Сигаретний фільтр з кулястим вугіллям

1. Сигаретний фільтр, що містить кулясте активоване вугілля сферичної форми, яке має діаметр в діапазоні, приблизно, від 0,20 мм до 0,70 мм. 2. Сигаретний фільтр за п. 1, який відрізняється тим, що кулясте активоване вугілля сферичної форми має діаметр в діапазоні від 0,20 мм до 0,40 мм. 3. Сигаретний фільтр за п. 2, який відрізняється тим, що кулясте активоване вугілля сферичної форми має діаметр приблизно 0,35 мм. 4. Сигаретний фільтр за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що принаймні частина згаданого матеріалу - кулястого вугілля має питому поверхню не більше за 1600 м2/г за БЕТ. 5. Сигаретний фільтр за п. 4, який відрізняється тим, що принаймні частина згаданого матеріалу кулястого вугілля - має питому поверхню в діапазоні 1100-1300 м2/г за БЕТ. 6. Сигаретний фільтр за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що кулясте активоване вугілля має густину більше ніж 0,5 г/см3. 7. Сигаретний фільтр за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що принаймні частина кулястого вугілля має питомий об'єм 2 (19) 1 3 81109 4 ароматизуючий елемент, розташований нижче за æ3ö ходом диму від кулястого вугілля сферичної приблизно ç ÷ - 1 від радіуса кульок першої форми. 2ø è 22. Сигаретний фільтр за будь-яким з попередніх групи. пунктів, який відрізняється тим, що сферична 17. Сигаретний фільтр за будь-яким з попередніх форма згаданому кулястому вугіллю надана пунктів, який відрізняється тим, що має шляхом суспендування розчинного попередника циліндричну порожнину, а згадане кулясте вугілля вугілля у рідині з подальшим твердінням та сферичної форми включає в себе кульки, діаметри коксуванням цього попередника. яких становлять від 1/10 до 1/40 діаметра цієї 23. Сигаретний фільтр за будь-яким з попередніх циліндричної порожнини. пунктів, який відрізняється тим, що кулясте 18. Сигаретний фільтр за будь-яким з попередніх вугілля сферичної форми взаємодіє з матеріалом, пунктів, який відрізняється тим, що принаймні вибраним з групи, до якої входять цеоліт, частина кулястого вугілля сферичної форми є силікагель, модифікований силікагель, неорганічні ароматизованою. полімери, глина, окисли металів, силікати металів, 19. Сигаретний фільтр за п. 18, який алюмінофосфати та фосфати металів. відрізняється тим, що містить щонайменше один 24. Сигаретний фільтр за будь-яким з попередніх додатковий ароматизуючий сегмент, пунктів, який відрізняється тим, що має розташований нижче за ходом диму від згаданого циліндричну форму, порожнина, яку практично ароматизованого кулястого вугілля сферичної повністю заповнює згадане кулясте вугілля, має форми. діаметр, який приблизно дорівнює діаметрові 20. Сигаретний фільтр за п. 19, який фільтра, а довжина цієї порожнини становить відрізняється тим, що згаданий додатковий приблизно від 2,5 мм до 12 мм. ароматизуючий елемент містить нитку з 25. Сигарета, яка має тютюновий стрижень та ароматизатором. сигаретний фільтр за будь-яким з пп. 1-24. 21. Сигаретний фільтр за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що містить Дана заявка посилається на попередню [заявку США №60/347,558, яку було подано 9 січня 2002р., та попередню заявку США №60/403,490, яку було подано 14 серпня 2002p., які включені до цього опису шляхом посилання]. Цей винахід має відношення до тютюнових виробів з фільтром, наприклад, сигарет із фільтром, зокрема, до фільтрів для сигарет, що містять вугільні матеріали. Тютюнові вироби з фільтром, зокрема, сигарети, звичайно мають тютюновий стрижень, фільтр та стрічку обідкового паперу, що з'єднує фільтр із тютюновим стрижнем. Тютюновий стрижень звичайно включає в себе стовпчик з нарізаного тютюну (наприклад, у вигляді скришеного тютюну), загорнутого у сигаретний папір або сорочку. Звичайно фільтр включає в себе пробку з волокнистого матеріалу ("фільтрувальну пробку"), яку за варіантом, якому віддають перевагу, виготовлено з ацетатцелюлозного джгута. Вентиляція головного струменя диму досягається за допомогою виконання ряду або рядів перфораційних отворів у обідковому папері, розташованих вздовж фільтрувальної пробки. Така вентиляція забезпечує розрідження засмоктуваного головного струменя диму навколишнім повітрям для зниження рівня смол у димі. Під час паління курець засмоктує головний струмінь диму з осередка жевріння на запаленому кінці сигарети. Засмоктуваний сигаретний дим спочатку входить до верхньої за ходом диму фільтрувальної частини фільтра, а потім проходить через нижню за ходом диму частину, прилеглу до кінця сигаретного фільтра, що вставляється в рот. Окремі сигарети мають фільтрувальні секції, що містять такі матеріали, як гранули вугілля, силікагелю, цеоліту тощо. Приклади сигарет і фільтрів описані у [патентах США №2,881,770, виданого на ім'я Tovey; №3,353,543, виданого на ім'я Sproull та інших; №3,101,723 виданого на ім'я Seligman та інших та №4,481,958, виданого на ім'я Ranier та інших, а також Європейських патентних заявок №532,329 та №608,047]. Окремі наявні в продажу фільтри містять частинки або гранули вугілля (наприклад, активованих вугільних матеріалів) компактно або розпорошеними всередині ацетатцелюлозного джгута; інші наявні в продажу фільтри містять вугільні волокна, розпорошені у них; ще деякі наявні в продажу фільтри мають так звані конструкції "фільтр із порожниною" ("cavity filter") або "потрійний фільтр" ("triple filter"). Наприклад, до наявних у продажу фільтрів належать SCS IV Dual Solid Charcoal Filter та Triple Solid Charcoal Filter (подвійний твердий деревинновугільний фільтр та потрійний твердий деревинновугільний фільтр) фірми Filtrona International, Ltd.; Triple Cavity Filter (потрійний фільтр з порожниною) фірми Baumgartner, а також ACT фірми Filtrona International, Ltd. [Див. також Clarke та інші, у виданні «World Tobacco» («Світ Тютюну»), стор.55 (листопад 1992p.)]. Докладне обговорення властивостей та складу сигарет і фільтрів наведено у [патентах США №5,404,890 на ім'я Gentry та інших, та №5,568,819 на ім'я Gentry та інших, розкриття яких включено сюди шляхом посилання]. 5 81109 6 Приклади концентричних конструкцій фільтрів, матеріалу, що дозволяє значній частині головного що містять гранульоване вугілля, наведені у струменя диму проходити крізь або навколо [Європейській заявці №579 410 та патенті США набивки таким чином, що взаємодія між головним №3,894,545 на ім'я Сгеllin та інших]. струменем диму та гранульованим вугіллям може Конструкція "пробка-проміжок-пробка" ("plugзменшуватися. space-plug") звичайно включає в себе пару Відомо, що введення гранульованих розділених проміжком фільтрувальних пробок та активованих вугільних матеріалів до сигаретних набивку з гранульованого активованого вугілля в фільтрів сприяє видаленню певних компонентів з порожнині, або проміжку, між ними. Під час їхнього головного струменя диму. При уживанні таким виробництва технологічний процес щодо чином у сигаретних фільтрах подібні гранульовані розділених проміжком фільтрувальних пробок форми вугілля утворюються обвугленням організується уздовж безперервної стрічки органічних матеріалів, таких як горіхова обгортки фільтра. Обгортка фільтра потім шкаралупа, або деревини, а також "активацією" частково згортається навколо частини заготовки обвугленого у такий спосіб матеріалу, піддаючи фільтра, після чого гранульований вугільний його термічній обробці при приблизно 800-1000°С матеріал насипається або вноситься іншим чином парою або двоокисом вуглецю. Така активуюча до проміжків, визначених між частково обробка цих матеріалів призводить до утворення загорнутими фільтрувальними пробками. Обгортка поруватої (стільникуватої) внутрішньої структури з фільтра потім проклеюється та остаточно дуже великою питомою поверхнею, що звичайно формується, а утворений нескінченний стрижень становить для активованого вугілля в діапазоні ріжеться у визначених місцях на потрібну довжину, 300-2500м2/г за вимірюваннями згідно з методом звичайно у вигляді з'єднаних між собою Брунауера, Емета і Теллера ("БЕТ"). фільтрувальних елементів, що вже уживаються по Однак такі гранульовані активовані вугільні одному власне у сигаретах із фільтром. матеріали мають шорсткість поверхні та форму, У виробництві фільтрувальних компонентів, що є неправильними та неоднорідними від таких як показані на Фіг.1 та Фіг.2, може гранули до гранули. Ці неправильності та використовуватися відомий пристрій для неоднорідності гранульованих активованих заповнення порожнин. У [патентах США вугільних матеріалів утворюють труднощі у №4,214,508, №5,221,247, №5,322,459, №5,542,901 промисловому виробництві сигаретних та №5,875,824] ілюструється та описується такий фільтрувальних мундштуків, що містять вугілля, та пристрій для заповнення порожнин, розкриття яких сигарет. Наприклад, неправильна форма підсилює включено сюди шляхом посилання. рикошет частинок під час їх подачі через машину При застосуванні відомих техніки та вугільних для виготовлення фільтрувальних мундштуків, що матеріалів керування технологічним процесом на викликає забруднення виробу відлетілими високих швидкостях роботи механізмів звичайно частинками вугілля, вкриває пилом робочий страждає від розбіжності дозування, розсипання простір та вимагає зупинки для очищення машини та подрібнення гранульованого матеріалу. для виготовлення фільтрувальних мундштуків, а Страждає щільність фільтрувальних мундштуків, в також призводить до нерівномірного та менш результаті чого деякі порожнини можуть бути повного заповнення порожнин фільтрувальних заповнені менше за інші. мундштуків типу "пробка-проміжок-пробка". Наприклад, окремі з відомих Гранульовані активовані вугільні матеріали "деревинновугільних" дозувальних пристроїв також відомі своїм значним впливом на смак вміщують запас гранульованого вугілля в бункері і сигарети, що полягає в тому, що їх випадково дозволяють ободу обертового вимірювального широкий діапазон розподілення розмірів пор колеса обертатися у відносно нерухомому супроводиться тенденцією до затримання не скупченні гранульованого вугілля. Така конструкція тільки компонентів газової фази головного чинить подрібнювальну дію на гранульоване струменя тютюнового диму, але і частково сипкої вугілля, що звичайно зростає з підвищенням фази, тобто більшої чи меншої кількості смолистих швидкості роботи машини. Рикошет та розлітання компонентів, що додають сигаретному димові частинок матеріалу під час виконання виробничих смаку та аромату. Також відомо, що гранульовані операцій за допомогою відомих пристроїв та активовані вугілля, утворені з горіхової шкаралупи матеріалів часто утворює неприйнятні недоліки у або деревини, також містять забруднення, що готовому виробі (такі як забруднення та неповне вважаються іншою можливою причиною погіршень заповнення) та прискорює небажані машинні смаку, що супроводять використання "простої" для виконання очищення обладнання та гранульованого вугілля у сигаретах. навколишнього робочого простору. Також зрозуміло, що процес активації Гранульоване вугілля, що є скупченням гранульованого вугілля супроводиться тенденцією частинок неправильної форми та різних розмірів, до послаблення тіла гранули, тобто вона стає має тенденцію заповнювати визначений об'єм менш міцною та більш схильною до нестабільно від одної операції наповнення до розтріскування, подрібнення та утворення пилу під іншої. Таким чином, існуюче неповне та час подачі через дозувальні пристрої машин для нерівномірне заповнення порожнин може являти виробництва фільтрувальних мундштуків. собою великий недолік у автоматизованому Зрозуміло й те, що виконання активуючої обробки виробництві фільтрувальних стрижнів. тягне за собою додаткові витрати на виготовлення Нерівномірне заповнення може також призвести гранульованого матеріалу. до утворення небажаних каналів крізь шар 7 81109 8 Згідно з вищезгаданим, метою цього винаходу більшій рівномірності потоку та більш щільному є така конструкція сигарети з фільтром, що містить набиванню гранул під час виконання різновид вугілля, здатний повно та ефективно технологічного процесу виробництва. адсорбувати компоненти газової фази, наявні у Як виявилося, активоване кулясте вугілля має головному струмені сигаретного тютюнового диму переважне (найбільшою частиною) розподілення з меншим впливом на смак, що відчувається під розміру його пор у діапазоні мікропор (менших за час паління такої сигарети. 20Å), що вважається оптимальним для видалення Згідно з вищезгаданим, дальшою метою цього компонентів газової фази. Також виявилося, що винаходу є така конструкція сигарети з фільтром, активоване кулясте вугілля (зокрема, кулясте що містить різновид вугілля та/або інші матеріали, вугілля на базі смолистих речовин) має меншу які здатні повно та ефективно адсорбувати кількість макропор (більших за 500Å) порівняно з компоненти газової фази головного струменя (гранульованими) активованими вугіллями на сигаретного тютюнового диму з більшою фізичною основі деревини або кокосових горіхів. здатністю витримувати операції автоматизованого За варіантом, якому віддається перевага, таке виготовлення фільтрувальних мундштуків та без кулясте вугілля виготовляється таким чином, щоб потреби у додатковій активуючій обробці та отримати розподілення розмірів пор переважно у пов'язаних з нею витратах. діапазоні мікропор або малих мезопор (діаметром Дальшою метою цього винаходу є 50Å або менших) зі значно меншою кількістю пор у вдосконалення процесу автоматизованого діапазоні макропор (500Å або більших), та з виготовлення фільтрувальних мундштуків, що рештою пор, розміри яких лежать у діапазоні між містять вугілля. ними. Дальшою метою даного винаходу є Кулясте вугілля може також бути виконане з забезпечити більш повне та рівномірне можливістю введення ароматизаторів таким заповнення порожнин у процесі виготовлення чином, що вони можуть виділятися до головного фільтрів типу "пробка-проміжок-пробка". струменя диму. Дальшою метою цього винаходу є Ознаки новизни та переваги цього винаходу на позбавитися (зменшити) розсипання та рикошет додаток до вже згаданих стануть зрозумілими для матеріалу у процесі виготовлення фільтрувальних пересічних спеціалістів з наведеного далі мундштуків таким чином, щоб зменшити випадки детального опису з прикладеними кресленнями, забруднення готових виробів або утворення пилу з на яких однакові позиції відповідають однаковим необхідністю чищення обладнання для частинам, і на яких: виробництва фільтрувальних мундштуків. Фіг.1 являє собою вид збоку сигарети, що має Зазначені та інші цілі досягаються за тютюновий стрижень та багатокомпонентний допомогою цього винаходу, в якому фільтр фільтр згідно з цим винаходом; на виді зроблено тютюнового виробу складається з кульок місцевий розріз для ілюстрації внутрішніх деталей; активованого вугілля однорідної сферичної форми Фіг.2 являє собою вид збоку, подібний до Фіг.1, та за варіантом, якому віддається перевага, але на ньому показано порожнину, заповнену попередньо визначеного діаметра, діапазону сферичним кулястим вугіллям двох різних розподілення розмірів пор та рівня активізації. розмірів; Предметом цього винаходу є сигаретний фільтр, Фіг.3 являє собою поперечний розріз одної що містить вугілля, який забезпечує однорідність сферичної кульки, що може містити також ядро та утворення виробу, однорідність характеристик поверхневий шар ароматизатора; виробу, простоту досягнення однорідності того й Фіг.4 являє собою збільшений вид частини іншого, а також вдосконалені абсолютні розрізу порожнини фільтра, заповненої характеристики. сферичним кулястим вугіллям, де зображено У здійсненні, якому віддається перевага, точковий контакт між кульками; пропонується фільтр типу "пробка-проміжокФіг.5 являє собою вид збоку іншого варіанта пробка", порожнина якого заповнюється кулястим здійснення цього винаходу, що має тютюновий вугіллям однорідної сферичної форми та за стрижень та багатокомпонентний фільтр; на виді варіантом, якому віддається перевага, приблизно зроблено місцевий розріз для ілюстрації одного розміру, за варіантом, якому віддається внутрішніх деталей; перевага, у діапазоні 0,2-0,7мм у діаметрі, за Фіг.6 являє собою вид збоку іншого варіанта варіантом, якому віддається більша перевага, у здійснення цього винаходу, що має тютюновий діапазоні 0,2-0,4мм, точно або приблизно 0,35мм. стрижень та багатокомпонентний фільтр; на виді При таких розмірах досягається достатнє та зроблено місцевий розріз для ілюстрації ефективне видалення газової фази при рівнях внутрішніх деталей; активації від середніх до низьких, що становлять Фіг.7 являє собою графік процента порядку 1600м2/г чи менше (за вимірами методом пропускання 1,3-бутадієну за затяжку для БЕТ Брунауера, Емета і Теллера). Відповідно декількох різних розмірів кулястого вугілля; міцність або твердість вугільних кульок Фіг.8 являє собою графік процента зберігається такою, щоб поліпшити їх опір до пропускання 1,3-бутадієну за затяжку для різних розтріскування та утворення небажаного пилу під видів PICA та кулястого вугілля, а також час автоматизованого виробництва пропускання 1,3-бутадієну з контрольної фільтрувальних мундштуків. стандартної сигарети 1R4F; та Підтримання розміру кульки точно або приблизно попередньо заданого діаметра сприяє 9 81109 10 інші фільтрувальні компоненти видалять більшість Фіг.9 являє собою стовпчасту діаграму, що з компонентів газової фази, що підлягають показує вплив вугілля та неадсорбувальних видаленню. В іншому варіанті здійснення такий домішок на процент пропускання 1,3-бутадієну. фільтрувальний компонент може бути подібним Варіант здійснення цього винаходу, якому такому, що зображений на Фіг.1, з додатковою віддається перевага і який зображено на Фіг.1, порожниною нижче за ходом диму, яку заповнено являє собою сигарету 10, що складається з ароматизованим кулястим матеріалом. тютюнового стрижня 12 та багатокомпонентного Намагання забезпечити одноточковий контакт фільтра 14, приєднаного до стрижня обідковим між сферичними кульками вугілля 24 мінімізує папером 16. Фільтр 14 виконаний у вигляді тертя між кульками та дозволяє їм швидко текти конструкції "пробка-проміжок-пробка" з протягом виробничого процесу подібно рідині так, рознесеними одна від одної ацетатцелюлозними що відбувається самоорганізація у щільно пробками 18, 20 та порожниною 22 між ними, яку укладену масу всередині порожнини 22 фільтра. заповнено кулястим вугіллям 24 сферичної Така вільна плинність дає можливість швидко і форми. Також у обсяг цього винаходу входять і ефективно заповнювати порожнину 22 з інші конфігурації фільтрів, що мають порожнину, невеликим або майже без марного розсипання заповнену сферичним кулястим адсорбувальним вугільних кульок. матеріалом. Згаданим вугільним матеріалам може бути Сферичний кулястий вугільний матеріал 24 надана куляста форма відомими способами. Крім складається з окремих кульок за варіантом, якому того, якщо сферичним кулястим вугільним віддається перевага, однакового попередньо матеріалом обирається активоване вугілля, визначеного діаметра, які мають переважну можуть використовуватися види вугілля, що тенденцію контактувати одна з одною в одній точці описані у [патентах США №4,917,835, №5,456,868 контакту, коли з них виконується набивка в та №6,033,506], а також інші відомі вугільні порожнині сигаретного фільтра типу "пробкакомпозиції. Розкриття цих патентів включено сюди проміжок-пробка". Такий одноточковий контакт шляхом посилання. Кулясте вугілля однакової і призводить до утворення набивки з вугільного правильної сферичної форми можна придбати у матеріалу з мінімальним каналоутворенням, або фірм Kureha Chemical Industry Co., Ltd (Японія) або наскрізним "коротким замиканням" шляху Mast Carbon Ltd, Henley Park, Guilford GU3 2AF тютюнового диму, що проходить через порожнину (Велика Британія). 22. Відповідно досягається максимальний контакт Як вже зазначалося, сферичний кулястий між газовою фазою сигаретного диму та вугільною вугільний матеріал 24 одразу ущільнюється у поверхнею кульок для максимально ефективної щільно укладену масу з мінімальним утворенням адсорбції потрібних компонентів газової фази. каналів, що інакше можуть знизити ефективність Порожнина фільтра 22 за варіантом, якому фільтрувальної набивки всередині порожнини 22 віддається перевага, заповнюється сферичними фільтра. Це являє собою безпосередній результат кульками вугілля одного розміру, або ж за точкового контакту між гладкою поверхнею кульок альтернативним варіантом містить кульки, що матеріалу. Така рівномірна щільність укладки мають два різні розміри - один більший за інший. сприяє зменшенню відхилень між фільтрами, що Кульки меншого розміру рівномірно розміщуються виробляються, а також зменшенню відхилень між між більшими кульками, як показано на Фіг.2. їх загальними характеристиками. На відміну від Зокрема, Фіг.2 являє собою вид збоку, подібний до гранульованих набивок, які часто вкладаються з Фіг.1, але на ньому показано порожнину 22 утворенням обхідних каналів або інших порожніх фільтра, заповнену сумішшю великих кульок 26 та просторів, порожнина 22 фільтра практично менших кульок 28, рівномірно розміщених між повністю заповнюється сферичним кулястим більшими гранулами. Ці два розміри кульок вугільним матеріалом протягом процесу можуть бути підібрані математично для виробництва без суттєвого ущільнення після забезпечення максимального заповнення нього. порожнини 22, таким чином мінімізуючи обхідне На Фіг.5 зображено інший варіант здійснення каналоутворення на зовнішніх краях порожнини. цього винаходу, якому віддається перевага. Він При підбиранні максимального діаметра являє собою сигарету 10А, що складається зі використовуваних гранул береться до уваги стрижня з матеріалу 12 для паління, такого як діаметр циліндричної порожнини 22 фільтра, а нарізаний тютюн, та багатокомпонентного фільтра оптимальні характеристики досягаються при 14, приєднаного до стрижня 12 обідковим папером використовуванні кульок, що мають діаметр в 16. При припалюванні сигарети 10А головний діапазоні від 1/10 до 1/40 діаметра порожнини. струмінь диму утворюється у тютюновому стрижні Коли менші кульки 28 використовуються разом з 12 та втягується через згаданий тютюновий більшими кульками 26, то менші кульки звичайно стрижень та фільтр 14. мають діаметр приблизно 22% від більших кульок. В даному описі відносні позиції секцій фільтра Математичне співвідношення, якому віддається та інших елементів "верхній за ходом диму" та æ3ö "нижній за ходом диму" вказуються відносно ç ÷ -1 2 напрямку головного струменя диму під час для радіуса менших перевага, становить è ø затяжки з тютюнового стрижня 12 через кульок 28 від радіуса більших кульок 26. багатокомпонентний фільтр 14. Дальшою альтернативою може також бути За варіантом, якому віддається перевага, запровадження кулястого матеріалу для внесення фільтр 14 має першу верхню за ходом диму секцію ароматизаторів до струменя диму після того, як 11 81109 12 50, що містить вугільний матеріал, а також нитками 62, що містять ароматизатор. Коли кінцевий компонент 52 з боку, що вставляється в головний струмінь диму просмоктується через рот (мундштук). В такому варіанті здійснення центральний фільтрувальний компонент 54 та секція 50, що містить вугільний матеріал, має вздовж нитки 62, ароматизатори випускаються до фільтрувальну частину типу "пробка-проміжокголовного струменя диму. Заготовки фільтрів з пробка", що складається з центрального ароматизованими нитками можна придбати у фільтрувального компонента 54, кінцевого фірми American Filtrona Company, 8410 Jefferson компонента 56, прилеглого до тютюну, Davis Highway, Richmond, Virginia 23237-1341, а рознесеного відносно цього центрального відповідну конструкцію центрального фільтрувального компонента 54 таким чином, що фільтрувального компонента 54 описано в [патенті визначається порожнина 58 між ними, заповнена США №4,281,671, який включено сюди шляхом сферичним кулястим вугільним матеріалом 24, посилання у всій повноті для усіх корисних таким як активоване кулясте вугілля. Кінцевий застосувань]. компонент 56, прилеглий до тютюну, За варіантом, якому віддається перевага, один розташовується безпосередньо біля тютюнового чи більше розташованих по колу рядів стрижня 12 та за варіантом, якому віддається перфораційних отворів 64 виконуються у перевага, включає в себе пробку з обідковому папері 16 в зоні вздовж центрального ацетатцелюлозного джгута, що має низький опір компонента 54 та нижче за ходом диму від просмоктуванню ("RTD"). набивки ароматизованим кулястим вугіллям 20, за Як вже згадувалося, сферичний кулястий варіантом, якому віддається перевага, у верхній за вугільний матеріал 24 складається з окремих ходом диму кінцевій частині центрального кульок, що контактують одна з одною у одній точці. компонента 54, прилеглій до набивки 24. Таке Такий одноточковий контакт призводить до розташування, якому віддається перевага, утворення набивки з вугільного матеріалу з максимізує відстань між кінцем 66 сигарети, що мінімальним каналоутворенням, або наскрізним вставляється в рот, та перфораційними отворами "коротким замиканням" шляху тютюнового диму, 64, що має за варіантом, якому віддається що проходить через порожнину 58. Відповідно перевага, щонайменше 12мм (міліметрів) або досягається максимальний контакт між газовою більше. Таким чином губи курця не затуляють фазою сигаретного диму та вугільною поверхнею перфораційних отворів 64. За варіантом, якому кульок для максимально ефективної адсорбції віддається перевага, рівень вентиляції потрібних компонентів газової фази. знаходиться в діапазоні 40-60%, за варіантом, Крім того, як вже зазначалося, згаданим якому віддається більша перевага, приблизно 45вугільним матеріалам може бути надана куляста 55% для сигарети FTC з 6мг смолистих речовин. форма відомими способами. Якщо сферичним Набивка з кулястого вугілля може містити кулястим вугільним матеріалом обирається щонайменше від 70мг до 120мг (міліграмів) або активоване вугілля, то можуть використовуватися більше вугілля у повністю набитому стані, або від вугільні матеріали, що описані у [патентах США 160мг до 180мг або більше кулястого вугілля у №4,917,835, №5,456,868 та №6,033,506], а також стані набивки 85% або більше у порожнині 58. інші відомі вугільні композиції. Розкриття цих Наприклад, довжина тютюнового стрижня 12 патентів включено сюди шляхом посилання у всій становить за варіантом, якому віддається їхній повноті для усіх корисних застосувань. перевага, 49мм, а довжина багатокомпонентного Кінцевий компонент 52 з боку, що фільтра 14 становить за варіантом, якому вставляється в рот виконується за варіантом, віддається перевага, 34мм. Довжина чотирьох якому віддається перевага, у вигляді пробки з фільтрувальних компонентів сигарети 10А така: ацетатцелюлози або ж з іншого волокнистого чи кінцевий компонент 56, прилеглий до тютюну, за ребристого матеріалу з помірною або низькою варіантом, якому віддається перевага, 6мм; затримувальною здатністю щодо сипких речовин. довжина набивки 24 з кулястого вугілля за За варіантом, якому віддається перевага, ця варіантом, якому віддається перевага, 12мм для затримувальна здатність щодо сипких речовин є набивки вугіллям 180мг; центральний компонент низькою, з денье та загальним сумарним денье, за варіантом, якому віддається перевага, 8мм; а що обирається таким чином, щоб досягнути також кінцевий компонент 52, що вставляється в загальний потрібний опір просмоктуванню рот, за варіантом, якому віддається перевага, 8мм. багатокомпонентного фільтра 14. Тютюновий стрижень 12 може бути загорнутий За варіантом, якому віддається перевага, у звичайну сигаретну обгортку, а також для цього щонайменше частина, якщо не вся вугільна може бути застосований папір зі стрічками. набивка 24, містить ароматизатори або просочена Сигаретний папір зі стрічками має рознесені одна ароматизатором. від одної суцільні целюлозні стрічки 68, що 3 Фіг.5 видно, що центральний оточують готовий тютюновий стрижень сигарети фільтрувальний компонент 54 в 10 для змінювання масової швидкості згоряння цієї багатокомпонентному фільтрі 14 за варіантом, сигарети так, щоб зменшити ризик підпалення якому віддається перевага, містить пробку 60 з матеріалу, на якому залишили тліючу сигарету волокнистого фільтрувального матеріалу, що за 10А. У [патентах США №5,263,999 та №5,997,691] варіантом, якому віддається перевага, являє описано сигаретний папір зі стрічками, і вони собою ацетатцелюлозний джгут із помірною або включені сюди у всій своїй повноті для усіх низькою затримувальною здатністю та опором корисних застосувань. просмоктуванню, разом з одною чи кількома 13 81109 14 На Фіг.6 зображено інший варіант здійснення, використання і не було потрісканим, що часто якому віддається перевага. У ньому застосовано відбувається у випадку гранульованого вугілля. модифіковану сигарету 10В з такими самими Іншим аспектом цього винаходу є поліпшений секціями фільтра, що й у сигарети 10А, зображеної смак сигарети, що містить у фільтрі кулясте на Фіг.5, однак з деякою різницею у взаємному вугілля замість гранульованого. Як більш повно розташуванні цих секцій. Тому для позначення пояснюється нижче, було виявлено, що за шкалою аналогічних частин застосовані аналогічні переваги від 1 до 7 балів американські курці позначення. В сигареті 10В нитковий елемент 62, оцінювали рівень переваги контрольної сигарети що виділяє ароматизатор, розташований у без вугілля на найвищому рівні (згідно з кінцевому компоненті 52, що вставляється в рот з перевагою, яку вони віддавали безвугільним кінця сигарети 10В, що вставляється в рот, нижче фільтрам). Ті самі курці оцінювали своє за ходом диму від набивки 24 з ароматизованого відношення до сигарети з гранульованим вугіллям кулястого вугілля та відділений від нього на нижчому рівні. Але коли вони палили сигарети центральним компонентом 54. В цьому варіанті того самого виду з кулястим вугіллям, рівень їхньої здійснення на ароматизовану нитку 62 може бути переваги зростав до рівня, що був проміжним нанесений пластифікатор, такий як триацетин, серед двох інших оцінок. Такі результати свідчать щоб утримувати цю нитку на місці всередині про значне зростання рівня уподобання виробів із компонента 52 та запобігти таким чином кулястим вугіллям у порівнянні з виробами, що витягування цієї нитки з фільтра під час паління. У містять гранульоване вугілля. альтернативному варіанті з тією самою метою Стосовно активованого кулястого вугілля ароматизована нитка 62 може заплітатися до виявлено, що значна частина розподілення його нього. Аналогічно як і у варіанті здійснення, розміру пор припадає на діапазон мікропор та зображеному на Фіг.5, забезпечується вентиляція мезопор (менше за 50Å) з відносно малою долею 64 у зоні вздовж центрального фільтрувального розподілення у діапазоні макропор - більше за компонента 54, прилеглого до набивки 24 з 500Å. Не бажаючи зв'язувати себе далі теорією, ароматизованого кулястого вугілля та зазначимо, що вважається: при меншій кількості розташованого нижче за ходом диму від неї. макропор кулясте вугілля має меншу тенденцію до Активований кулястий вугільний матеріал для затримання смолистих речовин з головного застосування у описаних вище сигаретних струменя диму, замість чого дозволяє фільтрах може вироблятися за допомогою ароматичним складовим диму проходити через багатьох відомих технологічних процесів набивку з вугільних кульок. На відміну від цього, виготовлення кульок, таких як, наприклад, описані гранульоване (PICA) вугілля має більшу частину у [патентах США №3,909,449 та №4,045,368, а розподілення розмірів пор у діапазоні макропор також у патенті Великої Британії 1,383,085, що (діапазон розмірів більше за 500Å), що зумовлює включені сюди шляхом посилання для усіх тенденцію затримувати частинки більших розмірів, корисних застосувань]. У багатьох прикладах що містять смолисті речовини та ароматизатори. вихідний матеріал містить смолисті речовини чи Крім того, гранульоване вугілля виробляється пек після обробки нафтопродуктів та вугілля. з органічних матеріалів, таких як шкаралупа Загалом є задовільною будь-яка речовина, що кокосових та інших горіхів або деревина. Тобто може розплавлятися та містить потрібний вважається, що їх натуральне походження вугільний матеріал (або ж його попередники), якщо призводить до значно більшої кількості попелу та вона може утворювати суспензію у рідині з присутності різних металів та інших матеріалів і утворенням сферичних частинок та їх твердінням і забруднень, яких немає у кулястому вугіллі. Цей подальшим коксуванням та активацією. аспект також вважається обставиною, що Робота машини з кулястим вугіллям має призводить до кращого суб'єктивного враження значні переваги над більш традиційним щодо кулястого вугілля у порівнянні з подрібненим або гранульованим вугіллям (таким гранульованим вугіллям. гранульованим вугіллям, яке виробляється та Існують три головні обставини стосовно продається фірмою PICA USA Inc., 432 McCormick оброблюваності на машинах та вибору вугільного Boulevard, Columbus, Ohio 43213-1585). матеріалу для використання у сигаретних Виявилося, що машина, налаштована для фільтрах. Одною з цих обставин є тенденція виготовлення фільтрувальних мундштуків на машин для виробництва фільтрувальних дозування 180мг гранульованого вугілля до мундштуків як таких створювати пил під час порожнини розміром 12мм у сигаретному фільтрі виконання операцій технологічного процесу із середнім рівнем заповнення 86%, може без виробництва сигарет. Пил може продовжувати зміни параметрів налаштування машини та з тою являти собою труднощі у обробці таких виробів. самою кількістю вугілля і довжиною порожнини Іншою обставиною є витрати на виконання досягти середнього показника заповнення операцій термічної обробки під час активації кулястим вугіллям приблизно 91% по об'єму за вугілля. Чим більше випалення, тим більша маса умови підтримання задовільної робочої швидкості, вихідного матеріалу витрачається даремно. Крім наприклад, 1500 заготовок фільтрів на хвилину. того, при більших рівнях активації в результаті Крім того, виявилося, що робота машини з втрати маси та густини вугілля воно стає більш кулястим вугіллям супроводжувалася значно крихким. До того ж існують обмеження на те меншим виділенням пилу, а зібране розсипане наскільки короткою довжину порожнини можна вугілля було придатним до повторного зробити та заповнити при виконанні операцій виготовлення фільтрувальних мундштуків типу 15 81109 16 "пробка-проміжок-пробка". У сучасних машин для усіх восьми затяжок з неї, незважаючи на відносно виготовлення фільтрувальних мундштуків малі величини площа поверхні-маса. перевага віддається довжині порожнини Рівень поверхневої активності кулястого приблизно 4-6мм. Порожнини довжиною менше за матеріалу на Фіг.7 знаходиться у діапазоні 10004мм викликають труднощі у виробництві та їм 1600м2/г БЕТ, за варіантом, якому віддається перевага не віддається. перевага, 1100-1300м2/г БЕТ. Слід зазначити, що На ефективність затримання газової фази результат, що показується лінією 104, являє впливає розмір частинки та діаметр кульки: менші собою майже повне затримання 1,3-бутадієну, а гранули виявляють більшу ефективність. Крім лінія 102 показує значне (близько 90%) зниження того, взагалі чим більше вугілля активоване, тим кількості 1,3-бутадієну. більше він ефективний щодо затримання газової Фіг.8 являє собою графік процента фази. Однак оброблюваність на машині (фактор пропускання 1,3-бутадієну за затяжку через кінець утворення пилу) та витрат на активаційну обробку сигарети, що вставляється в рот, для різних є міркуваннями з протилежного боку щодо того, діаметрів кулястого вугілля: 75мг вугільних кульок який рівень активації є потрібним. Баланс діаметром 0,35мм у довжині порожнини 2,5мм досягається зменшенням діаметра кульки до (крива 108 на Фіг.8), 48мг гранульованого (PICA) діапазону, якому віддається перевага, - приблизно вугілля 40´60меш у довжині порожнини 2,5мм від 0,2мм до 0,7мм, за варіантом, якому віддається (крива 110), 46мг гранульованого (PICA) вугілля більша перевага, 0,2-0,4мм, за рівня активації, що 20´50меш у довжині порожнини 2,5мм (крива 112), відповідає питомій поверхні в діапазоні 1000180мг гранульованого (PICA) вугілля 20´50меш у 1600м2/г БЕТ (вимірюваній за методом Брунауера, довжині порожнини 12мм (крива 114), а також Емета і Теллера, далі "м2/г БЕТ"), за варіантом, стандартної контрольної сигарети 1R4F (крива якому віддається більша перевага, в діапазоні 116). 1100-1300м2/г БЕТ. Однак дуже малі кульки мають При порівнянні Фіг.7 та Фіг.8 видно, що тенденцію настільки щільно вкладатися до гранульоване вугілля 40´60меш з дозуванням порожнини фільтра, що це викликає занадто 48мг до порожнини 2,5мм (крива 110 на Фіг.8) велике падіння тиску через цю порожнину до показує в основному ті самі результати, що й такого рівня, який може виявитися небажаним. В кулясте вугілля діаметром 0,35мм (крива 108 на деяких застосуваннях, таких як варіанти Фіг.7). Однак відомо, що PICA вугілля 40´60меш здійснення, яким віддається перевага, бажано надзвичайно важке у поводженні при роботі на уникати надмірних падінь тиску. Відповідно машині для виготовлення фільтрувальних розміром сферичної кульки, якому віддається мундштуків (значне утворення пилу, що впливає більша перевага, є діаметр приблизно 0,35мм. на параметри). Напроти, кулясте вугілля Діапазони розмірів, яким віддається перевага, діаметром 0,35мм при дозуванні 75мг показало також сприяють належній та чистій роботі машин добрі властивості у поводженні з ними без для виготовлення фільтрувальних мундштуків. значного утворення пилу при роботі машини як Чим меншою є вугільна кулька, тим більш завдяки добрим загальним характеристикам щільно вкладаються ці кульки. Це підвищує текучості кулястого вугілля, так і його більшої падіння тиску. Відповідно тенденція до завжди густини та твердості (що спостерігається при малого діаметра кульки для підвищення низьких та помірних рівнях активації). Відповідно ефективності затримання газової фази входить у кулясте вугілля досягає тих самих характеристик, протиріччя з необхідністю зоставатися у що й супертонкодисперсне гранульоване вугілля попередньо визначених межах щодо падіння тиску (PICA), проте з розмірами, що дозволяють зручне через фільтр, тобто в межах побажань курців поводження з ним при роботі на обладнанні для відносно опору просмоктуванню при палінні виробництва сигарет. Це є його значною сигарети. перевагою. Фіг.7 являє собою графік процента Взагалі вугільні кульки є більш густим та пропускання 1,3-бутадієну за затяжку через кінець твердим матеріалом, ніж подрібнене вугілля PICA. сигарети, що вставляється в рот, для різних Відповідно утворення пилу під час виробництва та розмірів (діаметрів) вугільних кульок. Використані виконання інших операцій з сигаретними кулясті вугільні матеріали становлять 75мг фільтрами, що містять кулясте вугілля, є меншим, активованого кулястого вугілля діаметром 0,7мм у а заповнення порожнин є більш рівномірним та довжині набивки 2,7мм (крива 100 на Фіг.7), 75мг повним, ніж для гранульованого вугілля. активованого кулястого вугілля діаметром 0,5мм у При використанні кулястого вугілля діаметра довжині набивки 2,6мм (крива 102) та 75мг 0,35мм та дозуванням 75мг при заповненому стані активованого кулястого вугілля діаметром 0,35мм досягається відмінна ефективність затримання у довжині набивки 2,5мм (крива 104). Усі газової фази, як показано лінією 104 на Фіг.7. порожнини мали стан повної набивки. Однак при довжині окружності стандартної 3 Фіг.7 видно, що в меншого діаметра кульки сигарети (24мм) така доза повністю заповнює поліпшуються характеристики щодо затримання порожнину довжиною 2,5мм, що важко виконати у 1,3-бутадієну, а також він зберігає ефективність на виробництві. Відповідно перевагу може бути протязі усіх затяжок. Зокрема виявилося, що 75мг віддано використанню активованого кулястого кульок фірми Kureha Chemical Industry Co., Ltd. вугілля іншого виду з подібним або бажано тим (Японія) при діаметрі 0,35мм із повністю самим розміром кульок, однак з меншим або заповненою порожниною довжиною 2,5мм усуває відсутнім активуванням для економії коштів та практично увесь 1,3-бутадієн із сигарети на протязі поліпшення оброблюваності на машинах. 17 81109 18 Експерименти по змішуванню 75мг кулястого через кінець, що вставляється в рот, в сигарети, вугілля зі скляними кульками в об'ємній пропорції що відповідає стовпчикові 126 після восьми 1/3 кулястого вугілля та 2/3 кулястого скла затяжок. Подібні ж результати досягаються в показали практично ті самі характеристики щодо сигарет, що відповідають стовпчикам 128 та 130, затримання газової фази, що й для того самого де порожнини фільтрів також заповнені 75мг дозування 75мг як такого. Відповідно перевагу кульок активованого вугілля діаметром 0,35мм, може бути віддано змішуванню 75мг активованого але у суміші з неадсорбувальними домішками. кулястого вугілля з додатковими кульками Сигарета, що відповідає стовпчикові 128, містить неактивованого вугілля, що за варіантом, якому 190мг скляних кульок, перемішаних з вугільними віддається перевага, має той самий діаметр та кульками, а сигарета, що відповідає стовпчикові достатню масу для заповнення порожнини 130, містить 380мг скляних кульок, перемішаних з довжиною 6мм, або ж з такою додатковою вугільними кульками. В кожному з прикладів кількістю, що може знадобитися для заповнення загальний процент пропускання 1,3-бутадієну порожнини, що традиційно використовується через кінець сигарети, що вставляється в рот, даним виробником сигарет. Така комбінація кульок після восьми затяжок становить близько 2%. У активованого та неактивованого вугілля дає такі підсумку ті фільтри, що містять кульки самі результати з меншими витратами, тому що активованого вугілля в суміші з нема потреби повністю заповнювати порожнину неадсорбувальними наповнювачами, показують більш дорогими кульками активованого вугілля. приблизно ті самі результати, що й фільтри з Дальшою перевагою такого винаходу є те, що еквівалентною вагою кульок активованого вугілля виробники сигарет можуть заздалегідь обирати у незмішаному стані. розмір порожнини для свого ряду марок сигарет та Наведена нижче таблиця 1 показує мають вільний вибір кількості вугілля для розподілення розмірів пор для таких активованих заповнення різноманітних частин або об'ємів, вугільних матеріалів: вугілля PICA 20´50меш на заповнюючи будь-який об'єм, що залишається у дюйм та 40´60меш на дюйм, а також кулястих заздалегідь вибраній порожнині, неактивованим вугільних матеріалів, що мають діаметри 0,7мм, (або ж активованим до меншого ступеня) кулястим 0,5мм та 0,35мм з двох різних партій. матеріалом, кулястим матеріалом, що містить ароматизатори, або іншим відповідним наповнювачем. Якщо смаки курців змінюються, або у відповідь на інші обставини пропорція активованого кулястого вугілля всередині фільтра може бути змінена без труднощів, таких як необхідність змінювати розмір порожнини в загальній конструкції сигарети або зміни в розмірах та налаштуваннях обладнання для виробництва фільтрів та сигарет. Це є значною перевагою у організації операцій виробництва сигарет. Фіг.9 являє собою стовпчасту діаграму, що показує відносно схожий вплив на процент пропускання 1,3-бутадієну для фільтрів тільки з кулястим вугіллям, а також тих, де з кулястими гранулами кулясте вугілля змішано з неадсорбувальними наповнювачами. Стовпчик * DFT - функціональна теорія густини, що є статистичною 120 на Фіг.9 відповідає стандартній контрольній теорією, яка базується на молекулярній основі, що припускає сигареті 1R4F і показує, що через кінець сигарети, адсорбції з мікроскопічними властивостями даної системи [Див. що вставляється в рот, протягом процесу паління Orr, Analytical Methods in Fine Particle Technology, Microm після восьми затяжок пропускається близько 86% Corporation, Norcross, GA, 1977, стор.81]. 1,3-бутадієну. Стовпчики 122 та 124 відповідають конструкції сигарети, що є подібною до зображеної Вугілля PICA має об'ємну густину приблизно на Фіг.5, однак з ацетатцелюлозою без вугілля 0,37г/см3, тоді як активоване кулясте вугілля з (стовпчик 122), а також 380мг скляних кульок без вугілля, якому віддається перевага, мають об'ємну вугілля (стовпчик 124). Після близько восьми густину більше ніж 0,5г/см3, за варіантом, якому затяжок загальний процент пропускання 1,3віддається більша перевага, у діапазоні 0,55бутадієну через кінець, що вставляється в рот, в 0,6г/см3. обох цих сигаретах є високим, приблизно 91% для Слід усвідомлювати, що активовані кулясті стовпчика 122 та 82% для стовпчика 124. вугілля з прикладів здійснень, яким віддається Стовпчики 126, 128 та 130 відповідають перевага, можуть змішуватися, комбінуватися та конструкціям сигарети, що є подібними до поєднуватися у інші способи з іншими зображеної на Фіг.5, однак у кожному з цих адсорбентами, такими як цеоліти, молекулярні прикладів порожнину фільтра заповнено різними сита, композитні матеріали або шаруваті матеріалами. Сигарета, що відповідає стовпчикові матеріали, глини, глиноземи, інші окисли металів, 126, має порожнину, яку заповнено 75мг кульок силікати та фосфати металів, силікагелі та активованого вугілля діаметром 0,35мм. Приблизно тільки 1% 1,3-бутадієну проходить 19 81109 модифіковані силікагелі, такі як кульки 3амінопропілсилілового (APS) силікагелю. Наведена нижче таблиця 2 показує у порівнянні зі стандартною контрольною сигаретою 1R4F загальний процент пропускання складників зазначеної газової фази для конструкцій сигаретних фільтрів із порожниною, показаною на Фіг.5, яку заповнено зазначеними матеріалами. За варіантом, якому віддається перевага, ароматизатор додається до кулястого вугілля розбризкуванням ароматизатора на партією активованого вугілля у перемішувальному (галтувальному) барабані, або ж у киплячому псевдозрідженому шарові з азотом як зріджувальною речовиною, де ароматизатор може розбризкуватися на вугілля, що знаходиться у цьому шарові. В межах цього винаходу є також нанесення ароматизатора на інші фільтрувальні компоненти, або на набивку з вугільних кульок, розміщену окремо, або ж на будь-який зі згаданих елементів із додаванням ароматизаторів, що виконується на одну чи кілька обгорток фільтра та/або обідковий папір. Для спеціаліста в цій галузі зрозуміло, що даний винахід може втілюватися у практику у варіантах здійснення, що відрізняються від описаних, які наведені з ілюстративною метою та ні в якому разі не для обмеження винаходу. Наприклад, сигаретні фільтри можуть містити кулясте вугілля, розміщене всередині волокнистої маси, такої як ацетатцелюлозний джгут. Також факультативно кожна сферична кулька може мати ядро та поверхневий шар з ароматизатора. Обсяг прав за даним винаходом обмежується тільки наведеною нижче формулою винаходу. 20 21 81109 22