011784 - 1 - Настоящее изобретение касается активированного

011784
Настоящее изобретение касается активированного угля, обработанного для уменьшения содержания мелких частиц в курительных изделиях.
В первом варианте настоящего изобретения активированный уголь обрабатывают для уменьшения
образования и присутствия тонкодисперсных частиц в курительных изделиях. Поверхность активированного угля модифицируется с целью улучшения механической целостности активированного угля и,
таким образом, уменьшает предрасположенность активированного угля образовывать тонкодисперсные
частицы. Поверхность активированного угля также модифицируется с целью присоединения или связывания существующих тонкодисперсных частиц к активированному углю для уменьшения присутствия
тонкодисперсных частиц. Поверхность активированного угля может модифицироваться путем образования слоя углеводородного соединения, слоя полимера или слоя углерода на внешней и внутренней поверхностях активированного угля.
В другом варианте настоящего изобретения сигарета содержит табачный стержень, включающий
табак и фильтр, в котором вышеуказанный фильтр включает поверхностно-модифицированный активированный уголь, содержащий активированный уголь; тонкодисперсные частицы угля на поверхностях
активированного угля и слой на внутренней поверхности и на внешней поверхности активированного
угля, в котором слой содержит углеводородное соединение, дополнительный слой углерода или полимера на активированном угле, в котором если слой является полимером, то количество полимера составляет около 9-20 вес.% от общего веса поверхностно-модифицированного активированного угля.
Еще в одном варианте настоящего изобретения сигаретный фильтр содержит фильтр с пустой полостью, в котором вышеуказанная полость заполнена поверхностно-модифицированным активированным
углем, содержащим активированный уголь; тонкодисперсные частицы угля на поверхности активированного угля и слой на внутренней поверхности и внешней поверхности активированного угля, в котором слой содержит углеводородное соединение, дополнительный слой углерода или полимер на активированном угле, в котором если слой является полимером, то полимер составляет около 9-20 вес.% от общего веса поверхностно-модифицированного активированного угля.
Еще в одном варианте настоящего изобретения способ производства сигарет включает образование
поверхностно-модифицированного активированного угля путем предоставления активированного угля,
имеющего тонкодисперсные частицы угля на своей поверхности, и образования слоя на внутренней и
внешней поверхностях активированного угля, в котором слой содержит углеводородное соединение, дополнительный слой углерода или полимер на активированном угле, в котором если слой является полимером, то полимер составляет около 9-20 вес.% от общего веса поверхностно-модифицированного активированного угля; введение поверхностно-модифицированного активированного угля в сигаретный
фильтр и присоединение сигаретного фильтра к табачному стержню для получения сигареты.
Еще в одном варианте способ обработки основного потока табачного дыма предусматривает пропускание основного потока табачного дыма через фильтр, содержащий поверхностно-модифицированный активированный уголь, включающий: активированный уголь; тонкодисперсные частицы угля на
поверхностях активированного угля и слой на внутренней и внешней поверхностях активированного
угля, в котором слой содержит углеводородное соединение, дополнительный слой угля или полимер на
активированном угле, в котором если слой является полимером, то полимер составляет около 9-20 вес.%
от общего веса поверхностно-модифицированного активированного угля.
Активированный уголь является общим обозначением, использующимся для описания группы углесодержащих адсорбентов с экстенсивно разработанной структурой внутренних пор.
Активированный уголь можно получить с помощью активирования аморфного (не содержащего
графит) углерода, в котором аморфный (не содержащий графит) углерод можно получить путем карбонизации исходного материала, такого как лес, лигнит, каменный уголь, скорлупа кокоса, торф, смола,
полимеры, целлюлозные волокна или полимерные волокна и т.д., с образованием полукокса. Предпочтительно карбонизация выполняется при высоких температурах, то есть 300-1000°С, предпочтительно выше 600°С в инертной атмосфере. После карбонизации активирование можно выполнить путем нагревания аморфного углерода или полукокса с окислительным реагентом, например диоксидом углерода или
паром. Во время активации некоторое количество аморфного углерода или полукокса взаимодействует с
окислительным реагентом, и в активированном угле образуются поры разного размера разного порядка,
например от ангстремов до микрон.
Активированный уголь может быть в виде гранул, шариков, монолитов, бусинок, порошка или волокон. В примерах осуществления настоящего изобретения активированный уголь может иметь средний
размер частиц от 6 до 300 меш.
Активированный уголь может включать микропоры, мезопоры и макропоры. Термин «микропористый» в общем случае относится к таким материалам, у которых размер пор приблизительно 20 Å или
меньше, в то время как термин «мезопористый» в общем случае относится к таким материалам, которые
имеют размер пор приблизительно 20-500 Å. Термин «макропористый» в общем случае относится к материалам, размер пор которых приблизительно 500 Å. Относительное количество микропор, мезопор и
макропор может быть заранее подобрано, в зависимости от целевых компонентов основного потока табачного дыма, подлежащих удалению. Таким образом, размер пор и распределение пор могут регулиро-1-
011784
ваться в соответствии с задачами конкретного использования.
Активированный уголь может вводиться в одно или несколько мест в курительных изделиях. Активированный уголь предпочтительно помещается в фильтр, чтобы уменьшить его взаимодействие с табаком, таким как табак в табачном стержне. Например, активированный уголь можно поместить в проходное отверстие полого фильтра со свободной циркуляцией, в фильтре со свободной циркуляцией, смешать
с волокном и/или в пустом пространстве.
Высокоактивированный уголь, по природе, содержит пыль из-за свойственной ему пористой структуры, полученной в результате жесткой карбонизации и активирования.
Тонкодисперсные частицы угля или угольная «пыль» с размером частиц менее 10 мкм часто образуются во время либо одного, либо обоих процессов карбонизации и активирования, из-за жесткости
воздействия процессов на механическую целостность активированного угля. Более того, во время производства сигарет, в котором частицы угля добавляются в полость сигаретного фильтра, механическое
управление частицами угля может привести к дополнительному образованию мелких (тонкодисперсных)
частиц.
Во время курения желательно избегать попадания таких тонкодисперсных частиц в поток дыма,
проходящего через сигарету.
Традиционно эти тонкодисперсные частицы удаляли путем промывания активированного угля водой при перемешивании. Однако дополнительные тонкодисперсные частицы могут образовываться после промывания, поскольку активированный уголь в некоторой степени обладает хрупкой структурой.
Количество тонкодисперсных частиц и механическая прочность активированного угля варьируются
в зависимости от источника исходного материала и активирования. Например, активированный уголь,
полученный из исходных материалов с низкой плотностью, таких как скорлупа кокоса, склонен иметь
низкую плотность и низкую механическую прочность, нежели чем активированный уголь, полученный
из исходных материалов с высокой плотностью, таких как смола. Однако обработанная смола - более
дорогой продукт, и может быть недоступна в некоторых формах, таких как частицы, например. Таким
образом, недорогой активированный уголь может обладать более низкой механической прочностью и,
таким образом, может также привести к увеличению числа тонкодисперсных частиц.
Дополнительно, после процесса активирования тонкодисперсные частицы также могут образовываться вследствие хрупкой, в некоторой степени, структуры активированного угля, о которой упоминалось выше в тексте патентной заявки. Например, когда активированный уголь предусматривается в курительных изделиях, тонкодисперсные частицы могут образовываться в курительных изделиях в результате трения, стирания между частицами активированного угля и уплотнения активированного угля во
время упаковки, транспортировки и/или другой переработки активированного угля. Следовательно, варианты осуществления, предусмотренные в данной патентной заявке, увеличивают механическую прочность активированного угля и, в свою очередь, уменьшают количество присутствующих тонкодисперсных частиц.
Употребляющийся в данной патентной заявке термин «поверхностно-модифицированный активированный уголь» включает механически укрепленный активированный уголь с нанесенным на него слоем или активированный уголь, который претерпел модификацию поверхности путем образования на нем
слоя, с последующей обработкой слоя с целью преобразовать слой в поверхность более прочной модификации.
Предпочтительный вариант осуществления включает способ уменьшения количества тонкодисперсных частиц с помощью образования поверхностно-модифицированного активированного угля, чтобы уменьшить присутствие и образование тонкодисперсных частиц в курительных изделиях. Посредством получения поверхностно-модифицированного активированного угля активированный уголь может
обладать повышенной механической прочностью, предупреждающей разламывание, и уменьшится образование тонкодисперсных частиц. Дополнительно, посредством использования поверхностно-модифицированного активированного угля, любые присутствующие тонкодисперсные частицы можно прикрепить
к поверхности поверхностно-модифицированного активированного угля, таким образом уменьшая загрязнение тонкодисперсными частицами курительных изделий.
Используемый здесь термин «углеводородное соединение» включает низкомолекулярные углеводороды, в то время как термин «полимер» включает высокомолекулярные углеводороды, а также другие
полимерные композиции. Например, типичные углеводородные соединения включают воски, парафины
и т.д., в то время как типичные полимеры включают полипропилен, пектин и т.д.
Предусматривается, что активированный уголь может быть поверхностно-модифицированным посредством образования слоя углеводородного соединения, такого как воск, на активированном угле, в
котором углеводородное соединение может прикрепляться на внешнюю и внутреннюю поверхности активированного угля. Путем этого прикрепления углеводородное соединение может укреплять активированный уголь с помощью увеличения механической целостности активированного угля, а также связывания тонкодисперсных частиц посредством покрытия тонкодисперсных частиц в слое.
Альтернативно, модифицируется поверхность активированного угля путем образования слоя полимера, такого как пропилен или пектин, на активированном угле, в котором полимер, сходный с воском,
-2-
011784
можно прикрепить к внешней и внутренней поверхностям активированного угля. Кроме того, путем этого прикрепления полимер может укреплять активированный уголь с помощью увеличения механической
целостности активированного угля, а также связывания тонкодисперсных частиц посредством покрытия
тонкодисперсных частиц в слое.
Или, как еще другой альтернативный вариант, поверхностно-модифицированный активированный
уголь может образовываться посредством нанесения ароматического соединения, такого как смола, на
внешнюю и внутреннюю поверхности активированного угля перед термообработкой ароматического
соединения и активированного угля, чтобы получить углеродный слой на активированном угле. Посредством образования этого углеродного слоя на пористом каркасе активированного угля некоторые поры
могут заполняться, таким образом изменяется распределение пор активированного угля. Также добавление углеродного слоя позволяет увеличить плотность активированного угля, которая, в свою очередь,
может вызвать увеличение прочности активированного угля. Также добавление углеродного слоя позволяет связать тонкодисперсные частицы посредством углеродного слоя. В итоге, углеродный слой может
образовываться при использовании исходного материала с более высокой плотностью, нежели чем исходный материал, использованный для получения активированного угля. При использовании, например,
смолы в качестве исходного материала для получения углеродного слоя и, одновременно, использовании
скорлупы кокоса как исходного материала для получения активированного угля может образовываться
активированный уголь, содержащий углеродный слой, с повышенной механической прочностью, обусловленной углеродным слоем, полученным из исходной смолы, со сниженной стоимостью, благодаря
предоставлению основы из активированного угля, полученного из менее дорогого исходного материала
скорлупы кокоса.
Как упомянуто выше, поверхностно-модифицированный активированный уголь улучшает механическую прочность и уменьшает количество тонкодисперсных частиц активированного угля. Желательно,
чтобы модификацию поверхности можно было использовать для уменьшения ломкости активированного
угля и для уменьшения числа сломанных сегментов активированного угля, которые могут высвободиться
в курительном изделии при его хранении.
Если углеводородное соединение используется для модификации поверхности активированного угля, то углеводородное соединение может образоваться на внутренней и внешней поверхностях активированного угля. В первую очередь, происходит получение жидкого раствора, предпочтительно гомогенного
жидкого раствора, с помощью расплавления или растворения углеводородного соединения в растворителе или смеси растворителей. Затем можно суспендировать активированный уголь в жидком растворе для
импрегнирования активированного угля углеводородным соединением, таким образом покрывая внутреннюю и внешнюю поверхности активированного угля углеводородным соединением. Далее растворитель можно удалить путем выпаривания или экстракции растворителя из активированного угля для получения слоя углеводородного соединения, предпочтительно тонкого однородного слоя на внутренней и
внешней поверхностях активированного угля.
При образовании слоя углеводородного соединения на активированном угле тонкодисперсные частицы, присутствующие на внутренней или внешней поверхностях активированного угля, могут улавливаться внутри слоя углеводородного соединения или могут покрываться или связываться на внутренней
или внешней поверхности активированного угля посредством слоя, таким образом уменьшая число свободных тонкодисперсных частиц. Кроме того, слой углеводородного соединения на активированном угле может увеличить механическую целостность активированного угля таким образом, что если активированный уголь с нанесенным слоем подвергается вибрации или другому механическому воздействию,
то образуется и/или высвобождается меньшее количество тонкодисперсных частиц, что, в свою очередь,
уменьшает содержание тонкодисперсных частиц. Другими словами, например, слой вязкого воска может
образовываться на активированном угле, в котором слой вязкого воска прилипает как к активированному
углю, так и тонкодисперсным частицам, и слой вязкого воска также увеличивает механическую прочность активированного угля вследствие своей вязкости.
Предпочтительно углеводородное соединение является либо неполярным, либо слабополярным для
сведения к минимуму поверхностного натяжения между слоем углеводородного соединения и активированным углем, который часто является слабополярным. Используя неполярные или слабополярные углеводородные соединения, можно добиться улучшенной однородности слоя на основе полярности. Кроме
того, неполярные или слабополярные углеводородные соединения могут изменять селективность активированного угля по отношению к целевым неполярным или слабополярным компонентам дыма.
Углеводородное соединение предпочтительно является материалом с низкой летучестью, с точкой
кипения выше приблизительно 150°С при приблизительно одной атмосфере с низким давлением пара
при нормальных условиях, чтобы гарантировать стабильность углеводородного соединения на активированном угле. Таким образом, может оказаться, что углеводородное соединение не испаряется во время
выкуривания сигареты с активированным углем, покрытым углеводородным соединением. Неограничивающие примеры углеводородных соединений, которые можно использовать для покрытия активированного угля, включают воски, нормальные и разветвленные парафины или полимерные углеводороды,
причем углеводородные соединения могут использоваться в твердой и жидкой форме. Однако предпоч-3-
011784
тительно, чтобы такие углеводородные соединения обладали высокой вязкостью на активированном угле
для предотвращения миграции. Типичные растворители включают, но не ограничиваются, органические
растворители, такие как простые эфиры, ацетон, МЭК (метилэтилкетон), гексан, толуол и ксилол.
В качестве альтернативы углеводородным соединениям, как упомянуто выше, могут также использоваться полимеры для покрытия активированного угля. Если полимер используется для модификации
поверхности активированного угля, то полимер может образовываться на внутренней и внешней поверхностях активированного угля. В первую очередь, предпочтительно получить жидкий раствор, предпочтительно гомогенный жидкий раствор, с помощью расплавления или растворения углеводородного соединения в растворителе или смеси растворителей. Затем полимер можно загрузить в активированный
уголь, позволяя жидкому раствору пропитать активированный уголь, таким образом насыщая активированный уголь полимером. Пропитывающий полимер может затем образовывать полимерный слой, предпочтительно тонкий, однородный по всей толщине слой, на внутренней и внешней поверхностях активированного угля. Например, на активированный уголь может быть нанесен слой с помощью смачивающей
на начальной стадии пропитки жидким раствором, путем пропускания потока через слой активированного угля или путем вымачивания угля в жидком растворе и затем удаления избытка раствора. Далее можно выполнить постепенную термическую обработку, чтобы высвободить растворитель и открыть пористую структуру активированного угля без отрицательного воздействия на внутреннюю, пористую структуру активированного угля. Например, для высвобождения растворителя, такого как гексан, может использоваться постепенная термическая обработка в интервале температур от 100 до 300°С.
Предпочтительно количество полимера, нанесенного на активированный уголь, составляет около 920 вес.% от общего веса полимера, покрывающего активированный уголь, чтобы обеспечить механическую прочность, одновременно обеспечивая доступность пор и, следовательно, свойства активированного угля адсорбировать дым. Альтернативно, полимер предпочтительно используется в количестве около
10-18, 11-17, 12-16, 10-12, 12-14, 14-16, 16-18 или 18-20 вес.% для баланса механической прочности активированного угля с адсорбционными свойствами активированного угля.
В дополнение к упомянутым выше преимуществам, другим преимуществом использования полимерного слоя является то, что полимерный слой может обладать электрическими зарядами, способными
улавливать тонкодисперсные частицы с электрическими силами, такими как сила статического электричества.
Дополнительно, проницаемость полимерного слоя можно настроить таким образом, чтобы сделать
возможной селективную адсорбцию определенных составляющих с помощью активированного угля с
нанесенным слоем. Например, активированный уголь с полимерным слоем в сигаретном фильтре может
включать полимер, специфически отобранный, что позволяет активированному углю селективно адсорбировать монооксид углерода или другие специфические газообразные составляющие сигаретного дыма
при выкуривании сигареты.
Типичные полимеры являются нетоксичными и предпочтительно разлагаются при действии биологического фактора и/или являются проницаемыми для дыма так, чтобы сигаретный дым мог проникать
сквозь полимер для доступа к активированному углю. Кроме того, предпочтительно, чтобы типичные
полимеры были одобрены Управлением по пищевым продуктам и лекарственным препаратам (FDA) и
обладали продолжительным сроком хранения. Примеры таких полимеров включают, но не ограничиваются, синтетические полимеры, такие как полипропилен, полиэтилен, полисилоксан, полиэтиленоксид,
полиэтиленгликоль, полиакриловая кислота, поливинилацетат, поливиниловый спирт, различные полиэтиленоксид-полипропиленоксидные блок-сополимеры, другие сополимеры, или другие блок-сополимеры, или их производные, и/или природные полимеры, такие как пектин, альгинат или крахмал.
Предпочтительно, чтобы типичные растворители или сорастворители имели относительно низкие
точки кипения и могли растворять типичные полимеры, приведенные выше, типичные растворители
включают, но не ограничиваются следующими примерами: водой, спиртом, таким как метанол или этанол, или гексаном.
Если для модификации поверхности активированного угля используется углеродный слой из ароматического соединения, а не углеводородные соединения или полимеры, то ароматическое соединение
может образовываться на внутренней и внешней поверхностях активированного угля. В первую очередь,
осуществляется получение жидкого раствора, предпочтительно гомогенного жидкого раствора, с помощью расплавления или растворения ароматического соединения в растворителе или смеси растворителей. Затем можно получить суспензию активированного угля в жидком растворе для насыщения активированного угля ароматическим соединением, соответственно покрывая внутреннюю и внешнюю поверхности активированного угля. Далее растворитель можно удалить путем фильтрования, выпаривания или
экстракции оставшегося растворителя.
После удаления растворителя активированный уголь с нанесенным слоем может стабилизироваться
с помощью нагревания в соответствии с заранее определенным планом нагревания, таким что ароматические соединения могут преобразовываться в стабилизированную, тугоплавкую форму перед карбонизацией. Далее, ароматические соединения в стабилизированной, тугоплавкой форме могут карбонизироваться путем термической обработки ароматических соединений в стабилизированной, тугоплавкой
-4-
011784
форме на активированном угле в инертной среде.
Посредством карбонизации ароматических соединений в стабилизированной, тугоплавкой форме
может образовываться новый углеродный слой на поверхностях активированного угля.
Предпочтительно углеродный слой на активированном угле не активизируется сам по себе, так как
активация углеродного слоя может вызвать потерю по меньшей мере части углеродного слоя и уменьшить его механическую прочность. Таким образом, хотя и можно выполнить активацию углеродного
слоя, но такая активация не является предпочтительной вследствие возможных проблем с потерями.
Примеры ароматических соединений, которые могут использоваться, включают, но не ограничиваются, нефтяные пеки, каменноугольные смолы и пек из соснового дегтя, другие природные или синтетические ароматические соединения и их смеси. Эти ароматические соединения являются предпочтительными вследствие их высокой плотности, которая, в свою очередь, после карбонизации приводит к более
высокой механической прочности угля по сравнению с тем, что можно достичь при карбонизации углеродсодержащих исходных веществ с низкой плотностью. Таким образом, при нанесении и карбонизации
исходного вещества, являющегося смолой, на активированный уголь из исходного вещества с низкой
плотностью можно получить высокую механическую прочность карбонизированной смолы на активированном угле из исходного вещества низкой плотности с низкой стоимостью.
Примеры растворителей, которые могут использоваться для расплавления или растворения ароматических соединений, могут включать, но не ограничиваются, N-метил-2-пирролидинон (NMP), хинолин, трихлорбензол, толуол, ксилол, другие растворители, использующиеся для растворения ароматических соединений или их смесей.
Курительные изделия
Предпочтительно используются виды поверхностно-модифицированного активированного угля в
курительных изделиях, особенно в области фильтра изделий для курения. Курительные изделия по изобретению включают сигареты, такие как традиционные и нетрадиционные сигареты, сигары и другие
курительные приспособления. Нетрадиционные сигареты включают, например, сигареты для электрических курительных систем, как описано в патентах США 6026820, 5988176, 5915387, 5692526, 5692525,
5666976 и 5499636 (все - настоящего заявителя), описание которых включено в настоящее описание путем ссылки.
Обычно сигареты содержат две части: часть, содержащая табак, которая часто называется табачным
или сигаретным стержнем, и фильтр, который может называться мундштуком с фильтром. Ободковая
бумага перекрывает конец табачного стержня, чтобы удержать вместе табачный стержень и фильтр.
Табачный стержень или элемент сигареты, содержащий табак, обычно включает сигаретную бумагу, в которую заворачивается нарезной табак, при этом используется клеящее вещество, удерживающее
вместе швы бумаги.
Когда табачный стержень поджигается или нагревается для курения, основной поток табачного дыма проходит от зажженного или нагретого конца нисходящим потоком к концу фильтра табачного
стержня и далее нисходящим потоком через фильтр.
Термин «основной поток дыма» включает газы и/или аэрозоли, проходящие через табачное изделие, такое как табачный стержень, и выходящие из конца, такого как конец фильтра, т.е. количество дыма, выходящего или выпускающегося из мундштука сигареты при курении сигареты. Основной поток
дыма содержит воздух, который втягивается через горячую область сигареты и через сигаретную бумагу.
«Курение» сигареты (или курительного изделия) обычно включает в себя поджигание одного конца
сигареты и втягивание нисходящего потока дыма через мундштук сигареты, в то время как содержащийся там табак подвергается реакции горения или нагреванию. Однако сигареты могут выкуриваться также
другими способами. Например, сигареты могут выкуриваться путем нагревания сигареты с помощью
электрического нагревательного элемента, как описано, например, в патентах США 6053176, 5934289,
5591368 или 5322075 (все - настоящего заявителя), каждый из которых включен в данное описание путем
ссылки.
Примеры подходящего типа табачных материалов, которые могут использоваться, включают, но не
ограничиваются, табак термической просушки, Берлей табак, Мэриленд табак, восточный табак, сырой
табак, специальный табак, гомогенизированный табак, их мешки и т.п. Табачный материал может предоставляться в любой подходящей форме, включая, но не ограничивая, табачную ламину, переработанные табачные материалы, такие как взорванный табак или вздутый табак, переработанные табачные
жилки, такие как резаные и раскатанные жилки и взорванные жилки, переработанные отходы табачных
материалов, их мешки и т.п. Также могут использоваться заменители табака.
При производстве сигарет обычно используют табак в виде резаного наполнителя, то есть в виде
нарезанных полосок или жилок, с толщиной в пределе от 1/10 до около 1/20 дюйма или даже 1/40 дюйма.
Длина полосок находится в пределах от 0,25 до около 3,0 дюймов. Кроме того, сигареты могут содержать
один или несколько ароматизаторов, как описано выше в патентной заявке, или других добавок (например, вещества, способствующие горению, вещества, модифицирующие горение, красящие вещества, связывающие вещества и т.д.).
Материал фильтра может быть любым из множества волокон для использования в элементах
-5-
011784
фильтра курительных изделий. Типичные материалы включают ацетат целлюлозы, полипропилен или
бумагу. Предпочтительно материал фильтра будет ацетатом целлюлозы.
Могут использоваться разнообразные конструкции сигаретного фильтра, в которых типичные
структуры фильтра, которые могут использоваться, включают, но не ограничиваются следующими примерами: монофильтр, двойной фильтр, тройной фильтр, фильтр с одной или несколькими полостями
(пустотами), фильтр с отступом, фильтр со свободной циркуляцией, их комбинация и т.п.
Монофильтры обычно содержат ацетатцеллюлозное волокно или целлюлозно-бумажные материалы. Чистые целлюлозные монофильтры или бумажные фильтры обеспечивают хорошее удерживание
смолы и никотина и легко разлагаются. Двойные фильтры обычно содержат ацетат целлюлозы в мундштуке и чистую целлюлозу или ацетатцеллюлозный сегмент. Длина и сопротивление протяжке сегментов в двойном фильтре могут регулироваться для обеспечения оптимальной сорбции, в то время как сохраняется допустимое сопротивление протяжке. Тройные фильтры могут включать мундштук и курительный материал или сегменты табачной стороны и сегмент посередине, содержащий бумагу. Фильтры
с пустотами включают два сегмента, например ацетат-ацетат, ацетат-бумага или бумага-бумага, разделенные по меньшей мере одной полостью. Фильтры с отступом включают открытую полость на мундштуке.
Предпочтительно поверхностно-модифицированный активированный уголь предусматривается в
фильтрах изделий для курения, как упоминалось выше в тексте патентной заявки. Фильтры также могут
быть вентилируемыми и/или могут включать дополнительно поверхностно-модифицированный активированный уголь, другие сорбенты, катализаторы или другие добавки, подходящие для использования в
фильтрах изделий для курения.
Вышеупомянутые изменения и модификации будут очевидными для специалиста в этой области.
Такие изменения и модификации находятся в объеме прилагаемой формулы изобретения.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Сигарета, содержащая
табачный стержень, включающий табак, и фильтр, причем указанный фильтр включает поверхностно-модифицированный активированный уголь, содержащий
активированный уголь,
тонкодисперсные частицы угля на поверхности активированного угля и
дополнительный слой угля на поверхности активированного угля.
2. Сигарета по п.1, в которой указанный слой угля содержит неактивированный уголь, который, по
меньшей мере, частично заполняет поры в поверхностно-модифицированном активированном угле.
3. Сигарета по п.1, в которой указанный слой угля имеет иную плотность, чем активированный
уголь, и модифицирует распределение размера пор активированного угля.
4. Сигарета по п.1, в которой указанный слой угля имеет более высокую плотность, чем активированный уголь.
5. Сигарета по п.1, в которой активированный уголь содержит гранулы, шарики, монолиты, бусинки, порошок или волокна активированного угля.
6. Сигарета по п.1, в которой указанный слой угля захватывает тонкодисперсные частицы угля в
массе этого слоя, прикрепляет тонкодисперсные частицы угля к поверхностям слоя активированного
угля или повышает механическую прочность поверхностно-модифицированного активированного угля
до более высокой механической прочности, чем у активированного угля без указанного слоя.
7. Сигарета по п.1, в которой указанный слой угля имеет толщину, достаточную для, по меньшей
мере, частичного покрытия активированного угля и тонкодисперсных частиц угля.
8. Сигарета по п.1, в которой указанный слой угля является эффективным для адсорбции целевого
компонента газовой фазы при курении сигареты.
9. Сигарета по п.1, в которой указанный слой угля является электрически заряженным, чтобы прикрепить тонкодисперсные частицы угля к поверхности слоя с силой, больше усилия потока дыма, образуемого при курении сигареты.
10. Сигарета по п.1, в которой поверхностно-модифицированный активированный уголь расположен в полости фильтра.
11. Сигарета по п.1, в которой диаметр тонкодисперсных частиц угля составляет менее 10 мкм.
12. Сигаретный фильтр, содержащий
фильтр с полостью, содержащей поверхностно-модифицированный активированный уголь, включающий
активированный уголь,
тонкодисперсные частицы угля на поверхности активированного угля и
и дополнительный слой угля на поверхности активированного угля.
13. Сигаретный фильтр по п.12, в котором указанный слой угля содержит неактивированный уголь, который, по меньшей мере, частично заполняет поры в поверхностно-модифицированном активированном угле.
14. Сигаретный фильтр по п.12, в котором указанный слой угля имеет более высокую плотность,
-6-
011784
чем активированный уголь, и модифицирует распределение размера пор активированного угля.
15. Сигаретный фильтр по п.12, в котором активированный уголь содержит гранулы, шарики, монолиты, бусинки, порошок или волокна активированного угля.
16. Сигаретный фильтр по п.12, в котором указанный слой угля захватывает тонкодисперсные частицы угля в массе этого слоя, прикрепляет тонкодисперсные частицы угля к поверхностям слоя активированного угля или повышает механическую прочность поверхностно-модифицированного активированного
угля до более высокой механической прочности, чем у активированного угля без указанного слоя угля.
17. Сигаретный фильтр по п.12, в котором указанный слой угля имеет толщину, достаточную, по
меньшей мере, для частичного покрытия активированного угля и тонкодисперсных частиц угля.
18. Способ получения сигарет, предусматривающий
образование поверхностно-модифицированного активированного угля путем получения активированного угля, имеющего тонкодисперсные частицы угля на своей поверхности, и формирования слоя
угля на поверхности активированного угля,
включение поверхностно-модифицированного активированного угля в сигаретный фильтр и
прикрепление сигаретного фильтра к табачному стержню для образования сигареты.
19. Способ по п.18, в котором формирование указанного слоя угля на поверхностях активированного угля включает
расплавление или растворение образующего слой материала в растворителе или смеси растворителей для получения жидкого раствора,
суспендирование активированного угля в указанном жидком растворе для пропитывания активированного угля образующим слой материалом и
удаление растворителя или смеси растворителей.
20. Способ по п.19, в котором расплавление или растворение образующего слой материала в растворителе или смеси растворителей включает смешивание или растворение нефтяного пека, каменноугольного пека, хвойного пека или синтетического ароматического полимера в растворителе или смеси
растворителей.
21. Способ по п.19, в котором расплавление или растворение образующего слой материала в растворителе или смеси растворителей включает смешивание или растворение ароматического соединения в
1-метил-2-пирролидиноне (NMP), хинолине, трихлорбензоле, толуоле, ксилоле или в их смеси.
22. Способ по п.19, в котором суспендированный в жидком растворе активированный уголь для
пропитывания образующим слой материалом содержит гранулы, шарики, монолиты, бусинки, порошок
или волокна активированного угля в виде суспензии.
23. Способ по п.19, в котором суспендированный в жидком растворе активированный уголь для
пропитывания образующим слой материалом содержит суспендированный активированный уголь и тонкодисперсные частицы угля в жидком растворе для пропитывания активированного угля образующим
слой материалом, который захватывает тонкодисперсные частицы угля в этом слое.
24. Способ по п.19, в котором суспендированный в жидком растворе активированный уголь для его
пропитывания образующим слой материалом содержит активированный уголь в виде суспензии и тонкодисперсные частицы угля с диаметром менее 10 мкм в жидком растворе, чтобы пропитать активированный уголь образующим слой материалом и прикрепить тонкодисперсные частицы угля к поверхностям
активированного угля.
25. Способ по п.19, в котором стадия образования слоя дополнительно включает карбонизацию образующего слой материала путем нагревания образующего слой материала после удаления растворителя
или смеси растворителей, причем в результате карбонизации образующего слой материала получают
слой угля с плотностью, отличной от активированного угля.
26. Способ по п.25, в котором карбонизация образующего слой материала включает нагревание образующего слой материала в среде с температурой от около 300 до 1000°С.
27. Способ по п.19, в котором суспендирование активированного угля в жидком растворе для пропитывания активированного угля образующим слой материалом включает смачивающее пропитывание
активированного угля образующим слой материалом, пропускание образующего слой материала через
слой активированного угля или вымачивание активированного угля в образующем слой материале.
28. Способ обработки основного потока табачного дыма, предусматривающий
втягивание дыма курительного изделия, при котором дым проходит через фильтр, содержащий поверхностно-модифицированный активированный уголь, включающий
активированный уголь и
дополнительный слой угля на внутренней поверхности и внешней поверхности активированного угля.
29. Способ по п.28, в котором указанный слой угля обеспечивает уменьшение количества свободных тонкодисперсных частиц в курительном изделии при прохождении втягиваемого дыма через фильтр,
содержащий поверхностно-модифицированный активированный уголь.
Евразийская патентная организация, ЕАПВ
Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
-7-