблизительно 40 мН/мм до приблизительно 250 мН/мм. Предпочтительно фицелла имеет жесткость (CD - 15º 10 мм) от приблизительно 50 мН/мм до приблизительно 200 мН/мм.
Фицелла может иметь любую подходящую пористость или даже может быть непористой. Например, фицелла может иметь относительно высокую пористость, такую как более чем приблизительно 1 000 единиц Coresta или более чем приблизительно 5 000 единиц Coresta. В дополнение или в качестве альтернативы, фицелла может иметь пористость менее чем приблизительно 10 000 единиц Coresta.
Фильтр согласно настоящему изобретению может содержать дополнительный материал, такой как активированный уголь; ароматизаторы, которые могут быть в форме смесей, ароматизирующих нитей, гранул, капсул или нечто подобного; или любой другой подходящий материал. Дополнительный материал может быть вставлен в фильтрующий материал или может быть расположен в полостях между штрангами фильтрующего материала, например, в конфигурации «штранг-пространство-штранг». В такой конфигурации фицелла, описанная в настоящем документе, может быть особенно преимущественной за счет придания повышенной структурной твердости на полостях.
Фильтры согласно настоящему изобретению могут иметь любые подходящие размеры. Как правило, фильтры имеют цилиндрическую форму. Предпочтительно фильтр имеет диаметр в диапазоне от приблизительно 5 мм до приблизительно 10 мм. Более предпочтительно диаметр составляет от приблизительно 7,0 мм до приблизительно 8,0 мм, более предпочтительно ― от приблизительно 7,7 мм до приблизительно 7,8 мм. Предпочтительно диаметр фильтра такой же или по существу такой же, как диаметр изделия, генерирующего аэрозоль, в которое он вставлен.
Длина фильтра (то есть общая длина фильтра, включая фильтрующий материал, измеренная в направлении, по существу параллельном продольной оси курительного изделия) может принимать любое подходящее значение. Однако может быть удобным, чтобы длина фильтра была по существу такой же, как в обычных курительных изделиях. Длина означает общую длину фильтра, включая штранг из фильтрующего материала. То есть, если фильтр содержит один или более сегментов фильтра, кроме штранга из фильтрующего материала, длина - это общая длина всех сегментов фильтра и штранга из фильтрующего материала. Если фильтр содержит только штранг из фильтрующего материала, длина - это длина только штранга из фильтрующего материала.
Более длинные фильтры имеют тенденцию к большему RTD, чем более короткие фильтры.
Предпочтительно, фильтр имеет длину от приблизительно 15 мм до приблизительно 40 мм. Даже предпочтительнее, фильтр имеет длину от приблизительно 18 мм до приблизительно 27 мм. В одном варианте осуществления, фильтр имеет длину приблизительно 27 мм. В другом варианте осуществления фильтр имеет длину приблизительно 21 мм.
Фильтры согласно настоящему изобретению предпочтительно образованы с использованием обычного оборудования для изготовления фильтров. Например, фильтрующий материал может быть образован из полос жгутов из нитей с использованием традиционного оборудования. Пластификатор может быть включен с использованием традиционного оборудования, и фицелла может быть расположена вокруг фильтра с использованием традиционного оборудования.
Фильтры согласно настоящему изобретению могут быть вставлены в любое подходящее изделие, генерирующее аэрозоль, любым подходящим способом. Предпочтительно фильтр вставлен в изделие, генерирующее аэрозоль, дальше по ходу потока относительно материала субстрата, образующего аэрозоль. Термин «расположенный дальше по ходу потока» обозначает относительные положения элементов изделия, генерирующего аэрозоль, описанных относительно направления основного потока аэрозоля по мере того как он втягивается из материала субстрата, образующего аэрозоль, и попадает в рот пользователя.
Термин «изделие, генерирующее аэрозоль» включает сигареты, сигары, сигариллы и другие изделия, в которых субстрат, образующий аэрозоль, такой как табак, поджигается и сжигается с получением дыма. Термин «изделие, генерирующее аэрозоль» также включает изделия, в которых субстрат, образующий аэрозоль, не сжигают, например, но без ограничения, изделия, генерирующие аэрозоль, которые нагревают субстрат, образующий аэрозоль, непосредственно или опосредованно, или изделия, генерирующие аэрозоль, которые используют поток воздуха или химическую реакцию с источником тепла или без него для доставки никотина или других материалов из субстрата, генерирующего аэрозоль.
Фильтры согласно настоящему изобретению могут быть особенно желательными для использования в изделиях, нагреваемых без сгорания, в которых субстрат, образующий аэрозоль, не сжигают. Такие изделия часто используют относительно короткие фильтры, имеющие низкое RTD. Фильтры в продуктах «нагреваемых без сгорания» часто являются мягкими и могут стать более мягкими во время использования, когда аэрозоль проходит через фильтр. В некоторых случаях фильтры могут по меньшей мере частично сжиматься или демонтироваться во время использования, что может отрицательно повлиять на восприятие потребителем качества изделия. Соответственно, путем включения фильтров согласно настоящему изобретению в изделиях, нагреваемых без сгорания, в которых используют относительно короткие фильтры и низкое RTD, воспринимаемое качество изделия может быть улучшено вследствие жесткости фильтра и отсутствия сжатия и демонтажа. Благодаря повышенной жесткости и улучшенным качествам фильтра можно использовать короткие фильтры, которые обеспечивают относительно низкую фильтрацию, в изделиях, нагреваемых без сгорания, что может обеспечить вкус и другие вкусоароматические свойства, аналогичные традиционным курительным изделиям, таким как сигареты.
Фильтры изделий, нагреваемых без сгорания, могут иметь любую подходящую длину. Например, фильтры могут иметь длину менее чем приблизительно 40 мм, например, от приблизительно 10 мм до приблизительно 40 мм. Предпочтительно, фильтр имеет длину менее чем приблизительно 30 мм, например, менее чем приблизительно 20 мм.
Далее раскрыты графические материалы, на которых проиллюстрированы некоторые аспекты настоящего изобретения. Следует понимать, что другие аспекты, не показанные на графических материалах, также находятся в рамках объема и сущности настоящего изобретения. Схематические графические материалы необязательно выполнены в масштабе. Одинаковые номера ссылочных позиций, используемые на фигурах, относятся к одинаковым компонентам, этапам и т. п. Однако следует понимать, что использование номера ссылочной позиции для обозначения компонента на заданной фигуре не предназначено для ограничения компонента на другой фигуре, обозначенного тем же самым номером ссылочной позиции. Кроме того, использование разных номеров ссылочных позиций для обозначения компонентов на разных фигурах не предназначено для указания на то, что компоненты с разными номерами ссылочных позиций не могут быть такими же или подобными компонентам с другими номерами ссылочных позиций.
Фиг. 1 представляет собой схематический вид в перспективе варианта осуществления частично развернутого изделия 10, генерирующего аэрозоль, имеющего фильтр 30. Изделие 10, генерирующее аэрозоль, сигарета в описанном варианте осуществления, изображено частично развернутым лишь с целью иллюстрации типичных компонентов изделия. Изделие 10, генерирующее аэрозоль, содержит стержень субстрата 20, образующего аэрозоль, такой как табачный стержень, и фильтр 30, расположенный дальше по ходу потока относительно субстрата 20, образующего аэрозоль. Фильтр 30 и стержень 20 коаксиально выровнены с продольной осью изделия 10, генерирующего аэрозоль, которая обозначена линией A-A. Изображенное изделие10, генерирующее аэрозоль, содержит фицеллу 60, сигаретную бумагу 40 и ободковую бумагу 50. Сигаретная бумага 40 окружает по меньшей мере часть стержня 20. Ободковая бумага 50 или другая подходящая обертка окружает фицеллу 60 и участок сигаретной бумаги 40, что общеизвестно из уровня техники. Фильтр 30 содержит фицеллу 60 с покрытием и фильтрующий материал 32.
Вышеописанные приведенные в качестве примера варианты осуществления не являются ограничивающими. Специалистам в данной области техники будут очевидны и другие варианты осуществления, соответствующие иллюстративным вариантам осуществления, описанным выше.
Все научные и технические термины, используемые в настоящем документе, имеют значения, обычно используемые в данной области техники, если не указано иное. Приведенные в настоящем документе определения предназначены для облегчения понимания определенных терминов, часто используемых в настоящем документе.
Используемые в настоящем документе формы единственного числа охватывают варианты осуществления со ссылками на множественное число, если из содержания явно не следует иное.
В контексте настоящего документа союз «или» обычно используется в своем значении, включающем «и/или», если из содержания явно не следует иное. Термин «и/или» обозначает один или все из перечисленных элементов или комбинацию любых двух или более из перечисленных элементов.
Используемые в настоящем документе выражения «иметь», «имеющий», «включать», «включающий», «содержать», «содержащий» или им подобные используются в своем широком смысле и в целом означают «включающий, но без ограничения». Будет понятно, 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 обеспечить определенные преимущества при определенных условиях. Тем не менее, другие варианты осуществления также могут быть предпочтительными при тех же или других условиях. Кроме того, раскрытие одного или более предпочтительных вариантов осуществления не означает, что другие варианты осуществления не являются полезными, и не предназначено для исключения других вариантов осуществления из объема настоящего изобретения, в том числе формулы изобретения.
ПРИМЕРЫ
Ниже представлены неограничивающие примеры, иллюстрирующие выбор веса фильтрующего материала, весовой процент пластификатора и линейной плотности нити, а также свойства фицеллы, приводящие к повышенной твердости фильтра. Девятнадцать фильтров изготавливали из ацетилцеллюлозного жгута (y-образные волокна), имеющего различные линейные плотности нитей и различное количество пластификатора (триацетина). Полученный фильтрующий материал был обернут фицеллами, имеющими разный основной вес и толщину. Готовые фильтрующие стержни имели диаметр 7,71 мм и длину 126 мм. Материалы, используемые при изготовлении некоторых из девятнадцати фильтров, представлены ниже в Таблице 1.
Таблица 1. Компоненты тестируемых фильтров
| Номер образца | 1 | 2 | 4 | 5 | 12 | 13 | 15 |
| Триацетин % | 7 | 7 | 7 | 10 | 7 | 10 | 10 |
| Линейный вес нити (денье) | 3 | 3,4 | 3,4 | 3,4 | 8 | 8 | 8 |
| Толщина бумаги | 148 | 148 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| Основной вес бумаги | 61 | 61 | 78 | 78 | 78 | 78 | 78 |
Среднюю радиальную твердость фильтрующих стержней длиной 126 мм определяли, как описано в опубликованной публикации заявки на патент США № 2016/0128378. RTD фильтрующих стержней длиной 126 мм измеряли согласно стандарту ISO 6565:2002. Жесткость фицеллы измеряли согласно ISO 2493-1:2010 и ISO 2493-2:2011. Для некоторых фильтров определяли вес фильтрующего материала и пластификатора, а также плотность взвешенного материала (на основе диаметра 7,71 мм). Результаты показаны в Таблице 2 ниже.
Таблица 2. Свойства фильтров
| Номер образца | 1 | 2 | 4 | 5 | 12 | 13 | 15 |
| Вес жгута+вес пластификатора (мг) | 706,2 | 728,1 | |||||
| Плотность (г/см3) | 0,119 | 0,123 | |||||
| жесткость бумаги - MD - 15° 10 мм (мН/мм) | 135 | 135 | 323 | 323 | 323 | 323 | 323 |
| жесткость бумаги - CD - 15° 10 мм (мН/мм) | 75 | 75 | 165 | 165 | 165 | 165 | 165 |
| Процентное значение радиальной твердости | 92,200 | 94,650 | 95,413 | 95,827 | 95,963 | 96,460 | 97,373 |
| RTD (мм вод.ст.) | 340 | 330 | 360 | 369 | 206 | 206 | 255 |
| (100-твердость)xRTD | 2652 | 1765,5 | 1651,3 | 1539,8 | 831,6 | 729,2 | 669,9 |
| [(100-твердость)xRTD]/мм | 21,0 | 14,0 | 13,1 | 12,2 | 6,6 | 5,8 | 5,3 |
Как показано в Таблице 1 и Таблице 2, увеличение весового процента пластификатора с 7% до 10% повышает радиальную твердость без существенного повышения RTD. Сравнительный пример: Фильтр 4 - фильтр 5; и фильтр 12 - фильтр 13. Иными словами, увеличение уровня пластификатора в пределах границ настоящего изобретения может обеспечить более высокую твердость без значительного влияния на RTD.
Следует отметить, что RTD испытывают на фильтрах, имеющих длину 126 мм, которые могут быть длиннее тех, которые могут быть использованы в некоторых изделиях, генерирующих аэрозоль. Для иллюстративных целей фильтр 15 имел RTD 255 мм вод. ст., которое представляет собой RTD на мм примерно 2,02, что, как ожидается, приведет к RTD приблизительно 42,5 мм вод. ст. для фильтра, имеющего длину 21 мм. Таким образом, ожидается, что фильтр 21 мм для фильтра 15 будет иметь среднюю радиальную твердость 97,607% (в то время как длина не должна по существу влиять на радиальную твердость), при этом с низким RTD приблизительно 42,5 мм вод. ст.
Фильтр, имеющий такую высокую твердость и такое низкое RTD, является особенно желательным.
Таким образом, описаны способы, системы, устройства, узлы и изделия для фильтров с повышенной твердостью. Различные модификации и варианты настоящего изобретения будут очевидны специалистам в данной области техники без отступления от объема и сущности настоящего изобретения. Несмотря на то, что настоящее изобретение описано применительно к конкретным предпочтительным вариантам осуществления, следует понимать, что заявленное изобретение не должно неправомерно ограничиваться такими конкретными вариантами осуществления. Действительно, различные модификации описанных вариантов осуществления настоящего изобретения, которые очевидны специалистам в областях механики, химии и производства изделия, генерирующего аэрозоль, или в смежных областях, должны быть включены в объем представленной ниже формулы изобретения.
1. Изделие, генерирующее аэрозоль и содержащее:
субстрат, образующий аэрозоль; и
фильтр, расположенный дальше по ходу потока относительно субстрата, образующего аэрозоль, при этом фильтр содержит фильтрующий материал, имеющий нити, распределенные по всему поперечному сечению фильтра, причем плотность фильтрующего материала составляет 0,11 г/см3 или более, при этом фильтрующий материал содержит от 11% по весу до 13% по весу пластификатора.
2. Изделие, генерирующее аэрозоль, по п. 1, в котором фильтрующий материал содержит от 11,5% по весу до 13% по весу пластификатора.
3. Изделие, генерирующее аэрозоль, по п. 1 или 2, в котором пластификатор содержит триацетин.
4. Изделие, генерирующее аэрозоль, по любому из пп. 1-3, в котором нити включают ацетилцеллюлозные нити.
5. Изделие, генерирующее аэрозоль, по любому из пп. 1-4, в котором нити имеют линейную плотность 4 денье на нить или более.
6. Изделие, генерирующее аэрозоль, по любому из пп. 1-4, в котором нити имеют линейную плотность 5 денье на нить или более.
7. Изделие, генерирующее аэрозоль, по любому из пп. 1-6, в котором плотность фильтрующего материала составляет от 0,12 до 0,19 г/см3.
8. Изделие, генерирующее аэрозоль, по любому из пп. 1-7, в котором фильтр содержит фицеллу, расположенную вокруг фильтрующего материала.
9. Изделие, генерирующее аэрозоль, по п. 8, в котором фильтр дополнительно содержит покрытие, повышающее твердость, на фицелле.
10. Изделие, генерирующее аэрозоль, по п. 9, в котором покрытие содержит поливиниловый спирт.
11. Изделие, генерирующее аэрозоль, по любому из пп. 1-10, в котором фильтр имеет среднюю радиальную твердость 95% или более, причем средняя радиальная твердость измеряется путем приложения нагрузки 2 кг в течение 20 с вокруг фильтра изделия, генерирующего аэрозоль, и сравнения отношения исходного, несжатого диаметра к диаметру после приложения нагрузки.
12. Изделие, генерирующее аэрозоль, по любому из пп. 1-11, в котором фильтр имеет сопротивление втягиванию 90 мм вод. ст. или менее.
13. Изделие, генерирующее аэрозоль, по любому из пп. 1-11, в котором фильтр имеет сопротивление втягиванию 70 мм вод. ст. или менее.
14. Изделие, генерирующее аэрозоль, по любому из пп. 1-13, в котором субстрат, генерирующий аэрозоль, содержит табак.
