Твердый фильтр для генерирующего аэрозоль изделия
Изобретение относится к генерирующему аэрозоль изделию. Генерирующее аэрозоль изделие (10) содержит образующий аэрозоль субстрат (20) и фильтр (30), расположенный дальше по потоку относительно субстрата. Генерирующее аэрозоль изделие имеет среднюю радиальную твердость 95,5% или более при измерении по окружности фильтра. Фильтр содержит фильтрующий материал и имеет сопротивление затяжке менее чем 3,3 мм вод.ст. Обеспечивается повышенная твердость фильтра при сохранении сопротивления затяжке, схожее с менее твердыми фильтрами. 12 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.
Настоящее изобретение относится к генерирующим аэрозоль изделиям и фильтрам для генерирующих аэрозоль изделий, имеющим повышенную твердость.
Генерирующие аэрозоль изделия включают изделия, которые могут сжигаться с образованием аэрозоля или нагреваться без сжигания с образованием аэрозоля, а также изделия, которые могут осуществлять аэрозолизацию субстрата или композиции любым другим подходящим образом, например посредством химической реакции или вовлечения частиц в воздух. Независимо от механизма образования аэрозоля, генерирующие аэрозоль изделия могут содержать фильтр, расположенный дальше по потоку относительно образующего аэрозоль субстрата для фильтрации одной или более составляющих аэрозоля.
Например, горючие генерирующие аэрозоль изделия, такие как сигареты, обычно содержат резаный табак, обычно в форме резаного наполнителя, окруженный бумажной оберткой с образованием табачного стержня. Для использования сигареты курильщик поджигает один конец сигареты и сжигает табачный стержень. В этом случае курильщик получает вдыхаемый дым путем осуществления затяжек на противоположном конце или мундштучном конце сигареты, который обычно заключает в себе фильтр. Фильтр размещен с возможностью улавливания некоторых составляющих вдыхаемого дыма до того, как вдыхаемый дым будет доставлен курильщику.
Фильтры в генерирующих аэрозоль изделиях обычно содержат фильтрующий материал, окруженный фицеллой. Фицелла содействует жесткости фильтра. Для производства более прочных и более твердых фильтров могут использоваться фицеллы с повышенной жесткостью, например фицеллы, выполненные из бумаги с более высокой плотностью. Фицеллы с повышенной жесткостью способны содействовать, например, тушению горючего генерирующего аэрозоль изделия путем придавливания, благодаря своей повышенной продольной жесткости, и они способны создавать ощущение более высококачественного продукта при сжатии потребителем, благодаря своей повышенной радиальной твердости.
Тем не менее, обертывание жесткой фицеллы вокруг фильтрующего материала может быть связано с трудностями. Например, для того чтобы более жесткая фицелла могла быть обернута вокруг фильтрующего материала, может потребоваться замена оборудования на линиях по производству фильтров.
Другой вариант повышения твердости фильтра может состоять в увеличение веса жгута используемого фильтрующего материала. Иначе говоря, может быть увеличена плотность фильтрующего материала. Однако повышение плотности фильтрующего материала способно повысить эффективность фильтрации и помешать прохождению необходимого количества составляющих аэрозоля через фильтр, что приводит к неожиданному или нежелательному вкусу или ощущению. Также возможно нежелательное повышение сопротивления затяжке в генерирующем аэрозоль изделии, в котором используется фильтрующий материал с более высокой плотностью, по сравнению с изделием, использующим фильтрующий материал более стандартной плотности.
Желательно обеспечить такой фильтр для использования в генерирующем аэрозоль изделии, который имел бы повышенную твердость. Также желательно обеспечить такой фильтр для использования в генерирующем аэрозоль изделии, который имел бы сопротивление затяжке, схожее с менее твердыми фильтрами.
В различных аспектах настоящего изобретения предложено генерирующее аэрозоль изделие, содержащее образующий аэрозоль субстрат и фильтр, расположенный дальше по потоку относительно субстрата. Генерирующее аэрозоль изделие имеет среднюю радиальную твердость 95% или более при измерении по окружности фильтра. Предпочтительно, фильтр имеет сопротивление затяжке 90 мм вод. ст. или менее, например 70 мм вод. ст. или менее или 50 мм вод. ст. или менее.
Предпочтительно, генерирующее аэрозоль изделие имеет среднюю радиальную твердость 95,5% или более при измерении по окружности фильтра, и фильтрующий материал имеет сопротивление затяжке 70 мм вод. ст. или менее при длине фильтра 21 мм.
Фильтр может содержать нити фильтрующего материала. Было обнаружено, что увеличение линейной плотности нитей фильтрующего материала обеспечивает возможность использования фильтрующего материала более высокой плотности при сохранении требуемой эффективности фильтрации и сопротивления затяжке. Повышенная плотность фильтрующего материала обеспечивает возможность повышения твердости фильтра.
Фильтр может содержать пластификатор, который способен связывать волокна фильтрующего материала друг с другом. Было обнаружено, что при использовании нитей надлежащей линейной плотности и фильтрующего материала надлежащей плотности возможно применение увеличенных количеств пластификатора. Увеличенные концентрации пластификатора обеспечивают возможность достижения повышенной твердости фильтра, но они могут повышать сопротивление затяжке и снижать эффективность фильтрации. Соответственно, как описано в данном документе, обеспечивается возможность достижения подходящего сочетание линейной плотности нитей, плотности фильтрующего материала и концентрации пластификатора для повышения твердости фильтра при одновременном обеспечении подходящей эффективности фильтрации и сопротивления затяжке.
Твердость фильтра может быть дополнительно повышена с помощью более жесткой фицеллы, более толстой фицеллы, фицеллы, выполненной из более жесткого материала, или покрытий для повышения прочности, нанесенных на фицеллу.
Соответственно, фильтры, имеющие среднюю радиальную твердость более чем 95%, могут быть выполнены путем надлежащего выбора подходящего фильтрующего материала, имеющего нити подходящей линейной плотности, подходящей общей плотности фильтрующего материала, подходящего количества пластификатора и фицеллы подходящего веса, толщины и жесткости. Эти фильтры также способны обеспечивать требуемые характеристики фильтрации, такие как сопротивление затяжке 70 мм вод. ст. или менее.
Включение фильтров повышенной твердости в генерирующие аэрозоль изделия обеспечивает возможность восприятия генерирующие аэрозоль изделия как имеющего более высокое качество. Повышенная твердость фильтра также может быть предпочтительной, например, при тушении путем придавливания горючего генерирующего аэрозоль изделия, такого как сигарета, содержащего указанный фильтр. Например, фильтр повышенной твердости способен удерживать пальцы пользователя на удалении от горящего конца сигареты при тушении сигареты придавливанием, поскольку фильтр может быть в меньшей степени подвержен искривлению во время процесса гашения сигареты.
Вышеописанные преимущества, а также другие преимущества станут легко понятны специалистам в данной области техники после прочтения и уяснения настоящего описания.
Генерирующие аэрозоль изделия согласно настоящему изобретению могут иметь недостижимую ранее среднюю радиальную твердость 95% или более при измерении по окружности фильтра, при сохранении требуемых свойств фильтра, таких как сопротивление затяжке. Например, генерирующие аэрозоль изделия могут иметь среднюю радиальную твердость 96% или более, 97% или более, или 98% или более при измерении по окружности фильтра. Предпочтительно, генерирующие аэрозоль изделия, имеют среднюю радиальную твердость от приблизительно 95% до приблизительно 99% при измерении по окружности фильтра. В контексте данного документа термин «радиальная твердость» относится к сопротивлению сжатию в направлении, поперечном продольной оси. Радиальная твердость генерирующего аэрозоль изделия по окружности фильтра может быть определена путем приложения нагрузки к изделию в месте расположения фильтра, поперечно продольной оси изделия и измерения средних (усредненных) диаметров сжатых изделий. Радиальную твердость определяют следующим образом:
где DS - исходный диаметр (в несжатом состоянии), и Dd - диаметр сжатого изделия после приложения заданной нагрузки в течение заданного периода времени. Чем тверже материал, тем его твердость ближе к 100%.
Для определения твердости части (такой как фильтр) генерирующего аэрозоль изделия, генерирующие аэрозоль изделия должны быть выровнены параллельно в плане, и подлежащие испытанию одинаковые части всех генерирующих аэрозоль изделий должны быть подвергнуты воздействию заданной нагрузки в течение заданного периода времени. Данное испытание проводят с использованием известного денсиметрического устройства DD60A (производится и поставляется на рынок компанией Heinr. Borgwaldt Gmbh, Германия), которое оснащено измерительной головкой для генерирующих аэрозоль изделий, таких как сигареты, и держателем для генерирующих аэрозоль изделий.
Нагрузку прикладывают с помощью двух цилиндрических стержней для приложения нагрузки, которые перекрывают диаметры всех генерирующих аэрозоль изделий одновременно. Согласно стандартному методу проведения испытания для данного инструмента, испытание следует проводить таким образом, чтобы между генерирующими аэрозоль изделиями и цилиндрическими стержнями для приложения нагрузки имело место двадцать точек контакта. В некоторых случаях подлежащие испытанию фильтры могут быть достаточно длинными, чтобы требовалось лишь десять курительных изделий для получения двадцати точек контакта, и при этом каждое курительное изделие должно контактировать с обоими стержнями для приложения нагрузки (поскольку оно является достаточно длинным, чтобы проходить между стержнями). В других случаях, если фильтры являются слишком короткими для осуществления вышеуказанного, то следует использовать двадцать курительных изделий для получения двадцати точек контакта, при этом каждое курительное изделие должно контактировать лишь с одним из стержней для приложения нагрузки, как дополнительно описано ниже.
Под курительными изделиями размещают два дополнительных неподвижных цилиндрических стержня, чтобы поддерживать генерирующие аэрозоль изделия и противодействовать нагрузке, прикладываемой каждым из цилиндрических стержней для приложения нагрузки.
Согласно стандартной для такого устройства рабочей процедуре, прикладывают общую нагрузку в 2 кг в течение 20 секунд. По истечении 20 секунд (и при продолжении приложения нагрузки к курительным изделиям) определяют величину вдавливания цилиндрических стержней для приложения нагрузки и затем используют ее для вычисления твердости согласно приведенному выше уравнению. Температуру поддерживают в районе 22 градусов по Цельсию ± 2 градуса. Вышеописанное испытание именуется Испытанием DD60A. Стандартный способ измерения твердости фильтра осуществляют в состоянии, когда генерирующее аэрозоль изделие не потреблено. Дополнительные сведения относительно измерения средней радиальной твердости можно найти, например, в опубликованной патентной заявке США № 2016/0128378.
В некоторых предпочтительных примерах фильтры согласно настоящему изобретению имеют среднюю радиальную твердость 90% или более, например 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 данного документа термин «диаметр» используется для описания максимального размера в поперечном направлении (поперечном продольной оси) фильтра или генерирующего аэрозоль изделия, которое содержит фильтр. Продольная ось фильтра или генерирующего аэрозоль изделия проходит в направлении длины фильтра или генерирующего аэрозоль изделия. Для целей настоящего изобретения термин «радиус» относится к поперечному расстоянию от продольной оси до кромки фильтра или генерирующего аэрозоль изделия. Обычно фильтр и курительное изделие имеют цилиндрическую форму. Тем не менее, фильтр и/или курительное изделие необязательно должны иметь цилиндрическую форму.
Генерирующие аэрозоль изделия, содержащие фильтры согласно настоящему изобретению, могут иметь любое подходящее сопротивление затяжке (RTD). Термин «сопротивление затяжке» относится к разности статических давлений между двумя концами образца при прохождении через него воздушного потока в установившихся условиях, согласно которым объемный расход составляет 17,5 миллилитра в секунду на выпускном конце. RTD образца может быть измерено с помощью способа, изложенного в стандарте ISO 6565:2002. Предпочтительно, генерирующие аэрозоль изделия, содержащие фильтры согласно настоящему изобретению, имеют RTD, схожий с традиционными сигаретами.
В некоторых предпочтительных примерах генерирующие аэрозоль изделия, 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.
RTD фильтра при длине стержня, используемой в генерирующем аэрозоль изделии, может составлять 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. RTD фильтра при длине, используемой в генерирующем аэрозоль изделии, может составлять 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.
RTD фильтрующего материала согласно настоящему изобретению при длине стержня 126 мм предпочтительно составляет 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., 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, RTD фильтра при длине стержня 126 мм составляет 90 мм вод. ст. или менее, например 70 мм вод. ст. или менее. Более предпочтительно, RTD фильтров при длине стержня 126 мм составляет 65 мм вод. ст. или менее, например 60 мм вод. ст. или менее.
В некоторых предпочтительных вариантах осуществления RTD фильтрующего материала согласно настоящему изобретению при длине стержня от приблизительно 15 мм до приблизительно 40 мм, например приблизительно 21 мм, составляет 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., 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 или 50 мм вод. ст. или менее. Предпочтительно, RTD фильтра при длине стержня от приблизительно 15 мм до приблизительно 40 мм, например приблизительно 21 мм, составляет 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 одного и того же материала одним и тем же способом. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления RTD фильтров, имеющих длину стержня от приблизительно 15 мм до приблизительно 40 мм, например приблизительно 21 мм, составляет 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 при длине фильтра 21 мм. Иначе говоря, RTD фильтров составляет 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 соответствующие генерирующие аэрозоль изделия могут иметь любую подходящую зависимость между RTD и средней радиальной твердостью. Например, частное от деления значения RTD фильтра на значение средней радиальной твердости генерирующего аэрозоль изделия составляет 0,75 мм вод. ст./% или менее. Предпочтительно, частное от деления значение RTD фильтра на значение средней радиальной твердости генерирующего аэрозоль изделия составляет 0,7 или менее. Более предпочтительно, частное от деления значения RTD фильтра на значение средней радиальной твердости генерирующего аэрозоль изделия составляет 0,65 или менее. Предпочтительно, частное от деления значения RTD фильтра на значение средней радиальной твердости генерирующего аэрозоль изделия составляет 0,3 или более, например 0,35 или более или 0,4 или более. Например, частное от деления значения RTD фильтра на значение средней радиальной твердости генерирующего аэрозоль изделия может составлять от приблизительно 0,3 до приблизительно 0,75, от приблизительно 0,35 до приблизительно 0,7 или от приблизительно 0,4 до приблизительно 0,65.Фильтры и соответствующие генерирующие аэрозоль изделия могут иметь любое подходящее значение (100-твердость) x RTD, где твердость представляет собой значение средней радиальной твердости (%) и RTD представляет собой значение RTD в мм вод. ст. Например, фильтры и соответствующие генерирующие аэрозоль изделия могут иметь значение (100-твердость) x RTD в диапазоне от приблизительно 40 до приблизительно 2000. Предпочтительно, фильтры и соответствующие генерирующие аэрозоль изделия имеют значение (100-твердость) x RTD в диапазоне от приблизительно 40 до приблизительно 1000; более предпочтительно от приблизительно 40 до приблизительно 500.
Фильтры и соответствующие генерирующие аэрозоль изделия могут иметь любое подходящее значение [(100-твердость) x RTD] / мм фильтра], где (100-твердость) x RTD определяется выше, и мм фильтра представляет собой длину фильтра. Предпочтительно, фильтры имеют значение [(100-твердость) x RTD] / мм фильтра], составляющее 20 или менее; более предпочтительно 15 или менее; и еще более предпочтительно 10 или менее. Например, фильтры могут иметь значение [(100-твердость) x RTD] / мм фильтра], составляющее 9 или менее, 8 или менее, 7 или менее, или 6 или менее. Например, фильтры могут иметь значение для [(100-твердости)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. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления фильтры имеют значение [(100-твердость) x RTD] / мм фильтра] от приблизительно 4 до приблизительно 8, от приблизительно 4 до приблизительно 7, от приблизительно 5 до приблизительно 5, или от приблизительно 5 до приблизительно 7.
В фильтрах согласно настоящему изобретению подходящие твердость и сопротивление затяжке могут достигаться путем включения подходящих количеств фильтрующего материала с подходящим размером нити и концентрацией пластификатора, а также путем выбора фицеллы, имеющей надлежащие характеристики.
Согласно настоящему изобретению, может использоваться любой подходящий фильтрующий материал. Примеры подходящего фильтрующего материала включают сложные эфиры целлюлозы, такие как ацетилцеллюлоза, полимолочную кислоту (PLA), целлюлозный материал 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 включает 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 их смешанные сложные эфиры. Примеры таких смешанных сложных эфиров включают ацетат пропионат целлюлозы, ацетат бутират целлюлозы и ацетат пропионат бутират целлюлозы. Предпочтительно, фильтрующий материал содержит ацетилцеллюлозу.
Предпочтительно, фильтрующий материал содержит менее чем 10% по весу частиц, имеющих размер в диапазоне от 0,1 мм до 1,7 мм. Например, фильтрующий материал может содержать менее 5% по весу или менее 1% по весу, при этом частицы имеют размер в диапазоне от 0,1 мм до 1,7 мм. Предпочтительно фильтрующий материал не содержит (содержит 0%) частицы, имеющие размер в диапазоне от 0,1 мм до 1,7 мм. Более предпочтительно, фильтрующий материал не содержит частиц ацетилцеллюлозы, имеющих размер в диапазоне от 0,1 мм до 1,7 мм, или содержит 10% или менее, 5% или менее, или 1% или менее частиц ацетата целлюлозы, имеющих размер в диапазоне от 0,1 мм до 1,7 мм. Фильтр может содержать ацетилцеллюлозный жгут и при этом не содержать ацетилцеллюлозных частиц, имеющих размер в диапазоне от 0,1 мм до 1,7 мм.
Фильтрующий материал, содержащий 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, обычно являются более твердыми, чем те, которые имеют более низкие значения веса и плотности. Однако увеличение веса или плотности фильтрующего материала также может создавать тенденцию к повышению RTD до нежелательных уровней или может приводить к фильтрации слишком большого количества 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. Линейная плотность нитей, используемых в фильтрах, может измеряться путем определения массы нити в граммах на 9000 метров. Предпочтительно, фильтры согласно настоящему изобретению содержат нити, имеющие линейную плотность 5 денье на нить или более, 6 денье на нить или более или 7 денье на нить или более. Например, фильтры согласно настоящему изобретению могут содержать нити, имеющие линейную плотность приблизительно 8 денье на нить. Предпочтительно, нити, имеющие вышеуказанные значения линейной плотности, представляют собой ацетилцеллюлозные нити.
Фильтры согласно настоящему изобретению могут иметь любое подходящее количество пластификатора. В контексте данного документа термин «пластификатор» обозначает растворитель, который при его нанесении на полимерные волокна связывает волокна друг с другом за счет своего действия как растворителя. Примеры пластификаторов включают триацетин (известный также как глицерина триацетат), диэтиленгликоля диацетат, триэтиленгликоля диацетат, 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 связывания волокон друг с другом за счет действия растворителя. Волокна могут быть приведены в контакт со связующим веществом любым подходящим способом. Предпочтительно, композицию, содержащую связующее вещество, распыляют на полимерные волокна.
Предпочтительно, фильтры содержат 7% или более пластификатора относительно веса фильтрующего материала. Например, фильтры могут содержать 7 г или более пластификатора на 100 г ацетилцеллюлозы, если фильтр представляет собой ацетилцеллюлозный фильтр. Более предпочтительно, фильтр содержит 8% или более пластификатора, или 9% или более пластификатора. Например, фильтр может содержать приблизительно 10% пластификатора. Более предпочтительно, фильтр содержит от приблизительно 7,5% по весу до приблизительно 11,5% по весу пластификатора. Предпочтительно, фильтры содержат 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.
Авторами настоящего изобретения было обнаружено, что определенное количество пластификатора в фильтрах согласно настоящему изобретению обеспечивает возможность получения фильтра, имеющего требуемую твердость, RTD и эффективность фильтрации. Если количество пластификатора превышает приблизительно 12%, особенно если количество пластификатора превышает приблизительно 13%, то качество фильтра показывает тенденцию к ухудшению. Например, если ацетилцеллюлозный фильтр содержит более чем приблизительно 12% триацетина, то это приводит к образованию сравнительно больших пустот в фильтре, что может существенно снизить эффективность фильтрации и сделать фильтр неприемлемым.
Путем выбора надлежащей комбинации веса или плотности фильтра, линейной плотности нитей и пластификатора, обеспечивается возможность достижения подходящей фильтрации, твердости и сопротивления затяжке.
Фильтр может содержать фицеллу, расположенную вокруг фильтрующего материала. Фицелла может содействовать твердости фильтра. Фицелла может быть покрыта любой подходящей повышающей твердость покровной композицией. Предпочтительно, фицелла содержит покрытие, которое предпочтительно повышает радиальную твердость и продольную твердость фильтра, содержащего фицеллу с покрытием.
На фицеллу фильтра согласно настоящему изобретению может быть нанесена любая подходящая повышающая твердость покровная композиция. Предпочтительно повышающая твердость покровная композиция не приводит к образованию покрытия, которое меняет в негативную сторону восприятие вкуса во время курения курительного изделия, содержащего фильтр с покрытием. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления повышающая твердость покровная композиция содержит один или более компонентов, таких как связующие или другие добавки, используемых в производстве сигарет. Например, покровная композиция может содержать подходящее связующее, используемое в сигаретной бумаге, ободковой бумаге или фицеллах.
Примерами подходящих материалов, которые могут быть включены в повышающую твердость покровную композицию, 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 повышающее твердость покрытие содержит поливиниловый спирт.
Любая подходящая фицелла может быть покрыта повышающим твердость покрытием. Предпочтительно, фицелла содержит бумажную фицеллу, состоит по существу из нее или состоит из нее.
Фицелла может иметь любую подходящую плотность. Предпочтительно, фицелла имеет плотность от приблизительно 20 грамм на квадратный метр до приблизительно 180 грамм на квадратный метр. Более предпочтительно, фицелла имеет плотность 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. Подходящая бумага для фицеллы может 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 высокой плотностью и большей толщиной обычно является более твердой, чем фицелла с более низкой плотностью и меньшей толщиной.
Фицелла может иметь любую подходящую жесткость. Жесткость фицеллы может быть определена с помощью 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 по Таберу, или оба из ISO 2493-1:2010 и ISO 2493-2:2011. Предпочтительно, жесткость фицеллы в машинном направлении при изгибающем эффекте 15° на длине 10 мм (MD - 15° 10 мм) составляет 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, жесткость фицеллы в поперечном направлении при изгибающем эффекте 15° на длине 10 мм (CD - 15° 10 мм) составляет 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 быть непористой. Например, фицелла может иметь сравнительно высокую пористость, например более чем приблизительно 1000 единиц Coresta или более чем приблизительно 5000 единиц Coresta. В дополнение или в качестве альтернативы, фицелла может иметь пористость менее чем приблизительно 10000 единиц Coresta.
Фильтр согласно настоящему изобретению может содержать дополнительный материал, такой как активированный уголь; ароматизаторы, которые могут присутствовать в форме смесей, ароматизирующих нитей, гранул, капсул или подобного; или любой другой подходящий материал. Дополнительный материал может быть включен в фильтрующий материал или он может быть расположен в полостях между заглушками из фильтрующего материала, например, в конфигурации «заглушка-промежуток-заглушка». В такой конфигурации фицелла, описанная в настоящем документе, может быть особо предпочтительной благодаря повышению структурной твердости в пределах указанных полостей.
Фильтры согласно настоящему изобретению могут иметь любые по дходящие размеры. Обычно 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 7,8 мм. Предпочтительно, диаметр фильтра является таким же или по существу таким же, что и диаметр генерирующего аэрозоль изделия, в которое он включен.
Длина фильтра (представляющая собой общую длину фильтра, включая заглушку из фильтрующего материала, измеренную в направлении, по существу параллельном продольной оси генерирующего аэрозоль изделия) может иметь любое подходящее значение. Однако может быть удобно, чтобы длина фильтра была по существу такой же, что и в обычных генерирующих аэрозоль изделиях. Термин «длина» обозначает общую длину фильтра, включая заглушку из фильтрующего материала. Иначе говоря, если фильтр содержит один или более сегментов фильтра в дополнение к заглушке из фильтрующего материала, то длина представляет собой общую длину всех сегментов фильтра и заглушки из фильтрующего материала. Если фильтр содержит только заглушку из фильтрующего материала, то длина представляет собой длину только заглушки из фильтрующего материала.
Более длинные фильтры обычно имеют большее RTD, чем более короткие фильтры.
Предпочтительно, фильтр имеет длину от приблизительно 15 мм до приблизительно 40 мм. Еще более предпочтительно, фильтр имеет длину от приблизительно 18 мм до приблизительно 27 мм. В одном варианте осуществления фильтр имеет длину приблизительно 27 мм. В еще одном варианте осуществления фильтр имеет длину приблизительно 21 мм.
Фильтры согласно настоящему изобретению предпочтительно изготавливают с использованием обычного оборудования для изготовления фильтров. Например, фильтрующий материал может быть выполнен из полос жгутов нитей с использованием обычного оборудования. Пластификатор может быть включен с использованием обычного оборудования, и фицелла может быть расположена вокруг фильтра с использованием обычного оборудования.
Фильтры согласно настоящему изобретению могут быть включены в любое подходящее генерирующее аэрозоль изделие любым подходящим способом. Предпочтительно, фильтр включают в генерирующее аэрозоль изделие дальше по потоку относительно материала образующего аэрозоль субстрата. Термин «дальше по потоку» обозначает относительные положения элементов генерирующего аэрозоль изделия, описываемые относительно направления вдыхаемого аэрозоля при его втягивании из генерирующего аэрозоль субстрата в рот пользователя.
Термин «генерирующее аэрозоль изделие» включает сигареты, сигары, сигариллы и другие изделия, в которых образующий аэрозоль субстрат, такой как табак, поджигают и сжигают для получения дыма. Термин «генерирующее аэрозоль изделие» также включает изделия , в которых образующий аэрозоль субстрат не сжигают, например, но без ограничения, генерирующие аэрозоль изделия, в которых осуществляется прямой или косвенный нагрев образующего аэрозоль субстрата, или генерирующие аэрозоль изделия, в которых используется поток воздуха или химическая реакция, с источником тепла или без него, для доставки никотина или других материалов из генерирующего аэрозоль субстрата.
Фильтры согласно настоящему изобретению могут быть особенно желательными для использования в изделиях с нагревом без сжигания, в которых образующий аэрозоль субстрат не сгорает. Такие изделия часто используют сравнительно короткие фильтры, имеющие низкое RTD. Фильтры в продуктах с нагревом без сжигания часто являются мягкими, и они могут становиться еще мягче в процессе использования по мере протекания аэрозоля через фильтр. В некоторых случаях фильтры могут по меньшей мере частично сжиматься или разрушаться во время использования, что может негативно влиять на восприятие качества изделия потребителем. Соответственно, путем включения фильтров согласно настоящему изобретению в изделия с нагревом без сжигания, которые используют сравнительно короткие фильтры и низкое RTD, обеспечивается возможность улучшения воспринимаемого качества изделия благодаря жесткости фильтра и отсутствию сжатия и разрушения. Благодаря повышенной жесткости и улучшенным качествам фильтра, обеспечивается возможность использования коротких фильтров, которые обеспечивают сравнительно низкую степень фильтрации, в изделиях с нагревом без сжигания, что обеспечивает возможность получения вкуса и других органолептических качеств, аналогичных традиционным курительным изделиям, таким как сигареты.
Фильтры изделий с нагревом без сжигания 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.
Обратимся теперь к чертежам, 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 чертежи необязательно выполнены в масштабе. Одинаковые номера, используемые на фигурах, относятся к одинаковым компонентам, этапам и т. п. Тем не менее, следует понимать, что использование номера для обозначения компонента на заданной фигуре не предназначено для ограничения компонента на другой фигуре, обозначенного тем же самым номером. Кроме того, использование разных номеров для обозначения компонентов на разных фигурах не предназначено для указания на то, что компоненты с разными номерами не могут быть одинаковыми или сходными с компонентами с другими номерами.
На ФИГ. 1показан схематический вид в перспективе варианта осуществления частично развернутого генерирующего аэрозоль изделия 10 , имеющего фильтр 30. Генерирующее аэрозоль изделие 10, в проиллюстрированном варианте осуществления - сигарета, изображено частично развернутым лишь для показа основных компонентов изделия. Генерирующее аэрозоль изделие 10 содержит стержень из образующего аэрозоль субстрата 20, например табачный стержень, и фильтр 30 , расположенный дальше по потоку относительно образующего аэрозоль субстрата 20. Фильтр 30 и стержень 20 коаксиально выровнены с продольной осью курительного изделия 10, которая обозначена линией A-A. Изображенное курительное изделие 10 содержит фицеллу 60 с покрытием, сигаретную бумагу 40 и ободковую бумагу 50. Сигаретная бумага 40 окружает по меньшей мере участок стержня 20. Ободковая бумага 50 или другая подходящая обертка окружает фицеллу 60 и участок сигаретной бумаги 40, что является общеизвестным из уровня техники. Фильтр 30 содержит фицеллу 60 и фильтрующий материал 32.
Вышеописанные примеры вариантов осуществления не являются ограничивающими. Специалистам в данной области техники будут очевидны и другие варианты осуществления, согласующиеся с вышеописанными примерами вариантов осуществления.
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 некоторых терминов, часто используемых в настоящем документе.
Используемые в данном документе формы единственного числа включают варианты осуществления, содержащие ссылки во множественном числе, если из содержания явно не следует иное.
Используемый в данной заявке союз «или» обычно используется в значении, включающем «и/или», если из содержания явно не следует иное. Союз «и/или» обозначает один или все из перечисленных элементов или комбинацию любых двух или более из перечисленных элементов.
В контексте настоящего документа слова «иметь», «имеющий», «включать», «включающий», «содержать», «содержащий» или т. п. используются в своем широком смысле и в целом означают «включающий, 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 способны обеспечивать определенные преимущества при определенных условиях. Тем не менее, другие варианты осуществления также могут быть предпочтительными при тех же или при 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, весового процента пластификатора и линейной плотности нитей, а также свойств фицеллы, обеспечивающих повышенную твердость фильтра. Девятнадцать фильтров были изготовлены из ацетилцеллюлозных жгутов (y-образных волокон), имеющих разные линейные плотности нитей и разные количества пластификатора (триацетина). Полученные фильтрующие материалы были обернуты в фицеллы, имеющие разные значения плотности и толщины. Готовые фильтры 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 испытуемых 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 |
| Плотность бумаги | 61 | 61 | 78 | 78 | 78 | 78 | 78 |
Средняя радиальная твердость фильтрующих стержней длиной 126 мм определялась, как описано в опубликованной патентной заявке США № 2016/0128378. RTD фильтрующих стержней длиной 126 мм измерялось согласно стандарту ISO 6565:2002. Жесткость фицеллы измерялась согласно ISO 2493-1:2010 и ISO 2493-2:2011. Для некоторых фильтров определялся вес фильтрующего материала и пластификатора, а также плотность взвешенного материала (на основе диаметра 7,71 мм). Результаты представлены в Таблице 2 ниже:
Таблица 2: Свойства фильтров
| Номер образца | 1 | 2 | 4 | 5 | 12 | 13 | 15 |
| Вес волокна+ 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 плотности и толщины фицеллы создает тенденцию к повышению жесткости фицеллы и твердости фильтра. Повышение линейной плотности нитей создает тенденцию к повышению радиальной твердости. Увеличение весовой доли пластификатора также создает тенденцию к повышению радиальной твердости.
Увеличение линейной плотности нитей и весовой доли пластификатора создает тенденцию к повышению веса и плотности фильтра, что непосредственно коррелирует с радиальной твердостью.
Следует отметить, что RTD определялось на фильтрующих стержнях, имеющих длину 126 мм, что может быть больше, чем у стержней, которые могут использоваться в некоторых генерирующих аэрозоль изделиях. Для иллюстративных целей, фильтр 15 имел RTD 255 мм вод. ст., т.е. RTD на мм составлял приблизительно 2,02, что, согласно оценке, соответствует RTD приблизительно 42,5 мм вод. ст. для фильтра, имеющего длину 21 мм. Таким образом, согласно оценке, фильтр длиной 21 мм в качестве фильтра 15 будет иметь среднюю радиальную твердость 97,607% (поскольку длина не должна существенно влиять на радиальную твердость), и в то же самое время его RTD будет составлять приблизительно 42,5 мм вод. ст. Частное от деления значения RTD такого фильтра на значение средней радиальной твердости генерирующего аэрозоль изделия, содержащего такой фильтр, будет составлять приблизительно 0,44.
Фильтр, имеющий такую высокую твердость и такое низкое RTD, является особенно желательным.
Образец № 15 представляет собой особенно хороший пример того, каким образом можно правильно выбрать различные параметры, описанные в настоящем изобретении, для получения фильтра и соответствующего аэрозоль изделия, имеющих особо желательные характеристики.
Таким образом, описаны способы, системы, устройства, узлы и изделия для фильтров, имеющих повышенную твердость. Различные модификации и вариации настоящего изобретения будут очевидны специалистам в данной области техники без выхода за рамки 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. В этой связи, различные модификации описанных вариантов осуществления настоящего изобретения, которые очевидны специалистам в механических областях, химических областях и в области изготовлении генерирующих аэрозоль изделий или в смежных областях, претендуют на включение в объем нижеследующей формулы изобретения.
1. Генерирующее аэрозоль изделие, содержащее:
образующий аэрозоль субстрат; и
фильтр, расположенный дальше по потоку относительно генерирующего аэрозоль субстрата,
причем фильтр содержит фильтрующий материал и имеет сопротивление затяжке менее чем 3,3 мм вод.ст. на мм длины фильтра, и
причем генерирующее аэрозоль изделие имеет среднюю радиальную твердость от 95,5% до 99% при измерении по окружности фильтра.
2. Генерирующее аэрозоль изделие по п.1, в котором фильтрующий материал содержит нити.
3. Генерирующее аэрозоль изделие по п.2, в котором нити имеют линейную плотность 4 денье или более.
4. Генерирующее аэрозоль изделие по п.2, в котором нити имеют линейную плотность 5 денье или более.
5. Генерирующее аэрозоль изделие по любому из пп.2-4, в котором фильтрующий материал содержит ацетилцеллюлозу.
6. Генерирующее аэрозоль изделие по любому из пп.1-5, в котором фильтр содержит пластификатор.
7. Генерирующее аэрозоль изделие по п.6, в котором фильтр содержит от 7,5% по весу до 11,5% по весу пластификатора относительно веса фильтрующего материала.
8. Генерирующее аэрозоль изделие по п.6 или 7, в котором пластификатор представляет собой триацетин.
9. Генерирующее аэрозоль изделие по любому из пп.1-8, в котором фильтр содержит фицеллу, расположенную вокруг фильтрующего материала.
10. Генерирующее аэрозоль изделие по п.9, в котором фицелла содержит бумагу, имеющую основной вес 50 грамм на квадратный метр или более.
11. Генерирующее аэрозоль изделие по п.9, в котором фицелла содержит бумагу, имеющую основной вес 110 грамм на квадратный метр или менее.
12. Генерирующее аэрозоль изделие по любому из пп.1-11, в котором частное от деления значения сопротивления затяжке фильтра на значение средней радиальной твердости генерирующего аэрозоль изделия составляет 0,75 мм вод.ст./% или менее.
13. Генерирующее аэрозоль изделие по любому из пп.1-11, в котором частное от деления значения сопротивления затяжке фильтра на значение средней радиальной твердости генерирующего аэрозоль изделия составляет 0,65 мм вод.ст./% или менее.
