ФИЛЬТР КУРИТЕЛЬНОГО ИЗДЕЛИЯ С АМОРФНЫМ КАРБОНАТОМ МАГНИЯ Российский патент 2022 года по МПК A24D3/16 

Данное изобретение относится к фильтрам курительных изделий, содержащим аморфный карбонат магния.

Сгораемые курительные изделия, 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 сжигает табачный стержень. 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.

В данной области техники также был разработан ряд курительных изделий, в которых субстрат, генерирующий аэрозоль, такой как табак, нагревается, а не сгорает. В нагреваемых курительных изделиях аэрозоль образуется в результате нагрева генерирующего аэрозоль субстрата. Известные нагреваемые курительные изделия включают в себя, например, курительные изделия, в которых аэрозоль генерируется в результате электрического нагрева или в результате переноса тепла от горючего тепловыделяющего элемента или источника тепла на генерирующий аэрозоль субстрат. При курении летучие соединения выделяются из генерирующего аэрозоль субстрата в результате переноса тепла от источника тепла и захватываются воздухом, втягиваемым через курительное изделие. По мере охлаждения высвобождаемых соединений они конденсируются с образованием аэрозоля, который вдыхается потребителем. Известны также курительные изделия, в которых содержащий никотин аэрозоль образуется из табачного материала, табачного экстракта или другого источника никотина без сгорания и, в некоторых случаях, без нагрева, например в результате химической реакции. Такие несгораемые курительные изделия могут также включать фильтр, размещенный для адсорбции составляющих дыма до того, как вдыхаемый дым доставляется потребителю.

Фильтры в курительных изделиях, как в сгораемых, так и в несгораемых, могут содержать активированный уголь для удаления выбранных составляющих из дыма или аэрозоля. Гранулы активированного угля могут образовывать мелкодисперсные частицы угля при транспортировке, обработке и погрузке гранул активированного угля. Проскок может происходить в фильтрах, содержащих гранулы активированного угля, отчасти из-за присутствия мелкодисперсных частиц угля. Порошкообразный активированный уголь не используется в курительных изделиях, поскольку его размер слишком мал для удержания фильтрующим материалом, таким как ацетилцеллюлозное волокно.

Активированный уголь может отрицательно влиять на вкус дыма или аэрозоля, образуемого табаком или субстратом, генерирующим аэрозоль, курительного изделия. Потребитель может воспринимать этот вкус как «сухой» или имеющий «угольные» ноты.

Карбонат магния в природных условиях встречается в обычной кристаллической форме, либо в виде соли, либо в виде минерала. Карбонат магния (MgCO₃) представляет собой неорганическую соль, которая является белым твердым веществом. В качестве минералов существует несколько форм карбоната магния в виде гидратов или оснований.

Желательно обеспечить фильтр для курительного изделия, позволяющий выборочно удалять составляющие из дыма или аэрозоля, одновременно без отрицательного влияния на вкус дыма или аэрозоля. Желательно обеспечить фильтр для курительного изделия с возможностью регулирования или поддержания относительной влажности или уровня влаги в фильтре и курительном изделии. Желательно обеспечить фильтр для курительного изделия, который может не содержать активированного угля или содержать уменьшенное количество активированного угля. Желательно обеспечить фильтр для курительного изделия, который может содержать стабильный сорбент, способный оставаться физически на своем месте внутри фильтра.

Различные аспекты настоящего изобретения предоставляют фильтр для курительного изделия. Фильтр содержит фильтрующий материал и материал из аморфного карбоната магния, содержащийся в фильтрующем материале. Курительное изделие содержит курительный материал и фильтр, расположенный дальше по ходу потока относительно курительного материала. Материал из аморфного карбоната магния может быть гигроскопичным.

Аморфный карбонат магния отличается от обычного кристаллического карбоната магния. Аморфный карбонат магния может быть синтезирован и обладает уникальной структурой пор, которые могут по существу иметь размер в диапазоне менее 10 нанометров или менее 6 нанометров, а также обладают необычайной обширной площадью поверхности (такой как более, чем приблизительно 100 м²/г, или более чем приблизительно 300 м²/г). Обычный кристаллический карбонат магния имеет площадь поверхности в диапазоне от 4-15 м²/г. Необычайно обширная площадь поверхности аморфного карбоната магния относит этот материал к исключительному классу наноматериалов с обширной площадью поверхности, таких как цеолиты и углеродные нанотрубки.

Материал из аморфного карбоната магния может иметь обширную площадь поверхности, которая может быть более 100 м²/г. Материал из аморфного карбоната магния может быть пористым. Размер пор материала из аморфного карбоната магния может быть охарактеризован как в целом микропористый (приблизительно 2 нм или менее) или в целом мезопористый (от приблизительно 2 нм до приблизительно 50 нм). Материал из аморфного карбоната магния может иметь средний размер частиц более чем приблизительно 100 микрометров (или более чем приблизительно 140 меш).

Предпочтительно комбинирование материала из аморфного карбоната магния с фильтром для курительного изделия, может выборочно удалять составляющие из дыма или аэрозоля, и может не оказывать отрицательного влияния на вкус дыма или аэрозоля. Предпочтительно материал из аморфного карбоната магния может иметь размер, подходящий для физического закрепления в фильтре. Предпочтительно материал из аморфного карбоната магния может быть гигроскопичным и абсорбировать лишнюю влажность или высвобождать содержащуюся в нем воду для поддержания уровней влажности внутри курительного изделия. Предпочтительно сочетание материала из аморфного карбоната магния с фильтром для курительного изделия может исключить или уменьшить количество активированного угля или другого материала-сорбента, необходимого в фильтре курительного изделия. Предпочтительно материал из аморфного карбоната магния может иметь светлый или белый цвет, который может соответствовать цвету фильтрующего материала, кроме того, материал из аморфного карбоната магния в целом может быть признан безопасным (GRAS) контролирующими органами и безвредным для окружающей среды.

Фраза «площадь поверхности по BET» относится к удельной площади поверхности, определяемой анализом по Brunauer-Emmet-Teller («BET») для изотермов адсорбции азота.

Фраза «рентгеноаморфный» относится к форме аморфного материала, которая может быть охарактеризована с применением рентгеновской дифракции. Термины «рентгеноаморфный» и «аморфный» используются в настоящем описании взаимозаменяемо. Термины «аморфный карбонат магния» и «рентгеноаморфный карбонат магния» используются в настоящем описании взаимозаменяемо.

Термин «гигроскопичный» относится к свойству материала притягивать и удерживать молекулы воды из окружающей среды, обычно при нормальной или комнатной температуре среды. Это может быть достигнуто либо путем абсорбции, либо путем адсорбции.

В контексте данного документа термин «курительный материал» относится к материалу, который генерирует аэрозоль, доставляемый пользователю курительного изделия, когда материал размещен в курительном изделии и курительное изделие используется пользователем.

Фильтр для курительного изделия содержит фильтрующий материал и материал из аморфного карбоната магния, содержащийся в фильтрующем материале. Курительное изделие содержит курительный материал и фильтр, расположенный дальше по ходу потока относительно курительного материала.

Материал из аморфного карбоната магния может выборочно удалять составляющие из дыма или аэрозоля при использовании курительного изделия. Материал из аморфного карбоната магния может содержаться в любой применимой конфигурации фильтра, которая может содержать аморфный карбонат магния в фильтре.

Материал из аморфного карбоната магния может быть гигроскопичным и будет физически адсорбировать воду. Физическая адсорбция воды не образует формы гидратов аморфного карбоната магния. Аморфный и гигроскопичный материал из карбоната магния может физически адсорбировать по меньшей мере приблизительно 0,6 ммоль воды/г, или по меньшей мере 1 ммоль воды/г, или по меньшей мере 2 ммоль воды/г, при относительной влажности приблизительно 3% при комнатной температуре (приблизительно 27°C) и одной атмосфере. Аморфный и гигроскопичный материал из карбоната магния может физически адсорбировать по меньшей мере приблизительно 1,5 ммоль воды/г, или по меньшей мере 2 ммоль воды/г, или по меньшей мере 4 ммоль воды/г, при относительной влажности приблизительно 10% при комнатной температуре (приблизительно 27°C) и одной атмосфере. Аморфный и гигроскопичный материал из карбоната магния может физически адсорбировать по меньшей мере приблизительно 10 ммоль воды/г, или по меньшей мере 15 ммоль воды/г, или по меньшей мере 20 ммоль воды/г, при относительной влажности приблизительно 90% при комнатной температуре (приблизительно 27°C) и одной атмосфере.

Аморфный и гигроскопичный материал из карбоната магния может физически десорбировать или высвобождать связанную воду, как при нагревании материала, так и при снижении относительной влажности. Аморфный и гигроскопичный материал из карбоната магния может физически десорбировать или высвобождать до приблизительно 15 вес. %, или до приблизительно 20 вес. %, или до приблизительно 25 вес. % содержащейся в нем связанной воды при снижении относительной влажности (окружающей аморфный и гигроскопичный материал из карбоната магния) с 95% до 5% при комнатной температуре (приблизительно 27°C) и одной атмосфере. Таким образом, аморфный и гигроскопичный материал из карбоната магния может абсорбировать лишнюю влажность или высвобождать содержащуюся в нем воду для поддержания уровня влажности внутри курительного изделия.

Материал из аморфного карбоната магния может быть охарактеризован с применением рентгеновской дифракции. Материал из аморфного карбоната магния описан в публикации заявки на патент США US2015/0298984. Адсорбция и десорбция воды может характеризоваться использованием изотермов сорбции азота и водяного пара, при этом модель Дубинина-Астахова (D-A), способы испытаний путем рентгеновской дифракции и анализа площади поверхности по BET для характеристики аморфного карбоната магния и характеристики поверхности все описаны в данном документе.

Анализ BET площади поверхности (площадь поверхности BET) может быть определен с использованием изотермы адсорбции N₂ при -196°C, получаемой на волюметрическом аппарате Autosorb-6B от Quantachrome, в целом согласно описанному в следующих источниках: (i) Gregg SJ, Sing KSW. Adsorption, Surface Science and Porosity. Academic Press, New York 1982; (ii) Rouquerol F, Rouquerol J, Sing K. Adsorption by powders and porous solids. Principles, methodology and applications. Academic Press, 1999; и (iii) Linares-Solano A, de Lecea C, Alcañiz-Monge J, Cazorla-Amorós D. Например, удельная площадь поверхности может быть определена согласно ISO 9277 (2010): Определение удельной площади поверхности твердых веществ посредством газовой адсорбции - способ BET. Способы определения удельной площади поверхности микропористых материалов (изотермы типа I), приведенные в приложении ISO 9277 (2010), могут быть особенно полезными для определения удельной площади поверхности.

Могут быть использованы различные подходящие способы, по отдельности или в сочетании, для подтверждения и количественной оценки содержания аморфного карбоната магния в материале. Эти способы могут включать, кроме прочего, XPS (рентгеновскую фотоэлектронную спектроскопию), спектроскопию комбинационного рассеяния Raman, XRD (рентгеновскую дифракцию), FTIR (инфракрасную спектроскопию с использованием преобразования Фурье), ЯМР спектроскопию (ядерная магнитно-резонансная спектроскопия), ICP-MS (масс-спектрометрию с индукционной плазмой), EDS (энергодисперсионную рентгеновскую спектроскопию), TEM (просвечивающая электронная микроскопия), ED (дифракцию электронов) и TGA (термогравиметрический анализ). Спектроскопия комбинационного рассеяния может использоваться для обнаружения присутствия аморфного карбоната магния (по наличию так называемого бозонного пика при низких волновых числах, что характерно для аморфных материалов, и выраженного карбонатного пика приблизительно при 1100 см-1). Для подтверждения присутствия и определения количества карбоната магния в материале, анализ XPS может быть применен следующим образом: Содержание карбоната магния в материале может быть определено элементарным анализом с применением XPS, и спектральный анализ выделяемой энергии с применением этой же технологии может быть использован с целью отличить кристаллический и аморфный карбонат магния: энергия связи электрона в орбитали 2s Mg аморфного карбоната магния предполагается равной приблизительно 90,7 эВ, тогда как энергия связи обычно предполагается равной приблизительно 91,5 эВ или выше для кристаллических карбонатов магния.

Анализ XRD может быть применен для определения кристаллической фазы в составляющих материала, в котором содержание аморфного карбоната магния может быть количественно определено по отношению к содержанию кристаллического вещества. В частности, присутствие аморфного карбоната магния может быть подтверждено посредством XRD. При измерении XRD аморфный карбонат магния вызывает либо широкие ореолы, либо просто плоские сигналы с шумом в интервале 20 между приблизительно 10° и 20°, а также между приблизительно 25° и 40° при использовании в дифрактометре CuKα-излучения. Когда оставшаяся часть материала, состоящая из материалов, отличающихся от аморфного карбоната магния (включая примеси или другие элементы, введенные с определенной целью), такие материалы вызовут пики в структуре XRD, при условии, что они являются кристаллическими.

Материал из аморфного карбоната магния может иметь необычную площадь поверхности или площадь поверхности по BET. Материал из аморфного карбоната магния может иметь площадь поверхности по BET по меньшей мере приблизительно 200 м²/г, или по меньшей мере приблизительно 300 м²/г, или по меньшей мере приблизительно 500 м²/г. Материал из аморфного карбоната магния может иметь площадь поверхности по BET в диапазоне от приблизительно 300 м²/г до приблизительно 1200 м²/г, в диапазоне от приблизительно 600 м²/г до приблизительно 1000 м²/г, или в диапазоне от приблизительно 700 м²/г до приблизительно 900 м²/г, или приблизительно 800 м²/г. Для сравнения, обычный кристаллический карбонат магния имеет площадь поверхности или площадь поверхности по BET приблизительно 10 м²/г или менее.

Материал из аморфного карбоната магния является пористым. Размер пор материала из аморфного карбоната магния может быть охарактеризован как в целом микропористый (приблизительно 2 нм или менее) или в целом мезопористый (от приблизительно 2 нм до приблизительно 50 нм). Материал из аморфного карбоната магния может демонстрировать уникальную структуру пор, которые по существу находятся в размерном диапазоне менее 6 нм. Материал из аморфного карбоната магния может иметь по меньшей мере приблизительно 98% пор диаметром менее приблизительно 10 нм, или по меньшей мере приблизительно 98% пор диаметром менее приблизительно 6 нм.

Материал из аморфного карбоната магния может иметь суммарный объем пор с диаметром менее приблизительно 10 нм, составляющий по меньшей мере приблизительно 0,02 см³/г, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 0,4 см³/г и даже более предпочтительно по меньшей мере приблизительно 0,8 см³/г, и суммарный объем пор с диаметром менее приблизительно 10 нм, составляющий до приблизительно 1,5 см³/г, или более предпочтительно до приблизительно 2 см³/г, или наиболее предпочтительно до приблизительно 3 см³/г. Распределение размера пор и суммарный объем пор могут быть определены вычислениями согласно функциональной теории плотности (DFT) на изотерме адсорбции. Как будет понятно специалисту в данной области техники, уникальное распределение микро- и мезопор согласно настоящему изобретению может быть описано с помощью других параметров и может быть основано на других видах измерений, отличных от описанных в данном документе.

Материал из аморфного карбоната магния может быть получен синтетическим способом и может называться «синтетическим аморфным карбонатом магния». Пример синтеза включает: помещение порошка MgO в стеклянную емкость с метанолом, затем введение CO₂ под давлением в стеклянную емкость с обеспечением возможности протекания реакции приблизительно при 50 градусах по Цельсию. Образуется гель с возможностью затвердения и высыхания при приблизительно 70 градусах по Цельсию. Сухой материал образует синтетический аморфный карбонат магния, имеющий вышеуказанные физические свойства, и может быть использован, как описано в настоящем документе.

Материал из аморфного карбоната магния может выборочно удалять одну или более составляющих из дыма при его прохождении через фильтр, содержащий материал из аморфного карбоната магния. Материал из аморфного карбоната магния может удалять одну или более составляющих из дыма, например, посредством связывания, адсорбции и т.п. Предпочтительно, материал из аморфного карбоната магния, содержащийся в фильтрах курительных изделий, может удалять формальдегид. Материал из аморфного карбоната магния, содержащийся в фильтрах курительных изделий, может удалять бензол. Материал из аморфного карбоната магния, содержащийся в фильтрах курительных изделий, может удалять воду.

Материал из аморфного карбоната магния может иметь средний размер частицы в диапазоне от приблизительно 100 микрометров (приблизительно 140 меш) до приблизительно 2000 микрометров (приблизительно 10 меш), или от приблизительно 200 микрометров (приблизительно 70 меш) до приблизительно 1500 микрометров (приблизительно 14 меш), или от приблизительно 400 микрометров (приблизительно 40 меш) до приблизительно 1000 микрометров (приблизительно 18 меш). Такой относительно крупный размер частиц может способствовать помещению материала из аморфного карбоната магния внутри фильтра. Такой относительно крупный размер частиц может способствовать предотвращению проскока материала из аморфного карбоната магния из фильтра при использовании.

Использование термина «диаметр» в контексте частиц материала из аморфного карбоната магния может рассматриваться как означающий среднюю величину длины, ширины и высоты частиц из выборки частиц. Альтернативно, термин «диаметр» может рассматриваться как диапазон на основе размера сит, через которые может проходить выборка частиц материала из аморфного карбоната магния, при этом наименьшее испытываемое сито, через которое проходят частицы, является максимальным «диаметром», и через которое частицы материала из аморфного карбоната магния не проходят, при этом наибольшее испытываемое сито, через которое частицы не проходят является минимальным «диаметром».

Предпочтительно фильтры и курительные изделия, содержащие материал из аморфного карбоната магния, имеющий средний размер частицы в диапазоне от 100 микрометров (приблизительно 140 меш) до приблизительно 2000 микрометров (приблизительно 10 меш), или от приблизительно 400 микрометров (приблизительно 40 меш) до приблизительно 1000 микрометров (приблизительно 18 меш), могут проявлять меньший проскок частиц, чем доступные в настоящее время фильтры и курительные изделия, содержащие активированный уголь.

Проскок частиц может быть определен любым подходящим способом. Проскок частиц предпочтительно измеряют с помощью анализа сухой затяжки (без поджигания) на фильтре, содержащем сорбент. Проскок частиц анализируют, когда фильтр (необязательно включенный в состав курительного изделия) функционально соединен с курительной машиной, оснащенной счетчиком частиц, выполненным с возможностью обнаружения частиц в диапазоне размеров от приблизительно 0,3 микрометра до приблизительно 10 микрометров. Счетчик частиц предпочтительно представляет собой счетчик частиц, работающий по принципу рассеяния лазерного излучения, такой как счетчик частиц AEROTRAK®. Курительная машина предпочтительно выполнена с возможностью осуществления 12 затяжек по 55 мл в течение 2 секунд каждые 13 секунд на фильтр (необязательно включенный в состав курительного изделия). Результаты анализа проскока частиц предпочтительно усредняют по исследованиям ряда фильтров или курительных изделий, как, например, пяти, или десяти, или более, фильтров или курительных изделий.

Материал из аморфного карбоната магния может быть использован как материал в чистом виде или может сочетаться с другим материалом, таким как кристаллический карбонат магния, или может содержать его с образованием смеси материала из аморфного и кристаллического карбоната магния. Материал из аморфного и кристаллического карбоната магния может содержать по меньшей мере приблизительно 10 вес. %, или по меньшей мере 25 вес %, или по меньшей мере 50 вес. %, или по меньшей мере 75 вес. %, или по меньшей мере 90 вес. %, или по меньшей мере 99 вес. % материала из аморфного карбоната магния. Материал из аморфного и кристаллического карбоната магния может содержать по меньшей мере приблизительно 10 вес. %, или по меньшей мере 25 вес %, или по меньшей мере 50 вес. %, или по меньшей мере 75 вес. %, или по меньшей мере 90 вес. %, или по меньшей мере 99 вес. % материала из кристаллического карбоната магния. Смесь материала из аморфного и кристаллического карбоната магния может содержать от приблизительно 25% до приблизительно 75 вес. % материала из аморфного карбоната магния, и от приблизительно 25% до приблизительно 75 вес. % материала из кристаллического карбоната магния.

Материал из аморфного карбоната магния может быть использован как материал в чистом виде или может содержать оксид магния с образованием смеси материала из аморфного карбоната магния и оксида магния. Материал из аморфного и кристаллического карбоната магния может содержать по меньшей мере приблизительно 10 вес. %, или по меньшей мере приблизительно 25 вес %, или по меньшей мере приблизительно 50 вес. %, или по меньшей мере приблизительно 75 вес. %, или по меньшей мере приблизительно 90 вес. %, или по меньшей мере приблизительно 99 вес. % материала из аморфного карбоната магния. Материал из аморфного и кристаллического карбоната магния может содержать по меньшей мере приблизительно 10 вес. %, или по меньшей мере приблизительно 25 вес %, или по меньшей мере приблизительно 50 вес. %, или по меньшей мере приблизительно 75 вес. %, или по меньшей мере приблизительно 90 вес. %, или по меньшей мере приблизительно 99 вес. % материала из кристаллического карбоната магния. Смесь материала из аморфного и кристаллического карбоната магния может содержать от приблизительно 75% до приблизительно 99 вес. % материала из аморфного карбоната магния, и от приблизительно 25% до приблизительно 1 вес. % материала из кристаллического карбоната магния. Смесь материала из аморфного и кристаллического карбоната магния может содержать от приблизительно 90% до приблизительно 99 вес. % материала из аморфного карбоната магния, и от приблизительно 10% до приблизительно 1 вес. % материала из кристаллического карбоната магния.

Материал из аморфного карбоната магния может быть однородным аморфным материалом. Материал из аморфного карбоната магния может содержать кристаллические области или части. Материал из аморфного карбоната магния может представлять собой по меньшей мере приблизительно 50 вес. % аморфного вещества и менее приблизительно 50 вес. % кристаллического вещества, или менее приблизительно 25 вес. % кристаллического вещества, или менее приблизительно 10 вес. % кристаллического вещества. Материал из аморфного карбоната магния может быть по меньшей мере приблизительно на 75 вес. % аморфным, или по меньшей мере приблизительно на 90 вес. % аморфным.

Материал из аморфного карбоната магния является материалом-сорбентом, который может быть использован отдельно или с другими материалами-сорбентами. Материал-сорбент может быть на 100 вес.% материалом из аморфного карбоната магния. Материал-сорбент может быть менее чем на 100 вес.% материалом из аморфного карбоната магния.

Материал из аморфного карбоната магния может быть смешан с активированным углем внутри фильтра. Материал из аморфного карбоната магния и активированный уголь могут быть смешаны с формированием смеси сорбента внутри фильтра.

Материал из аморфного карбоната магния может быть сегрегирован из активированного угля внутри фильтра. Материал из аморфного карбоната магния и активированный уголь могут быть отделены друг от друга сегментами. Материал из аморфного карбоната магния может быть отделен от активированного угля и может быть расположен дальше по ходу потока относительно активированного угля. Материал из аморфного карбоната магния может быть отделен от активированного угля и может быть расположен раньше по ходу потока относительно активированного угля. Материал из аморфного карбоната магния может быть отделен от активированного угля и может быть расположен как дальше по ходу потока, так и раньше по ходу потока относительно активированного угля. Материал из аморфного карбоната магния может быть отделен от активированного угля и может определять параллельное расположение, когда основной поток дыма или аэрозоля протекает через сегментированные сорбенты в параллельной конфигурации потока.

Смесь сегрегированного общего количества материала из аморфного карбоната магния и другого материала-сорбента, такого как активированный уголь, может содержать от приблизительно 25 вес. % до приблизительно 75 вес. % материала из аморфного карбоната магния, и от приблизительно 25 вес. % до приблизительно 75 вес. % другого материала-сорбента, такого как активированный уголь. Смесь сегрегированного общего количества материала из аморфного карбоната магния и другого материала-сорбента, такого как активированный уголь, содержит от приблизительно 50 вес. % до приблизительно 95 вес. % материала из аморфного карбоната магния и от приблизительно 50 вес. % до приблизительно 5 вес. % другого материала-сорбента, такого как активированный уголь.

Материал из аморфного карбоната магния может иметь светлый цвет или белый цвет. Светлый или белый цвет может обеспечивать или способствовать поддержанию эстетичного внешнего вида фильтра и фильтрующего материала. Материал из аморфного карбоната магния может иметь цвет, схожий с цветом фильтрующего материала. Материал из аморфного карбоната магния может быть сложно увидеть, и он может не выделяться на фоне фильтра и фильтрующего материала.

Материал из аморфного карбоната магния может быть окрашен красителем или пигментом. Краситель или пигмент предпочтительно является пищевым красителем или пигментом. Материал из аморфного карбоната магния может иметь зеленый, желтый, красный, голубой, оранжевый или пурпурный цвет или любой из их оттенков.

Материал из аморфного карбоната магния может содержаться в фильтре с конфигурацией «штранг-пространство-штранг», при этом материал из аморфного карбоната магния может содержаться в пространстве или пустоте, находясь в осевом выравнивании отделяя расположенный раньше по ходу потока и расположенный дальше по ходу потока штранги фильтрующего материала, образующего фильтр. Материал из аморфного карбоната магния может быть несвязанным в пространстве или пустоте. Материал из аморфного карбоната магния может не содержаться в пространстве или пустоте, отделяющей расположенный раньше по ходу потока и расположенный дальше по ходу потока штранги из фильтрующего материала, а вместо этого может содержаться в расположенном раньше по ходу потока или расположенном дальше по ходу потока штрангах из фильтрующего материала, образующих фильтр. Такая конфигурация фильтра может не содержать активированного угля. Эта конфигурация фильтра может содержать смесь сорбента, содержащую материал из аморфного карбоната магния и активированный уголь, как описано выше. Эта конфигурация фильтра может содержать сегрегированные сорбенты, содержащие материал из аморфного карбоната магния и отдельный активированный уголь.

Материал из аморфного карбоната магния может содержаться в многосегментной конфигурации фильтра, при этом материал из аморфного карбоната магния может быть распределен и находиться в одном сегменте фильтрующего материала, а оставшийся сегмент или сегменты (в осевом выравнивании с примыканием) не содержат материала из аморфного карбоната магния. Материал из аморфного карбоната магния может быть распределен и содержаться в одном, расположенном раньше по ходу потока сегменте фильтрующего материала, а оставшийся расположенный дальше по ходу потока сегмент или сегменты не содержат материала из аморфного карбоната магния. Такая конфигурация фильтра может не содержать активированного угля. Эта конфигурация фильтра может содержать смесь сорбента, содержащую материал из аморфного карбоната магния и активированный уголь, как описано выше. Эта конфигурация фильтра может содержать сегрегированные сорбенты, содержащие материал из аморфного карбоната магния и отдельный активированный уголь.

Материал из аморфного карбоната магния может содержаться в односегментной конфигурации фильтра, при этом материал из аморфного карбоната магния распределен и содержится в одном сегменте фильтрующего материала. Такая конфигурация фильтра может не содержать активированного угля. Эта конфигурация фильтра может содержать смесь сорбента, содержащую материал из аморфного карбоната магния и активированный уголь, как описано выше. Эта конфигурация фильтра может содержать сегрегированные сорбенты, содержащие материал из аморфного карбоната магния и отдельный активированный уголь.

Материал из аморфного карбоната магния может содержаться в концентрической конфигурации фильтра, при этом материал из аморфного карбоната магния распределен и содержится во внутреннем или внешнем сегменте фильтрующего материала. Такая конфигурация фильтра может не содержать активированного угля. Эта конфигурация фильтра может содержать смесь сорбента, содержащую материал из аморфного карбоната магния и активированный уголь, как описано выше. Эта конфигурация фильтра может содержать сегрегированные сорбенты, содержащие материал из аморфного карбоната магния и отдельный активированный уголь.

Материал из аморфного карбоната магния может быть равномерно распределен внутри или по всему фильтрующему материалу или фильтрующему сегменту. Материал из аморфного карбоната магния может быть неравномерно распределен внутри или по всему фильтрующему материалу или фильтрующему сегменту. Материал из аморфного карбоната магния может быть физически связан внутри фильтрующего материала или фильтрующего сегмента.

Фильтрующий материал, описанный для вышеуказанных конфигураций, может быть образован из сложных эфиров целлюлозы, таких как ацетилцеллюлоза, полимолочной кислоты (PLA), целлюлозного материала, полипропилена, хлопка, льна, пеньки или любой способной к разложению фильтрующей среды или комбинации, или смеси любых двух или более фильтрующих материалов. Сложные эфиры целлюлозы включают ацетаты целлюлозы, пропионаты целлюлозы и бутираты целлюлозы с различными степенями замещения, а также их смешанные сложные эфиры. Фильтрующие штранги из жгута волокон имеют значение от приблизительно 1,5 до приблизительно 8,0 денье для каждой нити. Фильтрующие штранги из жгута волокон могут иметь ʺYʺ-образное поперечное сечение и иметь общее значение от приблизительно 15,000 до приблизительно 50,000 денье. Фильтрующий материал может быть гофрированной лентой из нетканого целлюлозного материала (такого как бумага), которые могут быть собраны вместе с образованием штранга.

Фильтр может содержать любое подходящее количество материала из аморфного карбоната магния. Фильтр может содержать от приблизительно 10 мг до приблизительно 200 мг, или от приблизительно 50 мг до приблизительно 150 мг, или от приблизительно 75 мг до приблизительно 125 мг материала из аморфного карбоната магния. Фильтр может содержать от приблизительно 10 мг до приблизительно 200 мг, или от приблизительно 50 мг до приблизительно 150 мг, или от приблизительно 75 мг до приблизительно 125 мг материала из аморфного карбоната магния, и смеси сорбента, такого как активированный уголь.

Фильтр курительного изделия может содержать материал из аморфного карбоната магния и активированный уголь, при этом активированный уголь составляет менее чем приблизительно 50 вес. % сорбента, присутствующего в фильтре курительного изделия. Фильтр курительного изделия может содержать материал из аморфного карбоната магния и активированный уголь, при этом активированный уголь составляет менее чем приблизительно 25 вес. %, или менее чем приблизительно 10 вес. % сорбента, присутствующего в фильтре курительного изделия. Фильтр курительного изделия может содержать от приблизительно 20 мг до приблизительно 150 мг материала из аморфного карбоната магния и от приблизительно 10 мг до приблизительно 100 мг активированного угля.

Фильтр курительного изделия может содержать материал из аморфного карбоната магния и активированный уголь, при этом активированный уголь может быть расположен раньше по ходу потока относительно материала из аморфного карбоната магния.

Активированный уголь представляет собой общий термин, используемый для описания семейства углеродсодержащих адсорбентов с сильно развитой внутренней пористой структурой. Активированный уголь может быть получен из углеродсодержащего исходного материала, такого как древесина, бурый уголь, каменный уголь, орехи, ореховая скорлупа, шелуха или скорлупа кокосовых орехов, торф, древесная смола, полимеры, такие как фенольная смола, целлюлозные волокна, полимерные волокна или т. п. Активированный уголь может быть получен любым подходящим способом, таким как физическая активация или химическая активация. При физической активации исходный материал перерабатывают в активированный уголь путем карбонизации и активации при помощи горячих газов. Способ карбонизации включает пиролиз исходного материала при высоких температурах, как правило, в диапазоне от приблизительно 600°C до приблизительно 900°C при отсутствии кислорода. Активация включает воздействие на карбонизированный материал окисляющих атмосфер, таких как пар, диоксид углерода или кислород, при температурах выше 250°C, например, приблизительно 800°C. Температуры для активации/окисления, как правило, находятся в диапазоне от приблизительно 600°C до приблизительно 1200°C, например, приблизительно 850°C. Химическая активация включает пропитывание необработанного исходного материала определенными химическими веществами, такими как кислота, основание или соль, такими как фосфорная кислота, гидроксид калия, гидроксид натрия, хлорид кальция или хлорид цинка. Необработанные материалы затем карбонизируют при температурах, как правило, более низких, чем для карбонизации при физической активации. Например, температуры для карбонизации при химической активации могут находиться в диапазоне от приблизительно 450°C до приблизительно 900°C. Карбонизацию и активацию можно осуществлять одновременно.

Материал из аморфного карбоната магния может быть размещен в курительном изделии дальше по ходу потока относительно курительного материала любым подходящим способом. Термин «расположенный дальше по ходу потока» обозначает относительные положения элементов курительного изделия, описанных относительно направления основного потока дыма по мере того как он втягивается из курительного материала и попадает в рот пользователя. Предпочтительно материал из аморфного карбоната магния размещен в фильтрующем элементе.

Фильтр может иметь диаметр от приблизительно 5 мм до приблизительно 9 мм. Фильтр, имеющий диаметр приблизительно 7,8 мм, может быть использован в «сигарете стандартного размера», имеющей общий диаметр приблизительно 8,0 мм. Фильтр может иметь длину в диапазоне от приблизительно 10 мм до приблизительно 30 мм или от приблизительно 15 мм до приблизительно 25 мм.

Фильтр может иметь диаметр от приблизительно 3,6 мм до приблизительно 6,5 мм. Фильтр, имеющий диаметр приблизительно 6,1 мм, может быть использован в «тонкой сигарете», имеющей общий диаметр приблизительно 7,0 мм. Фильтр может иметь длину в диапазоне от приблизительно 10 мм до приблизительно 30 мм или от приблизительно 15 мм до приблизительно 25 мм.

Фильтр может иметь диаметр от приблизительно 3,6 мм до приблизительно 5,5 мм. Фильтр, имеющий диаметр менее приблизительно 4,5 мм, может быть использован в «сверхтонкой сигарете», имеющей общий диаметр менее приблизительно 5,4 мм. Фильтр может иметь длину в диапазоне от приблизительно 10 мм до приблизительно 30 мм или от приблизительно 15 мм до приблизительно 25 мм.

Фильтр может иметь диаметр от приблизительно 3,6 мм до приблизительно 4,5 мм. Фильтр, имеющий диаметр приблизительно 3,8 мм, может быть использован в «микротонкой сигарете», имеющей общий диаметр приблизительно 4,7 мм. Фильтр может иметь длину в диапазоне от приблизительно 10 мм до приблизительно 30 мм или от приблизительно 15 мм до приблизительно 25 мм.

Термин «курительное изделие» включает сигареты, сигары, сигариллы и другие изделия, в которых курительный материал, такой как табак, поджигается и сжигается с получением дыма. Термин «курительное изделие» также включает изделия, в которых курительный материал не сжигается, такие как курительные изделия, которые нагревают курительную композицию прямо или опосредованно, или курительные изделия, в которых используются поток воздуха или химическая реакция, с источником тепла или без него, для доставки никотина или других материалов из курительного материала.

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

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

Термины «раньше по ходу потока» и «дальше по ходу потока» относятся к относительным положениям элементов курительного изделия, описываемым относительно направления вдыхаемого потока воздуха, когда он втягивается через корпус курительного изделия от дальней концевой части к мундштучной части.

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

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

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

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

Слова «предпочтительный» и «предпочтительно» относятся к вариантам осуществления настоящего изобретения, которые могут обеспечить определенные преимущества при определенных условиях. Тем не менее, другие варианты осуществления также могут быть предпочтительными при тех же или других условиях. Кроме того, включение одного или более предпочтительных вариантов осуществления не подразумевает, что другие варианты осуществления не являются полезными, и не предназначено для исключения других вариантов осуществления из объема настоящего изобретения, в том числе формулы изобретения.

Фиг. 1 представляет собой схематический вид в перспективе варианта осуществления частично развернутого курительного изделия.

Фиг. 2 представляет собой схематическое изображение вида в поперечном сечении иллюстративного фильтра «штранг-пространство-штранг» для курительного изделия.

Фиг. 3 представляет собой схематическое изображение вида в поперечном сечении иллюстративного односегментного фильтра для курительного изделия.

Фиг. 4 представляет собой схематическое изображение вида в поперечном сечении иллюстративного концентрического фильтра для курительного изделия.

Фиг. 5 представляет собой схематическое изображение вида мундштучного конца иллюстративного фильтра из гофрированной бумаги для курительного изделия.

Схематические графические материалы не обязательно выполнены в масштабе и представлены для целей иллюстрации, а не для ограничения. На графических материалах изображены один или более аспектов, описанных в настоящем изобретении. Тем не менее, следует понимать, что другие аспекты, не изображенные на графических материалах, попадают в рамки объема и сущности настоящего изобретения.

Со ссылкой на фиг. 1 представлено курительное изделие 10, в данном случае сигарета. Курительное изделие 10 содержит стержень 20, такой как табачный стержень, содержащий резаный или сыпучий табачный материал, и фильтр 30 на мундштучном конце, который содержит фильтрующий материал 32, такой как жгут из ацетатцеллюлозного волокна или фильтрующий материал из полимолочной кислоты. Изображенное курительное изделие 10 содержит фицеллу 60, сигаретную бумагу 40 и ободковую бумагу 50. В изображенном варианте осуществления фицелла 60 окружает по меньшей мере часть фильтра 30. Сигаретная бумага 40 окружает по меньшей мере часть стержня 20. Ободковая бумага 50 или другая подходящая обертка окружает фицеллу 60 и участок сигаретной бумаги 40, что общеизвестно из уровня техники. Фильтр 30 содержит аморфный карбонат магния, как описано выше, который может быть расположен так, как изображено, например, на фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4 или фиг. 5.

На фиг. 2 проиллюстрирован один вариант осуществления фильтра «штранг-пространство-штранг», в котором фильтр 30 находится в конфигурации «штранг 32-пространство 33-штранг 34». Штранг 32 представляет собой штранг мундштучного конца и предпочтительно является белым ацетатцеллюлозным волокном. Материал из аморфного карбоната магния или частицы 80 расположены в пустом пространстве 33 между штрангами 32 и 34. Частицы 80 показаны как плавающие в свободном пространстве для упрощения иллюстрации. Частицы 80 могут заполнять пустой сегмент 33 или сегмент пространства или заполнять часть пустого сегмента 33 или сегмента пространства. Фицелла 60 окружает по меньшей мере часть фильтра 30.

На фиг. 3 показан вариант осуществления односегментного фильтра 30, при этом фильтр 30 содержит материал из аморфного карбоната магния или частиц 80, распределен внутри фильтрующего материала 32и внедрен в него. Фицелла 60 окружает по меньшей мере часть фильтра 30.

Фиг. 4 представляет собой схематическое изображение вида в поперечном сечении иллюстративного концентрического фильтра 30, в котором материал из аморфного карбоната магния или частиц 80 распределен внутри внутреннего фильтрующего материала 32 и внедрен в него, а также окружен внешним фильтрующим материалом 31. Внутренний фильтрующий материал 32 может иметь более низкое сопротивления втягиванию (RTD), чем внешний фильтрующий материал 31. Фицелла 60 окружает по меньшей мере часть фильтра 30.

Фиг. 5 представляет собой схематическое изображение вида мундштучного конца иллюстративного фильтра 30 из гофрированной бумаги, в котором материал из аморфного карбоната магния или частиц 80 распределен внутри ленты из гофрированной бумаги 40, собранной с образованием фильтрующего материала. Фицелла 60 окружает по меньшей мере часть фильтра 30. На фиг. 5 показан материал или частицы 80 из аморфного карбоната магния, связанные с поверхностью фильтра 30 из гофрированной бумаги, при этом предусмотрено, что материал или частицы 80 из аморфного карбоната магния могут быть внедрены в фильтр 30, из гофрированной бумаги или проходить через толщину фильтра 30 из гофрированной бумаги. Материал или частицы 80 из аморфного карбоната магния могут проходить по обеим противоположным основным поверхностям фильтра 30 из гофрированной бумаги.

Далее приведены неограничивающие примеры, обеспечивающие иллюстративные варианты осуществления фильтра курительного изделия, содержащего материал или частицы из аморфного карбоната магния, описанные выше. Эти примеры не предназначены для обеспечения какого-либо ограничения объема настоящего изобретения, представленного в данном документе.

ПРИМЕРЫ

Фильтр «штранг-пространство-штранг» с пространством в 5 мм использовали для сравнения заряда пористых целлюлозных гранул (коммерчески доступных под торговым наименованием VISCOPEARL) и заряда материала из аморфного карбоната магния, при этом, как первые, так и вторые подвергали воздействию табачного дыма с применением способа испытания «интенсивное курение сигареты». Этот режим курения или применяемый протокол представлял собой стандартную эксплуатационную процедуру интенсивного курения сигарет (SOP01, апрель 2012) согласно сети лабораторий исследования табака Всемирной организации здравоохранения. В этом способе применяется ISO 3308, но он модифицирован закрытием всех вентиляционных отверстий, присутствующих в сигарете, как описано в SOP01 для интенсивного режима испытаний. По две сигареты трижды выкуривали через прокладку 92 мм.

В первом заходе применяли 100 мг пористых целлюлозных гранул VISCOPEARL, содержащихся в фильтре «штранг-пространство-штранг», и определенное количество табачного дыма пропускали через фильтр «штранг-пространство-штранг» согласно вышеописанному способу испытания.

Во втором заходе применяли 100 мг материала из аморфного карбоната магния (с размером частиц от 400 мкм до 1000 мкм), как описано выше, содержащихся в фильтре «штранг-пространство-штранг», и определенное количество табачного дыма пропускали через фильтр «штранг-пространство-штранг» согласно вышеописанному способу испытания.

Фильтр «штранг-пространство-штранг», содержащий материал из аморфного карбоната магния снизил количество формальдегида приблизительно на 23%, воды приблизительно на 10%, бензола приблизительно на 1% в табачном дыме по сравнению с количествами, определенными для фильтра «штранг-пространство-штранг», содержащего пористые целлюлозные гранулы VISCOPEARL. Уровни никотина остались по существу одинаковыми для фильтра «штранг-пространство-штранг», содержащего материал из аморфного карбоната магния и фильтра «штранг-пространство-штранг», содержащего пористые целлюлозные гранулы VISCOPEARL.

Таким образом, описаны способы, системы, устройства, соединения и композиции для фильтра курительного изделия с аморфным карбонатом магния. Различные модификации и варианты 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. Действительно, различные модификации описанных вариантов осуществления изобретения, которые очевидны специалистам в области химии, химической инженерии, изготовления фильтров, изготовления сигарет или в смежных областях, должны быть включены в объем представленной ниже формулы изобретения.

Группа изобретений относится к курительным изделия. Фильтр для курительного изделия содержит фильтрующий материал и материал из аморфного карбоната магния, содержащийся в фильтрующем материале. Исключается отрицательное влияние на вкус дыма, обеспечивается возможность регулирования влажности. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Фильтр для курительного изделия, содержащий фильтрующий материал и материал из аморфного карбоната магния, содержащийся в фильтрующем материале, причем фильтр содержит от 10 мг до 200 мг материала из аморфного карбоната магния.

2. Фильтр по п. 1, отличающийся тем, что материал из аморфного карбоната магния является гигроскопичным, предпочтительно материал из аморфного карбоната магния выполнен с возможностью физической адсорбции по меньшей мере 1,5 ммоль воды/г, или по меньшей мере 2 ммоль воды/г, или по меньшей мере 4 ммоль воды/г, при относительной влажности 10% при 27°C и одной атмосфере.

3. Фильтр по п. 1 или п. 2, отличающийся тем, что материал из аморфного карбоната магния имеет площадь поверхности по BET по меньшей мере 200 м²/г, или по меньшей мере 300 м²/г, или в диапазоне от 300 м²/г до 1200 м²/г, в диапазоне от 600 м²/г до 1000 м²/г, или в диапазоне от 700 м²/г до 900 м²/г, или 800 м²/г.

4. Фильтр по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что материал из аморфного карбоната магния имеет средний размер частицы в диапазоне от 100 микрометров (140 меш) до 2000 микрометров (10 меш), или от 200 микрометров (70 меш) до 1500 микрометров (14 меш), или от 400 микрометров (40 меш) до 1000 микрометров (18 меш).

5. Фильтр по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что фильтр содержит от 50 мг до 150 мг материала из аморфного карбоната магния.

6. Фильтр по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что фильтр содержит смесь из материала из кристаллического карбоната магния и материала из аморфного карбоната магния, содержащихся в фильтрующем материале.

7. Фильтр по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что фильтр содержит смесь из материала из оксида магния и материала из аморфного карбоната магния, содержащихся в фильтрующем материале.

8. Фильтр по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что фильтрующий материал содержит штранг из волокнистого материала и материал из аморфного карбоната магния распределен в штранге из волокнистого материала, и при этом волокнистый материал предпочтительно содержит ацетилцеллюлозу.

9. Фильтр по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что фильтр является сегментированным фильтром, содержащим два фильтрующих элемента, находящихся в осевом выравнивании и отделенных свободным пространством, при этом свободное пространство содержит материал из аморфного карбоната магния.

10. Фильтр по любому из пп. 1-8, отличающийся тем, что фильтр является сегментированным фильтром, содержащим расположенный раньше по ходу потока фильтрующий элемент, находящийся в осевом выравнивании с расположенным дальше по ходу потока фильтрующим элементом, при этом расположенный раньше по ходу потока фильтрующий элемент содержит материал из аморфного карбоната магния, и расположенный дальше по ходу потока фильтрующий элемент опционально не содержит материал из рентгеноаморфного карбоната магния.

11. Фильтр по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что материал из аморфного карбоната магния содержит связанную воду.

12. Фильтр по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что фильтр не содержит активированного угля.

13. Фильтр по любому из пп. 1-11, дополнительно содержащий активированный уголь, содержащийся в фильтрующем материале.

14. Курительное изделие, содержащее:

курительный материал;

фильтр по любому из предыдущих пунктов, расположенный дальше по ходу потока относительно курительного материала.

15. Курительное изделие по п. 14, отличающееся тем, что курительный материал содержит табак или резаный табак.