ФИЛЬТР ТАБАЧНОГО ДЫМА И СПОСОБЫ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 2012 года по МПК A24D3/04 

Область техники

Настоящее изобретение в основном относится к устройствам для фильтрации табачного дыма, их изготовлению и использованию. Более конкретно настоящее изобретение относится к фильтрам, пригодным для использования в курительных изделиях.

Предпосылки создания изобретения

Одноразовые фильтры используются в курительных изделиях в течение многих десятилетий. Фильтры обычно изготовлены из ацетата целлюлозы на основе процесса, посредством которого ацетат целлюлозы растворяют в растворителе, например в ацетоне, и из раствора формируют полимерное волокно. Волокно замасливают и соединяют в жгуты, а затем ему придают извитость и сушат. Альтернативные материалы фильтров включают полипропилен и целлюлозу. Фильтры могут быть сегментированы, возможно, с различными материалами в разных сегментах; они могут содержать гранулированные добавки, такие как углерод.

Фильтр расположен на одном конце табачного стержня, так что дым от зажженного табачного стержня, который содержит твердую фазу и паровую фазу, проходит через фильтр до того, как его вдыхает курящий. Волокна фильтра образуют механический барьер, который улавливает твердые частицы в потоке дыма. Раньше действие фильтров было основано только на этой механической фильтрации; см., например, патент US 4502495.

В последующем были предусмотрены вентиляционные отверстия вдоль бумажной обертки снаружи фильтра, чтобы разбавить вдыхаемый дым. Они также предназначены для летучих составляющих дыма, на которые физический барьер фильтра обычно не действует. Например, часто добавляют поглощающие или впитывающие материалы для выборочного удаления летучих компонентов из потока дыма.

В качестве добавок фильтра часто используются активированный уголь, пористые минералы, такие как сепиолит, силикагель и катионо- или анионообменные смолы. Для удаления кислотных газов можно использовать углерод или уголь. Сепиолит обладает сильной способностью поглощать заряженные частицы. Силикагели легко поглощают альдегиды и цианистый водород. Катионообменные смолы предложены для удаления никотина, в то время как анионообменные смолы предложены для удаления из дыма кислот. Исследователи продолжают разрабатывать новые добавки, которые предназначены для целых классов или конкретных составляющих дыма.

Одна из проблем, связанная с добавлением гранулированного или твердого дисперсного материала к волокнам фильтра, состоит в том, как приклеить отдельные частицы таким образом, чтобы они оставались активными. Например, адгезивы, которые обеспечивают удержание твердых частиц в нужном положении на волокнах, могут блокировать участки реакции на твердых частицах. Одним из решений является формирование полостей в фильтре и загрузка в них партий твердых частиц, хотя при этом возникает другая проблема, а именно как направить поток дыма через такой разрыхленный пласт твердых частиц во время использования.

Дополнительное решение для удержания твердых частиц состоит в том, чтобы заключить их в трубки, проходящие параллельно направлению потока дыма, тем самым, дым проходит через трубки и контактирует с твердыми частицами в них. Если трубки изготовлены нелинейными, путь фильтрации становится длиннее, см. патент US 4373539.

Другие примеры известных фильтров описаны в публикациях WO 86/03381, US 2003/0200973 и ЕР-А 0033772, в которых предложены различные фильтры со спиральным каналом для дыма.

Поскольку уменьшение твердой и паровой составляющих дыма остается насущной потребностью в этой области, нужны новые материалы и способы улучшения существующих фильтров. В частности, особенно нужны решения, которые можно использовать в сочетании с различными обычными или новыми материалами фильтров и добавок.

Сущность изобретения

По настоящему изобретению предлагается фильтр табачного дыма, используемый в табачном изделии, содержащий продолжающуюся аксиально фильтрующую секцию, образующую путь, вдоль которого при использовании дым проходит через фильтрующий материал, причем этот путь продолжается спирально вокруг оси фильтра. Предусмотрев путь дыма, который, таким образом, закручивается вокруг оси фильтра, можно увеличить время контакта дыма с фильтрующим материалом и площадь контактирующей поверхности фильтрующего материала.

По одному варианту осуществления настоящего изобретения предлагается фильтр табачного дыма, который содержит в основном цилиндрическую оболочку с внутренним диаметром и спиральный элемент с диаметром, расположенный внутри оболочки, причем диаметр спирального элемента приблизительно равен внутреннему диаметру оболочки. Фильтр также содержит фильтрующее средство, расположенное между спиральным элементом и оболочкой.

Оболочка может включать обертку тампона фильтра, которая может иметь множество вентиляционных отверстий. Если предусмотрены вентиляционные отверстия, они могут быть расположены так, чтобы соответствовать областям оболочки, которые не накладываются на спиральный элемент. Оболочка может содержать по меньшей мере два слоя, например, наружный слой обертки тампона фильтра и внутренний слой из ацетата целлюлозы, присоединяющий спиральный элемент.

Спиральный элемент может содержать полипропилен, полиэтилен, бумагу, карбонную бумагу, пропитанную бумагу или любые другие материалы, подходящие в соответствии с настоящим раскрытием изобретения, и может содержать покрывающий слой на его наружной поверхности. Покрывающий слой может содержать активированный уголь, активированный кокосовый уголь, активированный уголь на основе каменного угля, цеолит, силикагель, сепиолит, оксид алюминия, углеродсодержащую смолу и их комбинации. Спиральный элемент может обладать сжимаемыми краями в точке, где этот элемент может соприкасаться с внутренним диаметром оболочки. В альтернативном варианте или дополнительно центральный участок спиральной сердцевины может быть сжимаемым.

Фильтрующее средство может содержать по меньшей мере один материал, выбранный из группы, содержащей ацетат целлюлозы, полипропилен, полиэтилен, гофрированную бумагу и их комбинации, например произвольным образом ориентированный ацетат целлюлозы. Фильтрующее средство может дополнительно содержать активированный уголь, ароматизатор, адсорбент или абсорбент.

В одном варианте осуществления фильтрующее средство занимает по существу все пространство между спиральным элементом и внутренним диаметром оболочки. При этом обеспечивается, чтобы дым, протекающий вдоль спирального элемента, проходил через фильтрующее средство, тем самым, гарантируя хорошие характеристики фильтрации. Кроме того, плотная набивка фильтрующего средства внутри фильтра дает ощущение цельного и надежного фильтра. Эта плотная набивка может быть достигнута путем использования небольших волокон или подобного из фильтрующих материалов.

В настоящем изобретении также предлагается курительное изделие, которое содержит фильтр табачного дыма по настоящему изобретению.

В настоящем изобретении также предлагается способ изготовления фильтра табачного дыма, в котором подготавливают в основном цилиндрическую спираль с внутренним пространством витка спирали и наружным краем, размещают фильтрующие средства во внутреннем пространстве витка спирали и заключают наружный край заполненной спирали в оболочку.

Используемый в настоящем документе термин "табак" относится к любой части, например листьям, цветкам, стеблю, любого представителя рода Nicotiana и восстановленным из них материалам. Он включает в себя производные, такие как специфические соединения, обнаруженные в натуральном табаке, например, никотин, экстрагированный или синтезированный, а также структурные производные, такие как волокнистый участок табачного листа. Он дополнительно включает в себя заменители табака, которые содержат отдельные химические вещества и/или сложные химические структурные элементы, которые по физическим свойствам напоминают натуральный табак, когда они подготовлены соответствующим образом.

Используемый в настоящем документе термин "фильтр табачного дыма" означает любой элемент, который предназначен для использования в качестве блока, через который проходит табачный дым (т.е. используемый при курении табака), и в котором некоторые компоненты табачного дыма замедляются, охлаждаются и/или удерживаются. Табачный дым содержит и побочные продукты сгорания табака и нагревания табака в отсутствие фактического сгорания.

Краткое описание чертежей

Предлагаемое изобретение можно будет легко понять и осуществить со ссылкой, в качестве примера, на сопроводительные схематичные чертежи, на которых:

на фиг.1 представлен вид в перспективе частично раскрытого фильтра по настоящему изобретению;

на фиг.2 показан вид сбоку частично в сечении и частично раскрытого фильтра по настоящему изобретению;

на фиг.3 показан вид фильтра по настоящему изобретению в сечении вдоль линии А-А на фиг.2;

на фиг.4 представлен вид в перспективе частично раскрытого фильтра по настоящему изобретению;

на фиг.5 показан вид в осевом сечении фильтра по настоящему изобретению;

на фиг.6А и 6Б показаны два вида элемента В по фиг.5, один, когда фильтр по настоящему изобретению не сжат, и один, когда фильтр сжат;

на фиг.6В и 6Г показаны альтернативные конфигурации элемента В по фиг.5;

на фиг.7 показан схематичный процесс изготовления фильтра по настоящему изобретению;

на фиг.8 показан участок варианта осуществления машины для изготовления фильтров по настоящему изобретению;

на фиг.9 показан вид сбоку варианта осуществления машины для набивки внутреннего спирального пространства фильтров по настоящему изобретению и

на фиг.10 показан вид в сечении вдоль линии А-А на фиг.9.

Подробное описание

Настоящее изобретение относится к фильтрам табачного дыма, которые содержат спиральный элемент, расположенный внутри центрально относительно оси. Этот элемент может принимать различные конфигурации в сечении, хотя он в основном описан в настоящем документе как одиночная спиральная линия. Со ссылкой на фиг.1 фильтр 10 табачного дыма показан со спиральной сердцевиной 11. Спиральная сердцевина предусмотрена, как показано в варианте осуществления по фиг.1, с фильтрующим средством 12. Спиральная сердцевина 11 и фильтрующее средство 12 видны благодаря частичному раскрытию оболочки 13, упоминаемой также, как обертка тампона фильтра.

Спиральная сердцевина 11 имеет диаметр, приблизительно равный внутреннему диаметру оболочки 13. Т.е. наружные края спирали в основном примыкают к оболочке. Фильтрующее средство 12 расположено в канавках, образованных краями спирали между спиральной сердцевиной 11 и оболочкой 13.

Как хорошо известно специалистам, кривая спирали может либо проходить с нижней левой стороны до верхней правой стороны, что делает ее спиралью с правой намоткой, или от нижней правой стороны до верхней левой стороны, т.е. это спираль с левой намоткой. Спирали и с правой, и с левой намоткой могут быть использованы в качестве спиральной сердцевины при осуществлении настоящего изобретения.

Шаг спирали, т.е. длина одного полного витка спирали, выбран на основе баланса между желанием увеличить путь фильтрации и необходимостью обеспечить легкость вдыхания. Этот шаг, который относится к любому фильтру по настоящему изобретению, специалист может оптимизировать, основываясь на таких переменных, как материал для спирального элемента, особенно, пористый он или нет; материал, окружающий спираль, и насколько плотно он набит, и, среди прочего, вентиляция. Шаг спирали может составлять 1-4 мм, например, 2-3 мм.

Проницаемость материала, используемого в спиральной сердцевине, предпочтительно может быть низкой при некоторых применениях, так что она эффективно непористая. Это в сочетании с размещением менее пористой оболочки плотно относительно спирали гарантирует, чтобы при вдыхании дыма он принудительно был направлен по спирали через фильтр. При этом увеличивается физическая фильтрация и обеспечивается возможность дополнительного удаления летучих компонентов из табачного дымы. Экструдированная пластмасса, фольга или бумага с покрытием - вот некоторые примеры материалов, которые можно использовать для создания спиральной сердцевины.

По другому варианту осуществления материал, используемый в спиральной сердцевине, является пористым. Поры в этом материале могут быть созданы для специфического захвата выбранных составляющих дыма. Например, материалом может быть полимер с впечатанными на молекулярном уровне целевыми составляющими. Поры в материале могут быть импрегнированы такими добавками, как ароматизатор или разбавляющее вещество, добавка которого может быть полностью втянута при вдохе при первых нескольких затяжках во время использования, оставив позади пустые поры, способные взаимодействовать с последующими потоками дыма, проходящими через них. Спиральная сердцевина может быть сформирована из активированного угля, плотность которого такова, что большая часть дыма принудительно направляется по спирали, а меньшая часть дыма проходит через углеродную структуру спиральной сердцевины. Может быть использовано связующее вещество, чтобы обеспечить формирование гранул активированного угля и сохранение спиральной формы.

По другому варианту осуществления спиральная сердцевина является непористой, но предусмотрена пористая поверхность для взаимодействия с компонентами дыма. В альтернативном варианте или дополнительно спиральная сердцевина может иметь покрытие, например, с ароматизатором или с реагентом, предназначенным для улавливания, нейтрализации или иного противодействия составляющим дыма.

Ширина и длина спиральной сердцевины предпочтительно приблизительно равна ширине и длине стандартного фильтра табачного дыма. Например, стандартный сигаретный фильтр обычно составляет в диапазоне 10-30 мм по длине и 25-30 мм по окружности. Ширина спиральной сердцевины может быть меньше стандартной, обеспечивая, таким образом, коаксиальную или многокомпонентную оболочку.

Когда спиральная сердцевина изготовлена из твердого и негибкого материала, предпочтительно предусмотреть область плотно набитого ацетата целлюлозы коаксиально вокруг наружной стороны спирали, чтобы при использовании фильтр более точно соответствовал ощущению стандартного фильтра. Длину также можно отрегулировать, например, она может составлять часть длины стандартного фильтра, чтобы вмещать один или несколько фильтрующих элементов на одном или обоих концах.

Чтобы получить фильтр, который выглядит стандартно, может оказаться предпочтительно наличие фильтрующего сегмента из ацетата целлюлозы на конце мундштука курительного изделия, который видит курящий, так что многосегментный фильтр по настоящему изобретению может быть наполовину из ацетата целлюлозы на конце со стороны курящего и наполовину новым фильтром табачного дыма - со стороны табачного стержня. Когда спиральный элемент образует только одну часть многоэлементного фильтра, предпочтительно воздержаться от добавления фильтрующего средства внутрь спирали.

Толщина материала, образующего спиральную сердцевину, также различна для разных изделий. Когда спиральная линия непроницаема для дыма, она может составлять порядка 0,5-2 мм. Когда спиральная линия предполагается выборочно проницаемой для составляющих дыма и/или окружающего воздуха, толщина может составлять 0,5-3 мм. Она может быть неодинакова по сечению, чтобы упростить изготовление или обеспечить приятное ощущение изделия в руках курящего, она может быть больше в центре спирали, чем на удаленных краях. В альтернативном варианте или дополнительно центральная ось спиральной сердцевины может быть сплошной, с формированием в сечении круга с отходящими наружу радиальными фланцами. В сочетании с подбором толщины материала, образующего спираль, можно отрегулировать шаг спирали, что помогает обеспечить нужное сопротивление тяге при вдохе или перепад давлений.

Вентиляционные отверстия, широко известные специалистам в этой области, могут быть выполнены и в фильтре по настоящему изобретению. Такие отверстия должны увеличивать разбавление табачного дыма и облегчать вдыхание через обходной путь фильтрации. Может быть наиболее эффективно, чтобы вентиляционные отверстия были расположены в виде спирали, соответствующей спиральной сердцевине, в местах, где оболочка не примыкает к краю спиральной сердцевины. Перепад давлений можно учитывать при определении того, использовать ли вентиляционные отверстия, число и расположение которых зависит от формы и материала спирали, а также с учетом того, используется ли какое-либо фильтрующее средство.

Спиральная сердцевина по настоящему изобретению может быть изготовлена по любому приемлемому способу. Конкретные требования к изготовлению различны в зависимости от выбранного материала и размеров и от того, имеется ли покрытие на спиральной сердцевине. Например, экструдированная сердцевина загружена в ацетат целлюлозы в обычном процессе изготовления фильтров.

Спиральная сердцевина и ее расположение относительно оболочки приводят к тому, что вдыхаемый поток дыма проходит более длинный, чем обычно, обходной путь через фильтр, прежде чем дойдет до курящего. Это обеспечивает возможность большей площади поверхности и большего времени для фильтрации. Соответственно, сама спиральная сердцевина включает в себя какой-то из различных типов фильтрующих средств.

Если охваченная оболочкой спиральная сердцевина окружена только окружающим воздухом, вдыхаемый дым не будет отфильтрован до максимальной степени, поскольку он должен просто пройти более длинный путь перед попаданием в рот курящего. Более длинный путь служит для охлаждения воздуха, и часть твердых частиц осаждается и прилипает к сердцевине или окружающей бумаге. Даже когда сама спиральная сердцевина содержит фильтрующий материал и даже когда такая спиральная сердцевина используется в качестве одного сегмента многосегментного фильтра, такая конструкция не обеспечивает максимального использования имеющихся возможностей фильтрации дыма, и, таким образом, может использоваться только в частных вариантах осуществления для специальных применений.

С учетом вышесказанного предусмотрены добавочные материалы в пространстве вокруг спирали до оболочки, чтобы реализовать максимальные возможности фильтрации для стандартных применений. Например, произвольно ориентированные волокна ацетата, т.е. куски стандартного материала фильтра могут быть набиты более или менее плотно вокруг спирали, чтобы обеспечить фильтрующее средство, в то же время не препятствуя вдыханию дыма. Можно использовать волокна ацетата в любом диапазоне размеров, допускающем внедрение в фильтр, например, 2 мм.

Другие варианты материала вокруг спиральной сердцевины включают в себя любые фильтрующие материалы, которые пригодны для использования и фильтрации вдыхаемого дыма, и могут представлять собой частицы, крученые нити и прочее. Материал, расположенный вокруг спиральной сердцевины, может содержать любое число добавок, таких как поглощающие вещества, впитывающие вещества, разбавляющие вещества, ароматизаторы и т.п. Материалы и способы для их внедрения в различные компоненты фильтра известны специалистам в этой области. Например, обычно используются и могут быть предусмотрены и активированный уголь, и смолы.

В настоящем изобретении можно использовать обычные средства изготовления курительных изделий. На оборудование можно подавать материал фильтра табачного дыма по настоящему изобретению с теми же размерами и свойствами при обращении, что и у стандартных фильтров. На таком оборудовании соединяют новый фильтр с табачными стержнями, оберточную бумагу и бумагу для скрутки для получения изделия, напоминающего обычные изделия по размеру и внешнему виду, но снабженные новым фильтром по настоящему изобретению.

Оболочкой, содержащей спиральную сердцевину, может быть обычная обертка тампона фильтра. Она может быть покрыта на одной или обеих сторонах нужной добавкой, такой как краситель и душистое вещество, вдоль наружной поверхности, что придает сходство с пробковой структурой и привлекательный аромат, и иметь внутреннее покрытие из разбавляющего вещества, ароматизатора, материалов, которые улучшают фильтрацию, таких как частицы активированного угля и т.п. Для улучшения тактильных качеств фильтра вдоль внутренней поверхности может быть предусмотрен слой материала, например слой ацетата целлюлозы, образующий внутренний диаметр оболочки и дающий ощущение, аналогичное обычным фильтрам, что может быть более привлекательно для пользователя.

При существующих условиях изготовления участок фильтра сжимают примерно на 1 мм по окружности при добавлении бумаги для скрутки, чтобы присоединить элемент фильтра к табачному стержню. В одном варианте осуществления настоящего изобретения, который предложен со слоем ацетата целлюлозы между оберткой тампона фильтра и спиральной сердцевиной, слой ацетата целлюлозы может быть размещен с возможностью обеспечения сжатия. Однако и, в частности, в случае спиральной сердцевины, которая непосредственно сжимается при добавлении однослойной оболочки, предпочтительно обеспечивается некоторая гибкость или сжимаемость спиральной сердцевины.

На фиг.5 показан один пример сечения спиральной сердцевины 11, окруженной оболочкой 12. Область В в кружке показана более детально на фиг.6А и 6Б. На фиг.6А показано, как край спиральной сердцевины 11 может быть конфигурирован в области, где предполагается его соприкосновение с оболочкой 12. Край имеет особенность в виде деформируемого фланца, который при сжатии сгибается, обеспечивая давление вовнутрь со стороны оболочки 12. На фиг.6Б показано, как эта область обеспечивает сжатие. После того, как сжатие прекращается, край спиральной сердцевины 11 восстанавливает свою конфигурацию по фиг.6А.

Дополнительное преимущество типа конфигурации, показанной на фиг.6А и 6Б, состоит в том, что она создает эффект уплотнения между сердцевиной и оболочкой, дополнительно гарантируя, чтобы дым, вдыхаемый через фильтр, принудительно проходил по спиральному пути. В зависимости от конфигурации и материалов, использованных для спиральной сердцевины, способность к сжатию также может обеспечивать улучшенное тактильное ощущение для пользователя. Например, материал, используемый для спиральной сердцевины, может быть эластичным и обеспечивать натяжение при деформации, так что он повторно расширяется до исходной конфигурации после приложения окантовочной бумаги для скрутки. Этапы альтернативного наложения окантовочной бумаги нужны, например, когда это экономически предпочтительно или когда предусмотрена спиральная сердцевина, которая не предполагается сжимаемой.

В альтернативном варианте спиральная сердцевина может быть сжимаемой. Предпочтительно она также повторно расширяется, чтобы вернуться к своему исходному размеру после сжатия. Такой вариант осуществления может быть предусмотрен со скругленными краями вдоль участка спиральной сердцевины, который контактирует с оболочкой, чтобы не допустить прокола или разрыва во время сжатия или при обращении, см. фиг.6В. В другом альтернативном варианте предусмотрен сглаженный край, сглаженный участок которого примыкает вплотную к оболочке, что также снижает риск разрыва и, возможно, также повышает эффект уплотнения и улучшает тактильное ощущение, см. фиг.6Г.

Одно осуществление способа изготовления фильтра по настоящему изобретению представлено схематично на фиг.7. Устройство 70 содержит блок 71 подачи спирального материала, который может представлять собой тюк (моток) спирали из экструдированной пластмассы. Блок 72 подачи фильтрующего средства может содержать пачку волокон ацетата целлюлозы. Блок 73 подачи оболочки предусматривает средство для охвата компонентов фильтра и может представлять собой рулон обертки тампона фильтра.

В то время как при стандартных способах обычно производятся материалы фильтров в виде длинного цилиндра, который разрезается на небольшие блоки для использования по отдельности, в некоторых случаях может оказаться предпочтительным, чтобы спиральная сердцевина была изготовлена поштучно, а затем вставлена в фильтр и присоединена к табачному стержню. Она может занимать всю область фильтра по длине, а в альтернативном варианте - часть многосегментного фильтра.

При использовании устройство 70 подает спиральный материал с блока 71 подачи в область 74 добавки фильтрующего средства. Здесь материалы с блока 74 подачи фильтрующего средства подаются на спираль. Предусмотрено средство 75 нанесения добавки, которое может представлять собой одиночное средство, как показано на фигуре или ряд средств, в принципе, подающих разные добавки. Предусмотрено также средство 76, которое может подсушивать внутренние компоненты фильтра перед или после добавления оболочки с блока 73 подачи оболочки. Кроме того, предусмотрен блок 77 отрезания подготовленного материала фильтра до нужной длины.

Любые подходящие известные или разработанные альтернативные способы могут быть использованы для изготовления фильтра табачного дыма по настоящему изобретению. Например, на фиг.8 показано изготовление многосегментного фильтра. Показан непрерывный стержень 81, который предназначен для окончательного деления на множество отдельных блоков 82 фильтров. Каждый блок 82 фильтра содержит первый сегмент (отрезок) 83 фильтра, второй сегмент 84 фильтра и третий сегмент 85 фильтра. В показанном варианте осуществления участок спиральной сердцевины предусмотрен во втором сегменте 84 фильтра.

Твердые частицы 86 добавляются к спиральной сердцевине второго участка 84 фильтра посредством дозирующего средства 87. Твердые частицы 86 могут представлять собой фильтрующее средство, добавки или их смесь. В одном из вариантов осуществления, таком как показанный на фиг.8, присутствует первый сегмент фильтра из ацетата целлюлозы, второй сегмент фильтра из непористой спирали, снабженный ароматизаторами в пространстве внутри спирали, и третий сегмент фильтра, содержащий углерод, такой как фильтр с полостью, заполненной частицами углерода или карбонной бумагой, преобразованной в сегмент фильтра. Как очевидно для специалистов, можно использовать множество существующих способов, аналогичных дозирующему средству по фиг.8.

Предполагается, что для одного и того же стержня может быть предусмотрено множество дозирующих средств, причем каждое средство подает разный материал на спиральную сердцевину. Например, первое средство подает первый ароматизатор, второе средство подает абсорбент и третье средство подает второй ароматизатор. Эти три средства могут быть предусмотрены рядом для заполнения отдельных областей одной и той же спиральной сердцевины соответствующими добавками; в альтернативном варианте они могут добавлять соответствующие материалы на всем протяжении каждой спиральной сердцевины одно после другого.

Когда спиральная сердцевина выполнена для получения различных путей прохождения дыма, может быть предпочтительна одна или другая из этих конфигураций. Например, чтобы начальный участок вдыхаемой затяжки дыма проходил главным образом вдоль центральной области сердцевины, а последний участок той же самой затяжки проходил вдоль наружных областей сердцевины к оболочке, может быть предпочтительно многоэтапное или многослойное заполнение, чтобы обеспечить первые материалы, которые воздействуют на начальный участок затяжки, и вторые материалы, которые воздействуют на последний участок затяжки.

Дополнительный пример показан на фиг.9, где спиральная сердцевина 11 проходит через вращающийся подающий механизм 91, который одновременно обеспечивает материал 92 вокруг сердцевины и удержание заполненной сердцевины в оболочке 13. На фиг.10 показано сечение вдоль линии А-А, на котором очевидно, что материал 92 проходит в подающий механизм 91 и заполняет все пространство вокруг сердцевины 11.

Между тем добавление фильтрующего материала или материала добавки к спиральной сердцевине после ее формирования может оказаться предпочтительным способом для некоторых применений, когда материалы и конструкция обеспечивают одноэтапный процесс, посредством которого осуществляются все функции. Например, вращающаяся головка позволяет выполнить экструзию спиральной сердцевины при одновременном заполнении пространства внутри спирали фильтрующим материалом и/или материалом добавки. Множество материалов можно сначала смешать, а затем добавить в виде смеси, в альтернативном варианте может присутствовать один или несколько потоков каждой добавки, подаваемой по отдельности. Такой порядок может быть предпочтителен, когда обращение с добавляемыми материалами различно, или когда в смеси возникает осаждение или другие проблемы.

Хотя фиг.7-10 относятся к одной производственной линии для изготовления спиральной сердцевины по настоящему изобретению, для специалистов будет очевидно, что эффективного изготовления можно достичь наилучшим образом, обеспечив множество блоков или ряд параллельных этапов. Например, могут быть предусмотрены два или три средства, показанные на фиг.9 и 10, создавая, таким образом, вдвое или втрое больше материала для фильтра.

Пример 1. Изготовление фильтра

Активированному углю придается форма спирали приблизительно 6 мм в диаметре. Используются средний шаг спирали и низкая пористость, т.е. низкая проницаемость. Углерод режут на куски длиной приблизительно 20 мм. Предусмотрены блоки стандартного жгута ацетата целлюлозы приблизительно 6 мм в диаметре и приблизительно 10 мм в длину, которые расположены чередующимся образом с длиной, соответствующей углеродной спирали.

Пространство внутри углеродной спирали снабжается смесью ароматизатора и поглощающего вещества до того, как указанная длина спирали/жгута ацетата целлюлозы обернута слоем ацетата целлюлозы толщиной приблизительно 0,5 мм по окружности. Как известно специалистам, вокруг слоя ацетата целлюлозы необязательно может быть предусмотрена обертка тампона фильтра.

При этом обеспечивается длина материала фильтра, которую можно отрезать вдоль середины приблизительно 10 мм длины жгута ацетата целлюлозы, чтобы получить множество блоков фильтров, каждый приблизительно 30 мм в длину и со жгутом ацетата целлюлозы длиной приблизительно 5 мм на каждом конце, причем материал фильтра окружает углеродную спираль с добавками во внутреннем пространстве спирали.

Полученные таким образом фильтры могут быть введены в курительные изделия, например мундштук или мундштук кальяна, чтобы обеспечить эффективный, но одноразовый фильтрующий материал для проходящего через него вдыхаемого дыма. Может быть предусмотрена различная длина и толщина в зависимости от ожидаемого использования. При использовании с несколько сплющенными мундштуками спиральная сердцевина может быть сформирована с сечением в форме овала. Это следует рассматривать как изделие в основном цилиндрической формы, как предлагается по настоящему изобретению.

Пример 2. Изготовление сигарет

Смола, обычно используемая в фильтрах табачного дыма, экструдируется через штанцевый нож для получения прочной спиральной формы приблизительно 7 мм в диаметре и 10 м в длину. Полученная форма подается в машину, в которой применяется всасывание или вакуум, например, вакуумная арматура, чтобы выполнить набивку волокон ацетата целлюлозы вокруг спирали. Спиральная линия с набивкой обертывается в обертку тампона фильтра и подвергается сушке на сушильной арматуре. Подсушенный фильтр разрезается на куски длиной 60 мм, которые подаются на машину для изготовления сигарет.

В машине для изготовления сигарет фильтр используется для изготовления сигарет по известным методам. Вкратце, два табачных стержня расположены на одном из концов фильтра и, когда они закреплены, фильтр разрезают посредине. Необязательный концевой сегмент, например прокладка из ацетата целлюлозы, добавляется на конце мундштука сигареты, чтобы закрыть блок спиральной сердцевины. Полученное изделие представляет собой сигарету, включающую в себя новый фильтр табачного дыма по настоящему изобретению.

Предшествующее описание и примеры приведены просто для иллюстрации настоящего изобретения и не предполагают его ограничения. Поскольку модификации описанных вариантов осуществления, охватываемые настоящим изобретением, могут появиться у специалистов в этой области, настоящее изобретение следует интерпретировать в широком смысле, как включающее в себя все возможные варианты в рамках объема заявленной формулы изобретения и ее эквивалентов.

Фильтр табачного дыма содержит цилиндрическую оболочку, спиральный элемент, размещенный в оболочке и имеющий диаметр, приблизительно равный внутреннему диаметру оболочки, и фильтрующее средство, расположенное между спиральным элементом и оболочкой. Спиральный элемент контактирует с оболочкой по ее внутреннему диаметру и выполнен сжимаемым в боковом направлении с возможностью поддержания контакта с оболочкой после сжатия. При изготовлении фильтра подготавливают цилиндрическую спираль с пространством внутри спирального витка и наружным краем, образующим цилиндрическую форму. В указанном внутреннем пространстве размещают фильтрующие средства и охватывают наружный край заполненной спирали оболочкой. Используют сжимаемый в боковом направлении спиральный элемент и обеспечивают его контакт с оболочкой, так что он сохраняется после сжатия спирального элемента. В данном фильтре увеличены время контакта дыма с фильтрующим материалом и площадь контактирующей поверхности фильтрующего материала. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Фильтр табачного дыма, содержащий
в основном цилиндрическую оболочку с внутренним диаметром,
спиральный элемент, размещенный в оболочке и имеющий диаметр, приблизительно равный внутреннему диаметру оболочки, и
фильтрующее средство, расположенное между спиральным элементом и оболочкой,
причем спиральный элемент контактирует с внутренним диаметром оболочки и выполнен сжимаемым в боковом направлении с возможностью поддержания контакта с внутренним диаметром оболочки после сжатия.

2. Фильтр по п.1, в котором оболочка включает обертку тампона фильтра.

3. Фильтр по п.2, в котором обертка тампона фильтра имеет множество вентиляционных отверстий.

4. Фильтр по п.3, в котором вентиляционные отверстия расположены так, чтобы они соответствовали областям оболочки, которые не лежат поверх спирального элемента.

5. Фильтр по п.1, в котором оболочка состоит по меньшей мере из двух слоев.

6. Фильтр по п.5, в котором оболочка образует наружный слой обертки тампона фильтра и внутренний слой ацетата целлюлозы.

7. Фильтр по п.1, в котором спиральный элемент содержит полипропилен, полиэтилен, бумагу, карбонную бумагу или пропитанную бумагу.

8. Фильтр по любому из предшествующих пунктов, в котором спиральный элемент имеет покрывающий слой на его наружной поверхности.

9. Фильтр по п.8, в котором покрывающий слой содержит активированный уголь, активированный кокосовый уголь, активированный уголь на основе каменного угля, цеолит, силикагель, сепиолит, оксид алюминия, углеродсодержащую смолу и их комбинации.

10. Фильтр по п.1, в котором фильтрующее средство содержит по меньшей мере один материал, выбранный из группы, состоящей из ацетата целлюлозы, полипропилена, полиэтилена, гофрированной бумаги, углерода и их комбинаций.

11. Фильтр по п.10, в котором фильтрующее средство содержит произвольным образом ориентированный ацетат целлюлозы.

12. Фильтр по п.1, в котором фильтрующее средство дополнительно содержит ароматизатор, адсорбент или абсорбент.

13. Фильтр по п.1, в котором фильтрующее средство занимает, по существу, все пространство между спиральным элементом и внутренним диаметром оболочки.

14. Курительное изделие, содержащее фильтр табачного дыма по любому из пп.1-13.

15. Способ изготовления фильтра табачного дыма, при осуществлении которого:
подготавливают в основном цилиндрическую спираль с пространством внутри спирального витка и наружным краем, образующим в основном цилиндрическую форму,
размещают в указанном внутреннем пространстве спирального витка фильтрующие средства и
охватывают наружный край заполненной спирали оболочкой, имеющей внутренний диаметр,
причем используют сжимаемый в боковом направлении спиральный элемент и обеспечивают его контакт с внутренним диаметром оболочки, так что он сохраняется после сжатия спирального элемента.