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选择性烟气过滤的分段式香烟过滤器

申请号 CN201280034210.1 申请日 2012-06-05 公开(公告)号 CN103648312B 公开(公告)日 2017-02-22
申请人 R·J·雷诺兹烟草公司; 发明人 A·D·塞巴斯蒂安; 斯蒂芬·本森·西尔斯; 安东尼·理查德·赫拉尔迪;
摘要 设置在吸烟制品中应用的过滤元件(120)的 过滤器 材料可以包括用 纤维 涂饰剂组合物涂布的纤维基材。纤维涂饰剂组合物可以进行配置,以选择性地与在使用吸烟制品期间抽吸通过过滤元件的主流烟气的至少一种目标组分相互作用,来从烟气中选择性地过滤目标组分。过滤元件可以包括多过滤器段。每个过滤器段可以包括具有涂饰剂组合物的过滤器材料,涂饰剂组合物进行配制以选择性地与不同目标组分相互作用。各种过滤器段可以进行组合和/或安排以选择性地过滤主流烟气,来实现期望的特征。每个过滤器段可以由相同的纤维基材形成。
权利要求

1.被设置为在吸烟制品中使用的过滤元件,过滤元件包括:
第一过滤器段,其包括第一纤维材料,所述第一纤维材料含有在第一纤维材料的纤维上的至少一种第一纤维涂饰剂组合物,该第一纤维涂饰剂组合物选择性地结合到并由此选择性地过滤主流气溶胶的至少一种第一目标蒸汽相组分;和
第二过滤器段,其包括第二纤维材料,所述第二纤维材料含有在第二纤维材料的纤维上的至少一种第二纤维涂饰剂组合物,该第二纤维涂饰剂组合物选择性地结合到并由此选择性地过滤主流气溶胶的至少一种第二目标蒸汽相组分,第二目标蒸汽相组分不同于所述至少一种第一目标蒸汽相组分;
其中至少所述第一纤维涂饰剂组合物、所述第二纤维涂饰剂组合物或者两者都包括抗静电剂、润滑剂、乳化剂和增稠剂中的一种或多种;并且
其中第一和第二过滤器段彼此以同心关系安排。
2.根据权利要求1所述的过滤元件,其中至少一种纤维涂饰剂组合物包括选自以下的化合物:具有至少一个伯基的阳离子聚合物,亲二烯体,聚合物二烯,寡聚物二烯,具有至少一个脂肪族烷官能团的聚合物,具有至少一个脂肪族烯官能团的聚合物,具有至少一个芳香官能团的聚合物,过渡金属,具有至少一个二硫代氨基甲酸盐官能团的聚合物,和它们的任何组合。
3.根据权利要求1所述的过滤元件,其中纤维材料是塑化醋酸纤维素丝束
4.根据权利要求1所述的过滤元件,其中纤维材料选自:淀粉花,羊毛,松,大麻,竹子,木棉,亚麻,聚乙烯醇,脂肪族聚酯,脂肪族聚氨酯,顺式-聚异戊二烯,顺式-聚丁二烯,多羟基链烷酸酯,聚酐,以及它们任何组合或共聚物。
5.根据权利要求4所述的过滤元件,其中脂肪族聚酯选自:聚乙醇酸,聚乳酸,多羟基丁酸酯,多羟基戊酸酯,聚已酸内酯,以及它们任何组合或共聚物。
6.根据权利要求1所述的过滤元件,其中至少一种目标蒸汽相组分选自胺、二烯、酚、羰基化合物、醇、离子化合物、羟基苯、非极性、氮化物、和其任何组合。
7.根据权利要求1所述的过滤元件,其中第一过滤器段的纤维材料与第二过滤器段的纤维材料相同。
8.根据权利要求1所述的过滤元件,其中第一和第二过滤器段的纤维材料包括塑化醋酸纤维素丝束。
9.吸烟制品,其包括权利要求1的过滤元件。
10.制造设置在吸烟制品中使用的过滤元件的方法,所述方法包括:
选择至少一种第一涂饰剂组合物,其选择性结合到并由此选择性地过滤主流气溶胶的至少一种第一目标蒸汽相组分;
施加所述至少一种第一涂饰剂组合物到布置在第一过滤器段中的第一纤维材料;
选择至少一种第二涂饰剂组合物,其选择性结合到并由此选择性地过滤主流气溶胶的至少一种第二目标蒸汽相组分,第二目标蒸汽相组分不同于所述至少一种第一目标蒸汽相组分;和
施加所述至少一种第二涂饰剂组合物到布置在第二过滤器段中的第二纤维材料,其中至少所述第一纤维涂饰剂组合物、所述第二纤维涂饰剂组合物或者两者都包括抗静电剂、润滑剂、乳化剂和增稠剂中的一种或多种;并且
其中第一和第二过滤器段彼此以同心关系安排。
11.根据权利要求10所述的方法,其中至少一种纤维涂饰剂组合物通过辊、喷涂或其组合施加到纤维材料。
12.根据权利要求10所述的方法,其中至少一种纤维涂饰剂组合物在纤丝形成期间施加到纤维材料的单独的纤丝。
13.根据权利要求10所述的方法,其中至少一种纤维涂饰剂组合物包括选自以下的化合物:具有至少一个伯氨基的阳离子聚合物,亲二烯体,聚合物二烯,寡聚物二烯,具有至少一个脂肪族烷官能团的聚合物,具有至少一个脂肪族烯官能团的聚合物,具有至少一个芳香官能团的聚合物,过渡金属,具有至少一个二硫代氨基甲酸盐官能团的聚合物,和它们的任何组合。
14.根据权利要求10所述的方法,其中纤维素材料是塑化醋酸纤维素丝束。
15.根据权利要求10所述的方法,其中纤维素材料选自:淀粉,棉花,羊毛,雪松,大麻,竹子,木棉,亚麻,聚乙烯醇,脂肪族聚酯,脂肪族聚氨酯,顺式-聚异戊二烯,顺式-聚丁二烯,多羟基链烷酸酯,聚酐,以及它们任何组合或共聚物。
16.根据权利要求15所述的方法,其中脂肪族聚酯选自:聚乙醇酸,聚乳酸,多羟基丁酸酯,多羟基戊酸酯,聚已酸内酯,以及它们任何组合或共聚物。
17.根据权利要求15所述的方法,进一步包括用塑化醋酸纤维素涂布纤维材料。
18.根据权利要求10所述的方法,其中第一纤维材料与第二纤维材料相同。
19.根据权利要求10所述的方法,其中第一和第二纤维材料包括塑化醋酸纤维素丝束。
20.被设置为在吸烟制品的过滤元件中使用的过滤器材料,所述过滤材料包括:
在其纤维上包括至少一种第一纤维涂饰剂组合物的第一纤维材料,该第一纤维涂饰剂组合物选择性地结合到并由此选择性地减少主流气溶胶的至少一种第一目标蒸汽相组分的浓度;
在其纤维上包括至少一种第二纤维涂饰剂组合物的第二纤维材料,该第二纤维涂饰剂组合物选择性地结合到并由此选择性地减少主流气溶胶的至少一种第二目标蒸汽相组分的浓度,第二目标蒸汽相组分不同于所述至少一种第一目标蒸汽相组分;和其中至少所述第一纤维涂饰剂组合物、所述第二纤维涂饰剂组合物或者两者都包括抗静电剂、润滑剂、乳化剂和增稠剂中的一种或多种;并且
其中第一和第二过滤器段彼此以同心关系安排。
21.根据权利要求20所述的过滤器材料,其中至少一种纤维涂饰剂组合物包括选自以下的化合物:具有至少一个伯氨基的阳离子聚合物,亲二烯体,聚合物二烯,寡聚物二烯,具有至少一个脂肪族烷官能团的聚合物,具有至少一个脂肪族烯官能团的聚合物,具有至少一个芳香官能团的聚合物,过渡金属,具有至少一个二硫代氨基甲酸盐官能团的聚合物,和它们的任何组合。
22.根据权利要求20所述的过滤器材料,其中纤维材料是塑化醋酸纤维素丝束。
23.根据权利要求20所述的过滤器材料,其中纤维材料选自:淀粉,棉花,羊毛,雪松,大麻,竹子,木棉,亚麻,聚乙烯醇,脂肪族聚酯,脂肪族聚氨酯,顺式-聚异戊二烯,顺式-聚丁二烯,多羟基链烷酸酯,聚酐,以及它们任何组合或共聚物。
24.根据权利要求23所述的过滤器材料,其中纤维材料用塑化醋酸纤维素涂布。
25.根据权利要求20所述的过滤器材料,其中至少一种目标组分选自胺、酚、羰基化合物、醇、离子化合物和其任何组合。
26.吸烟制品,其包括权利要求20的过滤器材料。
27.根据权利要求1所述的过滤元件,其中所述第一和第二过滤器段通过物理屏障彼此分开。
28.根据权利要求1所述的过滤元件,其中所述第一和第二过滤器段通过开放的气隙彼此分开。
29.根据权利要求1所述的过滤元件,其中至少一种第一纤维涂饰剂组合物和至少一种第二纤维涂饰剂组合物分别被限制到所述第一和第二过滤器段。

说明书全文

选择性烟气过滤的分段式香烟过滤器

发明领域

[0001] 本发明涉及从烟草制成或衍生出的产品,或以其它方式掺入烟草、且用于人类消费的产品。更具体地,本发明涉及用于吸烟制品诸如香烟的分段型过滤器的组件和结构。

背景技术

[0002] 常见的吸烟制品,诸如如香烟,具有基本圆柱棒形结构,包括包装纸包裹的一包、一卷或一柱可抽吸材料,如碎烟草(例如,以切割填充物形式),因此形成所谓的“可抽吸棒(smokable rod)”或“烟草棒(tobacco rod)”。通常,香烟具有与烟草棒呈端对端关系排列的圆柱形过滤元件。通常,过滤元件包括塑化醋酸纤维丝束(tow),所述丝束被称为“滤棒成型纸(plug wrap)”的纸材包围。香烟可以并入具有多段的过滤元件,且那些段中的一个可以包括活性颗粒。例如,参见Veluz的美国专利号6,537,186;Coleman III等人的美国专利申请公开号2007/0056600;和Banerjea的PCT公开号WO 2006/064371;它们中的每一个通过引用并入本文。通常,所述过滤元件利用称为“接装纸(tipping paper)”的外围包装材料连接到烟草棒的一端。还需要对接装材料和成型纸打孔,以便用环境空气来稀释抽吸进的主流烟气。对香烟及其各部件的描述,参见Tobacco Production,Chemistry and Technology,Davis等人(编)(1999)和Borschke等人的美国专利号7,503,330,其通过引用并入本文。
[0003] 香烟由吸烟者通过点燃其一端和燃烧烟草棒进行使用。吸烟者然后通过在香烟的另一端(例如,过滤器端)抽吸接收主流烟气进入他/她的嘴中,直到烟草棒部分或完全地消耗,在此之后丢弃剩余的香烟部分。
[0004] 香烟棒的丢弃部分通常主要由过滤元件组成,虽然它可以包括大部分或所有的烟草棒。一般而言,香烟过滤器包括以两层纸包的溶剂交联的纤维束。第一层的纸,通常称为滤棒成型纸,保持纤维束以棒形式在一起,并且可以包括胶层以使纤维束固定到滤棒成型纸;第二层,通常称为接装纸,完全粘附于滤棒成型纸和将滤管贴到在香烟的烟草棒周围的包装材料。香烟过滤器可以在一些环境中慢慢降解或者分散。这通常归因于过滤器塞的设计的紧紧结合性质,其被设置成提供规定的过滤效果,但是当处理时,它可以使得大部分的过滤器与某些环境作用隔离。
[0005] 香烟过滤器制造中最常用的聚合物是醋酸纤维素,其具有约2.5醋酸基团/脱葡萄糖单元基团的醋酸取代度。在制造过程中,醋酸聚合物一般挤压为纤维素束,然后与一种或多种增塑剂(例如,三醋精,聚乙二醇,甘油)混合。醋酸纤维素丝束工艺例如在Crawford等人的美国专利号2,953,838和Crawford等人的美国专利号2,794,239中说明,它们通过引用并入本文。各种流体可以注射和分配到烟草烟雾过滤器的制造中使用的多纤丝纤维束丝。这些流体,它们可以单独地或者与液体或气体载体组合注射和分配到丝束中,可以是香料、丝束开花剂、润滑剂、定型溶液、涂饰剂组合物(finish composition)、增塑剂等等。这些流体目的是赋予流体处理的丝束期望的物理或香味特征。流体注射工艺例如在Rivers的美国专利号5,387,285中说明,其通过引用并入本文。
[0006] 形成过滤元件的醋酸纤维素纤维一般用纤维涂饰剂组合物涂布。这些组合物通常是包括多种组分的水基乳液。每种组分在纤维的加工过程中或在由纤维制成过滤器的随后应用中起到特定功能。纤维涂饰剂组合物的一般组分包括润滑油以减小摩擦,使得纤维可以在没有断裂、抗静电剂情况下进行加工以减少纤维上的静电积累,和乳化剂以抑制在加工过程中纤维配方中的相分离。其它辅助组分可以包括抗菌剂、亲水剂、或其它活性化合物。在纤维状丝束组装入过滤器备用材料后,可以施加增塑剂以软化纤维和使得纤维间结合能够形成,以硬化过滤器至期望的硬度/稠度。醋酸纤维素和增塑剂的表面化学可以供给吸烟者广泛期望和接受的烟香味。这可能部分地由于醋酸纤维素和增塑剂从烟草烟雾中减少天然存在的酚类化合物的熟知的能。某些其它过滤器设计/配方可以提供不同的烟香味。迄今为止,非醋酸纤维丝束过滤器还没有被普遍接受,也没有获得商业成功。
[0007] 高度期望提供吸烟者增强的吸烟经历,诸如可以通过提供包括具有特别设计特征的过滤元件的过滤嘴香烟。为了那个目的,将期望提供在香烟使用的过程中能够选择性过滤主流烟的各种成分的香烟过滤元件。可以期望地是配制在特定过滤段中使用的纤维涂饰剂组合物,以提供选择性蒸汽相混合物去除的期望的表面化学。可以期望地是提供包括多个过滤器段的过滤器元件,每段具有被配制的表面化学以选择性地与特定的蒸汽相化合物相互作用。

发明内容

[0008] 本发明的实施方式涉及吸烟制品,具体地涉及棒形的吸烟制品,诸如香烟。吸烟制品包括点燃端(即,上游端)和嘴端(即,下游端)。吸烟制品也包括在吸烟制品的嘴端布置的过滤元件,且所述过滤元件包括至少一个过滤器段。过滤元件可以被设置为具有至少两个过滤器段的多段的过滤元件。多过滤器段彼此可以以端对端关系进行安排。可选地,多过滤器段彼此可以以同心关系安排。每个过滤器段可以包括含有纤维状基材的过滤材料,基材包括涂饰剂组合物。涂饰剂组合物进行配制以与主流气溶胶(即,主流烟气)的至少一种目标成分选择性地相互作用,主流气溶胶由吸烟者通过过滤器元件抽吸。目标成分可以是蒸汽相化合物和/或微粒物质。不同的过滤器段可以包括不同的涂饰剂组合物,以选择性地与主流烟气的不同目标成分相互作用。不同过滤器段可以进行组合和/或安排以选择性地过滤主流烟气,来得到期望的特征。附图说明
[0009] 图是吸烟制品的实施方式。

具体实施方式

[0010] 参照附图描述实施方式。实施方式的各个元件的关系和功能通过参照以下详细描述可以更好地理解。然而,实施方式不是被限制于在附图中图解的那些。应该理解,附图没有必要是按比例的,并且在某些情况中,对于理解本发明的实施方式不是必要的细节可以省略,诸如,例如,常规的制造和装配。如在说明书权利要求中使用,单数形式一("a,""an,"和"the")包括复数指示物,除非在上下文中以其它方式清楚地指示。如本文使用,“纤维”意欲包括连续和非连续或短纤维(例如,包括单丝纤维、纤维/纤维丝束、编织纤维、纺成纤维、缠绕纤维、单组分纤维、双组分纤维、多组分纤维等等),并且任何类型纤维的提及应该被认为是一类的,除了本领域技术人员将认识到上下文是技术上限制于单一纤维类型的那些情况。
[0011] 如在图中示出,吸烟制品100可以具体化为香烟。香烟100可以包括在限制性包装材料106中包含的可抽吸填充材料的包或卷的大体为圆柱棒102。棒102通常称为“烟草棒”。烟草棒102的末端可以是敞开的,以暴露可抽吸填充材料。香烟100可以包括施加到包装材料106的带122(例如,包括成膜剂的印刷涂层,成膜剂诸如淀粉、乙基纤维素、或者海藻酸钠),并且带可以以与香烟的纵向轴垂直的方向围绕香烟棒。即,带122可以提供相对于香烟的纵向轴横向定向的区域。带122可以印刷在包装材料的内表面上(即,面对可抽吸填充材料),或者较少地优选地印刷在包装材料的外表面上。虽然香烟可以拥有具有一个带的包装材料,香烟也可以拥有具有数量为二、三或更多的进一步间隔的带的包装材料,这些带可以被设置成如果香烟不在有效使用中,抑制香烟的易着火性和/或能力以保持点着的。
[0012] 过滤元件120可以布置在烟草棒102的嘴端,和点火端118安置在另一端。过滤元件120可以以端对端关系与烟草棒102轴向对齐,和优选地紧靠烟草棒102。过滤器元件120可以具有大体圆柱的形状,并且其直径与烟草棒的直径基本相同。过滤元件120的近端和远端可以允许空气和烟气从其中通过。
[0013] 过滤元件120可以包括由滤棒成型纸126包围的过滤材料124(例如,淀粉基、聚丙乙烯或塑化的醋酸纤维素丝束)。过滤材料也可以具有聚集网(例如,聚丙烯网,聚酯网,或淀粉基网)的形式,其使用诸如在Pryor等人的美国专利号4,870,809中描述的那些的技术进行聚集。如果期望,过滤材料可以具有至少一个纵向延伸通过或部分通过其的管状毛细管、通道或凹槽(没有示出)。滤棒成型纸可以是包含碳质材料的纸。滤棒成型纸可以包围过滤元件120的全部长度。
[0014] 过滤元件120通过接装材料128连接到烟草棒102,接装材料128包围过滤元件120的整个长度和烟草棒102的邻近区域。接装材料128的内表面使用合适的粘合剂可以固定地固定到滤棒成型纸126的外表面和烟草棒的包装材料106的外表面。
[0015] 通或空气稀释的吸烟制品可以具有任选的空气稀释装置,诸如一系列的穿孔130,穿孔中的每一个贯穿接装材料128和滤棒成型纸126。任选的穿孔130,在图中示出,可以通过本领域技术人员熟知的各种技术生成,诸如激光穿孔技术。可选地,可以使用所谓离线空气稀释技术(例如,通过使用多孔的纸滤棒成型纸和预穿孔的接装纸)。对于空气稀释或通风的香烟,空气稀释或通风的量或程度可以变化。常常,空气稀释的香烟的空气稀释的量可以大于约10%,通常可以大于约20%,和有时大于40%。空气稀释香烟的空气稀释的上限可以是小于约80%,和常常小于约70%。如本文使用,术语“空气稀释率”是通过空气稀释装置抽吸的空气体积与抽吸通过香烟和离开香烟的末端嘴端部分的空气和烟气的总的体积的比例(表述为百分比)。
[0016] 在使用期间,吸烟者一般使用火柴或香烟打火机点燃香烟100的点燃端118,于是可抽吸材料102开始燃烧。香烟100的嘴端放置在吸烟者的嘴唇。通过燃烧可抽吸材料102生成的热解产物(例如,烟草气溶胶或烟气的成分)通过香烟100、通过过滤元件120抽入吸烟者的嘴中。在使用香烟100之后,过滤元件120和烟草棒102的任何残留部分可以被丢弃。
[0017] 代表性香烟100的尺寸可以变化。优选的香烟可以是具有约7.5mm的直径的棒形的(例如,外周为约20mm至约27mm,和常常约22.5mm至约25mm);和可以具有约70mm至约120mm的总长度,常常约80mm至约100mm。过滤元件30的长度可以变化。一般过滤元件可以具有约15mm至约40mm的总长度,常常约20mm至约35mm。对于一般双段过滤元件,下游或嘴端过滤器段常常可以具有约10mm至约20mm的长度;并且上游或烟草棒端过滤器段常常具有约10mm至约20mm的长度。
[0018] 可以使用各种类型的香烟组分——包括烟草类型、烟草掺合物(tobacco blends)、顶饰(top dressing)和套管材料——混合填充密度和烟草棒的纸包装材料的类型。例如,参见各种代表类型的香烟组件以及不同的香烟设计、格式、结构和特征,它们在以下说明:Johnson,Development of Cigarette Components to Meet Industry Needs,52ndT.S.R.C.(Sept.,1998);Jakob的美国专利号5,101,839;Arzonico的5,159,944;
Gentry的5,220,930和Kraker的6,779,530;Ashcraft等人的7,237,559;Fitzgerald等人的
7,234,471;和Thomas等人的7,565,818;和Nestor等人的美国专利公开号2005/0066986;
Coleman,III等人的2007/0056600;和Oglesby的2007/0246055,它们中的每一个通过引用并入本文。整个的可抽吸棒可以由可抽吸材料(例如,烟草切丝填料)和包围外包装材料的层组成。
[0019] 过滤器材料可以变化,和可以是可以应用于提供香烟的烟草烟气过滤器的任何材料的类型。可以使用传统的香烟过滤器材料,例如,醋酸纤维素丝束,聚集的醋酸纤维素网,聚丙烯丝束,聚集的醋酸纤维素网,聚集的纸,再造的烟草丝等等。可以提供合适的过滤器棒的一种过滤器材料是具有3旦尼尔/纤丝和40,000总旦尼尔的醋酸纤维素丝束。作为另一个实例,具有8旦尼尔/纤丝和40,000总旦尼尔的醋酸纤维素丝束可以提供合适的滤棒。作为另一个实例,具有3旦尼尔/纤丝和35,000总旦尼尔的醋酸纤维素丝束可以提供合适的滤棒。进一步地例如,参见过滤器材料的类型在以下说明:Neurath的美国专利号3,424,172;Cohen等人的4,81 1,745;Hill等人的4,925,602;Takegawa等人的5,225,277和Arzonico等人的5,271,419;它们中的每一个通过引用并入本文。
[0020] 通常,塑化剂诸如三醋精或聚乙二醇可以使用已知技术以传统的量施加到纤丝丝束。在一种实施方式中,过滤器材料的塑化剂成分可以包括按重量计1:1比例的三醋精和聚乙二醇。塑化剂的总量通常可以是按重量计约4%-约20%,优选地为按重量计约6%-约12%。在与构建过滤器元件相关的使用的其它合适材料对于香烟过滤器设计和制造领域技术人员将是非常明显的。例如,参见Rivers的5,387,285,其通过引用并入本文。
[0021] 纤丝丝束,诸如醋酸纤维素,可以使用常规的过滤器丝束加工装置诸如由Arjay Equipment Corp.,Winston-Salem,N.C提供、商业可得的E-60进行加工,如本领域技术人员所知,可以类似地使用其它类型的商业可得的丝束加工设备。
[0022] 在本文公开的过滤元件可以包括多个纵向延伸的过滤器段。每个过滤器段可以具有不同的性质,和可以包括能够过滤和/或吸附微粒物质和/或蒸汽相化合物的各种材料。典型地,本发明的过滤器元件可以包括1-6段,和常常可以包括2-4段。一个或多个的段可以包括一种或多种如本文讨论的生物可降解和/或其它方式可降解的成分,并可以用醋酸纤维素涂布。
[0023] 制造醋酸纤维过滤元件的方法一般可以从生成纤维素纤维开始。常规的醋酸纤维素形成的第一个步骤是酯化纤维素材料。纤维素是脱水葡萄糖的重复单元形成的聚合物。每个单体单元具有可用于酯取代(例如,醋酸酯取代)的三个羟基。醋酸酯可以通过将醋酸与酸酐反应形成。为了生成醋酸纤维素,酸酐是醋酸酐。来自于木材或花纤维的纤维素纸浆一般可以与醋酸酐和醋酸在酸催化剂诸如硫酸存在下混合。纤维素的酯化过程可以导致使得可用羟基基本完全转化为酯基(例如,约2.9酯基/脱水葡萄糖单元的平均数)。在酯化之后,聚合物一般可以水解下降到约2-约2.5酯基/无水葡萄糖单元的取代度(DS)。生成的产物一般可以以薄片形式生产,其可以在随后的加工中使用。
[0024] 为了形成纤维材料,醋酸纤维素薄片一般可以溶解在溶剂(例如,丙、甲醇、二氯甲烷、或其混合物)中,以形成粘性溶液。溶液中的醋酸纤维素的浓度一般可以是按重量计约15%-约35%。如果期望,添加剂诸如增白剂(例如,二)可以加入溶液。生成的溶液有时称为液体“涂布漆(dope)”。醋酸纤维素涂布漆可以使用溶液纺丝技术纺成纤丝,其可以承担挤压液体涂布漆通过喷丝头。涂饰剂组合物可以在这个过程中施加到醋酸纤维素纤丝。当显示离开喷丝头时,涂饰剂组合物的施加一般可以进行。涂饰剂组合物可以通过任何已知或研发的方法施加,诸如,例如,使用辊或润滑油技巧的直接液体施加,或者使用喷涂系统的喷涂施加。施加涂饰剂组合物的示例性方法例如在Kutsenko等人的美国专利号6,526,739和Kamrath等人的6,537,662中描述,它们通过引用并入本文。纤丝可以通过固化/干燥室以在收集之前固化成为纤丝。收集的纤维可以合并成为丝束带、卷曲和干燥。常规的卷曲度可以是在1.2-1.8的范围中。纤维一般可以以包包装,其可以适合于在过滤元件形成过程中的后用。
[0025] 如在纺织领域所知和本文使用,术语涂饰剂、纤维涂饰剂、纤丝涂饰剂、纱线涂饰剂和/或纺丝涂饰剂可以与术语涂饰剂组合物交替使用和/或彼此交替使用。涂饰剂组合物通常可以配置为液基中具有的成分的多组分混合物。涂饰剂组合物可以施加到纤丝以帮助加工。也可以施加涂饰剂组合物来改变制成的纤丝的物理和/或化学性质。例如,涂饰剂组合物可以施加到醋酸纤维素纤丝,醋酸纤维素纤丝可以并入在过滤元件中使用的醋酸纤维素丝束中。这种应用可以改变纤丝的物理和/或化学性质,和因此改变过滤元件的物理和/或化学性质。涂饰剂组合物的实例在以下描述:Crossfield的美国专利号4,105,569和Newkirk等人的4,179,544;Corallo等人的美国专利公开号2005/0287368,它们通过引用并入本文。
[0026] 没有涂饰剂表面涂料的合成纤丝常常可能不适合以高速加工,在加工期间可能易于断裂,可以形成静电,和在穿过机械导管常常显示不期望地高摩擦水平等等。因此,种类繁多的成分可以进行混合和施加到纤丝表面。抗静电剂、润滑剂、乳化剂和增稠剂等等常常可以在涂饰剂组合物中包含。
[0027] 具有润滑剂组分的涂饰剂组合物通过控制纤丝和各种加工设备之间的纤丝与金属摩擦来防止纤丝融合或断裂,各种加工设备诸如例如,机械导轨,辊,起模板,和纹理假捻锭子或摩擦圆盘。另外,润滑剂防止机械磨损。润滑剂涂饰剂组合物也可以供给纤丝内聚力,以通过保持纤丝束在一起和通过使纤丝在加工结束时加强可接受的包装来强化纤丝。润滑剂涂饰剂组合物可以是水溶的或者水不溶的。可以适合于用于作为润滑剂涂饰剂组合物的水不溶的组分例如可以包括酯类、烷醇酰胺类、矿物油、长链脂肪酸或醇、碳氟化合物和氧烷。合适的水溶组分例如可以包括环氧乙烷-环氧丙烷共聚物。
[0028] 当纤丝快速移动通过加工设备时,可能形成的静电也可以使用具有抗静电剂的涂饰剂组合物来控制。可以适合于用于作为抗静电剂的涂饰剂组合物组分例如可以包括阴离子组分诸如磷酸酯醇、阳离子组分诸如季胺、非离子组分诸如甜菜和胺氧化物、或者两性组分。
[0029] 涂饰剂组合物也可以包括乳化剂组分。这种乳化剂组分可以是期望的,特别当涂饰剂组合物的乳化剂组分是水不溶时,和涂饰剂组合物被施加到纤丝作为水包油乳液。在这种状况中,乳化剂组分可以帮助稳定有效施加涂饰剂组合物到纤丝的乳化。合适的乳化剂组分例如可以包括乙氧基化甘油酯、乙氧基化脂肪酸、乙氧基化脂肪醇和聚乙二醇酯。
[0030] 也可以包括助剂,诸如,例如抗氧化剂杀菌剂、摩擦改进剂和/或缓冲剂。例如,可用的抗菌混合物可以包括在纤维涂饰剂中,特别是对于水相系统,以控制细菌、酵母和/或真菌的生长。在某些实施方式中,在形成香烟过滤器的纤维材料中特别有用的,涂饰剂组合物可以包括在纤丝使用期间可以参与特定类型的反应的一种或多种助剂。例如,可以配制施加到用于形成醋酸纤维素丝束的纤丝的涂饰剂组合物的至少一种助剂,以选择性地与吸烟制品产生的主流烟气的至少一种特定的组分相互作用,吸烟制品具有包括醋酸纤维素丝束的过滤器。
[0031] 在一个实例中,在纤维涂饰剂组合物可以包括助剂以选择性地与羰基化合物相互作用,羰基化合物诸如,例如,可以在由吸烟制品生成的主流烟气中可以存在的低水平的和/或酮。更具体地,助剂可以隔绝可以作为主流烟气的蒸汽相组分存在的这种羰基化合物。以这种方式,助剂可以使得吸烟制品的过滤元件能够选择性地减小通过过滤元件的主流烟气中的这种羰基化合物的浓度。换句话说,助剂可以使过滤元件能够从主流烟气中过滤这种羰基化合物。具有伯基的阳离子聚合物可以是这种与羰基化合物选择性相互作用的合适的助剂。合适的阳离子聚合物的一种实例可以是聚(烯丙胺)。合适的聚合物的其它实例可以包括在Hogan等人的美国专利号7,816,483中描述的胺功能化聚合物,其通过引用并入本文。
[0032] 在另一个实例中,纤维涂饰剂组合物中可以包括助剂以选择性地与由吸烟制品生成的主流烟气中可以存在的二烯化合物相互作用,二烯化合物诸如例如异戊二烯、1,3-丁二烯或环戊二烯。亲二烯体诸如例如醌或具有功能化醌基团的聚合物可以是与二烯化合物的选择性相互作用的合适的助剂。合适的聚合物的实例可以包括Patil等人的美国专利号5,665,126中描述的那些,其通过引用并入本文。助剂可以形成化学阱,以从通过过滤元件的主流烟气中去除至少部分的二烯化合物,和因此有效地减少通过过滤元件的主流烟气中的二烯化合物的浓度。化学阱例如可以通过第尔斯-阿尔德反应方式起作用。这种反应可以在路易斯酸条件下发生。例如,涂饰剂组合物中存在的亲二烯体可以参与与主流烟气中存在的二烯化合物的反应,诸如环加成反应,以形成稳定的产物,诸如取代的环己烯化合物。
该反应可以在质子存在下发生,质子可以在主流烟气中存在以作为电子受体。稳定的产物可以在过滤元件上捕获,因此减少通过其中的主流烟气中的二烯化合物的浓度。
[0033] 在还另一个实例中,纤维涂饰剂组合物中可以包括助剂以选择性地与可以在由吸烟制品生成的主流烟气中存在羟基-苯化合物相互作用。低分子量聚合物或寡聚物二烯可以是用于与羟基-苯选择性相互作用的合适的助剂。该反应可以以如上述的第尔斯-阿尔德反应的形式,参照与二烯化合物的选择性相互作用。
[0034] 在还另一个实例中,纤维涂饰剂组合物中可以包括助剂以选择性地与相互作用,烃诸如例如非极性气体,特别是除了二烯之外的那些,它们可以在吸烟制品生成的主流烟气中存在。用非极性残基功能化的聚合物可以是用于与这种烃选择性相互作用的合适助剂,非极性残基诸如例如脂肪族烷、或烯、或芳香基团,芳香基团诸如例如苯或苯乙烯。具有高非极性特征的合适聚合物的一个实例可以是聚(二甲基硅氧烷)。选择性相互作用可以采取范德华类型的相互作用。例如,在过滤元件中存在的这种功能化聚合物和主流烟气中存在的这种烃之间的范德华力可以显著增加烃通过过滤元件的质量转移的抗性。因此,可以通过整个过滤元件到达吸烟者的嘴的烃的浓度可以减小。这种助剂可以能够与可以作为主流烟气的气相组分存在的酚、苯、苯乙烯、和/或甲苯相互作用。
[0035] 在另一个实例中,纤维涂饰剂组合物中可以包括助剂以选择性地与氮氧化物(例如,NO和NOx)相互作用,氮氧化物可以在吸烟制品生成的主流烟气中存在。过渡金属可以能够与氮氧化物相互作用。这种相互作用可以是以化学反应形式以生成亚硝酰基络合物。然而,当过渡金属与聚合物结合或络合时,过渡金属的官能度可以被一定程度地抑制,并入这种金属进入涂饰剂组合物中可以是期望的。具有至少一部分诸如二硫代氨基甲酸盐的聚合物也可以能够与氮氧化物相互作用。通常用于检测气流中氮氧化物的存在或从气流中去除氮氧化物的二硫代氨基甲酸盐的一个实例是二硫代氨基甲酸。可以能够选择性与氮氧化物相互作用的其它合适的化合物的实例可以包括在Liu等人的美国专利号4,810,474中描述的那些,其通过引用并入本文。
[0036] 形成实际的过滤元件的方法一般可以包括从包中机械拉开醋酸纤维素丝束,醋酸纤维素丝束可以包括用以上讨论的一种或多种的涂饰剂组合物涂饰的纤丝,和分离纤维成为带状带。丝束带可以进行“开花”工艺,其中丝束带可以分离成为单独的纤维。例如,开花可以通过施加不同的张力到丝束带的邻近端或施加气压来实现。开花的丝束带然后可以通过松弛区,使得纤维收缩,然后进入粘合台。粘合台一般可以施加塑化剂诸如三醋精到开花纤维,以软化纤维和使得邻近纤维融合在一起。粘合台可以形成具有增加刚性的均匀大量的纤维。粘合的丝束然后可以在滤棒成型纸中包起来和切成滤棒。醋酸纤维素丝束加工例如在Crawford等人的美国专利号2,953,838和Crawford等人的2,794,239中说明,它们通过引用并入本文。
[0037] 用于多段过滤香烟的过滤元件组件或过滤元件的段一般可以由使用传统类型的棒形成装置生产的过滤器棒提供,棒形成装置诸如作为Hauni-Werke Korber&Co.KG的KDF-2和KDF-3E可得的那些。一般地,过滤器材料诸如过滤器丝束可以使用丝束加工装置来提供。示例性的丝束加工装置由Arjay Equipment Corp.,Winston-Salem,NC提供作为E-60商业可得的。其它示例性丝束加工装置来自Hauni-Werke Korber&Co.KG作为AF-2、AF-3和AF-
4商业可得的。另外,操作过滤器材料供应装置和过滤器制备装置的代表性方式和方法在以下说明:Byrne的美国4,281,671;Green,Jr.等人的4,862,905;Siems等人的5,060,664;
Rivers的5,387,285;和Lanier,Jr.等人的7,074,170。供应过滤器材料到过滤器棒形成装置的其它类型的技术在Pryor等人的美国专利号4,807,809和Raker的5,025,814中说明;它们通过引用并入本文。
[0038] 本发明的过滤元件可以在以下说明的香烟类型内并入:Clearman等人的美国专利号4,756,318;Banerjee等人的4,714,082;White等人的4,771,795;Sensabaugh等人的4,793,365;Clearman等人的4,989,619;Clearman等人的4,917,128;Korte的4,961,438;
Serrano等人的4,966,171;Bale等人的4,969,476;Serrano等人的4,991,606;Farrier等人的5,020,548;Shannon等人的5,027,836;Clearman等人的5,033,483;Schlatter等人的5,
040,551;Creighton等人的5,050,621;Baker等人的5,052,413;Lawson的5,065,776;
Nystrom等人的5,076,296;Farrier等人的5,076,297;Clearman等人的5,099,861;Drewett等人的5,105,835;Barnes等人的5,105,837;Hauser等人的5,1 15,820;Best等人的5,148,
821;Hayward等人的5,159,940;Riggs等人的5,178,167;Clearman等人的5,183,062;
Shannon等人的5,211,684;Deevi等人的5,240,014;Nichols等人的5,240,016;Clearman等人的5,345,955;Casey,III等人的5,396,911;Riggs等人的5,551,451;Bensalem等人的5,
595,577;Meiring等人的5,727,571;Barnes等人的5,819,751;Matsuura等人的6,089,857;
Beven等人的6,095,152;和Beven的6,578,584;它们通过引用并入本文。还进一步,本发明的过滤元件可以并入以以下商标名称商业销售的香烟的类型内:R.J.Reynolds Tobacco Company的"Premier"和"Eclipse"。例如,参见在以下描述的香烟的那些类型:Chemical and Biological Studies on New Cigarette Prototypes that Heat Instead of Burn Tobacco,R.J.Reynolds Tobacco Company Monograph(1988)和Inhalation Toxicology,
12:5,p.1-58(2000);和2010年8月19日提交的美国专利申请序列号12/859,494;它们通过引用并入本文。
[0039] 本公开内容的各种实施方式的过滤元件可以包括多个过滤器段。每个段可以具有不同的性质和可以包括能够过滤或吸附微粒物质和/或蒸汽相化合物的的各种材料。
[0040] 在一种实施方式中,可抽吸物品可以包括过滤元件。过滤元件可以具有包括过滤器材料的过滤器段。过滤器材料可以包括纤维基质材料。例如,过滤器材料可以包括如本文描述制备的醋酸纤维素丝束。可选地,过滤器材料可以包括本文描述的任何其它合适的材料,包括生物可降解的材料。示例性生物可降级材料在以下描述:2010年11月1日提交的美国专利申请序列号12/917,171;2010年12月8日提交的12/963,275;和2010年6月30日提交的12/827,618,它们通过引用并入本文。
[0041] 合适的生物可降解的材料例如可以包括淀粉、纤维素材料或其它有机植物衍生的纤维材料(例如,棉花、羊毛、松、大麻、竹子、木棉或亚麻)、聚乙烯醇、脂肪族聚酯、脂肪族聚氨酯、顺式-聚异戊二烯、顺式聚丁二烯、多羟基链烷酸酯、聚酐以及它们共聚物和掺合物。示例性脂肪族聚酯例如可以包括聚乙醇酸(PGA)、聚乳酸(PLA)(如聚(L-乳酸)或聚(DL-乳酸))、多羟基丁酸酯(PHB)、多羟基戊酸酯(PHV)、聚已酸内酯(PCL)和它们的共聚物。换句话说,过滤器材料可以包括适合于在吸烟制品的过滤元件中使用的任何纤维材料。
[0042] 过滤器材料可以包括在纤丝的加工期间施加到纤丝的涂饰剂组合物。涂饰剂组合物可以包括至少一种助剂。可以配制助剂以选择性地与在吸烟制品的使用期间产生的特定的目标组分和/或一组目标组分相互作用,目标组分可以被生成作为在可抽吸制品的使用期间产生的热解产物和/或其它气溶胶产物。目标组分例如可以是微粒物质、蒸汽相化合物、和/或一组蒸汽相化合物。例如,可以配制助剂以选择性地与胺、酚、羰基化合物、醇和/或离子化合物中的一种或多种相互作用。期望的选择性相互作用可以包括从主流气溶胶或烟气中去除目标组分。期望的选择性相互作用也可以包括从主流气溶胶或烟气中目标组分的浓度的减小。换句话说,通过去除和/或减少主流气溶胶中的目标组分的浓度,可以配制助剂以从吸烟制品的主流气溶胶中过滤目标组分。
[0043] 助剂和目标组分之间的相互作用例如可以采取化学反应、氢键结合和/或络合物形成类型反应的形式。以这种方式,过滤器段可以从吸烟制品生成的主流烟气中选择性地过滤(例如,通过捕获、去除、吸收和/或吸附)目标组分,以调整烟气的物理和/或化学性质。换句话说,纤维涂饰剂组合物可以进行配制以选择性地与主流烟气的目标组分相互作用,使得过滤器段可以从通过过滤器段的烟气中过滤目标组分。以这种方式,烟气的感官性能可以进行调整,为吸烟者提供期望的吸烟经历。
[0044] 在另一个实施方式中,过滤元件可以被设置为具有两个过滤器段的多段过滤元件。第一过滤器段可以包括具有用第一涂饰剂组合物涂饰(即,涂布)的纤丝的过滤器材料。第一涂饰剂组合物可以主要由以下组成和/或可以包括以下:选择或配制为与主流烟气的第一目标组分选择性相互作用的第一助剂。第二过滤器段可以包括具有用第二涂饰剂组合物涂饰的纤丝的过滤器材料。第二涂饰剂组合物可以主要由以下组成和/或可以包括以下:
选择与主流烟气的第二目标组分选择性相互作用的第二助剂。第一和第二过滤器段可以以端对端关系彼此相互安排,以形成如本文描述的过滤元件。可选地,第一和第二过滤器段可以彼此以同心关系安排。示例性同心过滤器结构在Gentry等人的美国专利号5,568,819中描述,其通过引用并入本文。当主流烟气由抽烟者吸着通过过滤器元件时,第一和第二过滤器段可以分别选择性地过滤第一和第二组分。以这种方式,吸烟者的嘴内接收的烟气(即,已经通过过滤元件的烟气)的物理和/或化学性质可以如期望地进行调整。
[0045] 第一和第二过滤器段可以包括具有共同的纤丝的过滤器材料。换句话说,第一和第二过滤器段可以由相同的纤维基材形成。例如,第一过滤器段和第二过滤器段的过滤器材料都可以包括塑化醋酸纤维素纤丝。第一和第二过滤器段也可以包括有区别的涂饰剂组合物。例如,第一过滤器段的第一涂饰剂组合物可以具有不同于第二过滤器段的第二涂饰剂组合物的化学组成的化学组成。以这种方式,第一和第二过滤器段可以被设置为从主流烟气中选择性地过滤至少两种不同的目标组分。换句话说,不同的第一和第二涂饰剂组合物可以被施加到共同的纤维基材,以产生具有不同表面化学的第一和第二过滤器段。以这种方式,第一和第二过滤器段中的每一个可以被设置为选择性地与主流烟气的不同目标组分相互作用。使用共同的纤丝产生具有不同表面化学的过滤器段的能力可以是期望的。另外,使用传统的醋酸纤维素纤丝产生具有能够选择性地过滤烟气主流的不同表面化学的能力可以是期望的。例如,使用传统的醋酸纤维素纤丝可以允许使用传统的加工设备诸如溶液纺丝设备、丝束加工设备、棒形成装置和/或棒处理装置,来生产并入本公开的过滤器元件的吸烟制品;和/或材料诸如塑化剂、香料和/或其它添加剂。
[0046] 第一和第二过滤器段可以包括具有助剂的涂饰剂组合物,它们通常可能被认为彼此不相容或不然在单个过滤器段内可能是彼此不能够结合的。例如,当在加工期间和/或在单个过滤器段内时,第一和第二过滤器段可以包括可以彼此反应的助剂(例如,酸和碱)。这种不相容的助剂可以彼此分离,例如,通过将每个助剂限制到分开的过滤器段。为了那个目的,第一过滤器段的第一涂饰剂可以包含与第二过滤器段的第二涂饰剂组合物的第二助剂分离。第一和第二过滤器段可以彼此邻接。可选地,第一和第二过滤器段可以通过物理屏障(例如,单层或多层膜)和/或间隙(例如,开放的气隙)彼此分开。可以配制第一和第二涂饰剂组合物,使得第一和第二助剂不可以在第一过滤器段和/或第二过滤器段内迁移。另外,或可选地,可以配制第一和第二涂饰剂组合物,使得第一和第二助剂在第一和第二过滤器段之间不迁移。以这种方式,第一和第二助剂中的每一个可以被限制到过滤元件的单个过滤器段。
[0047] 并入多段的过滤元件的可选实施方式包括任何数量的过滤器段。例如,过滤元件可以被设置为具有二、三、四或更多个过滤器段的多段过滤元件。每个过滤器段可以进行配制,以从吸烟制品的主流烟气中选择性地过滤至少一种目标组分,以调整烟气的物理和/或化学性质。这种可选的实施方式被本公开所考虑和在本公开的范围内。
[0048] 本公开的各种实施方式可以包括并入至少一种可生物降解纤维的过滤器材料。可生物降解的纤维可以用醋酸纤维素和/或塑化醋酸纤维素涂布。涂布的可生物降解的纤维的表面化学可以接近于在吸烟制品的过滤元件中使用的传统醋酸纤维素纤维的表面化学。示例性材料和/或涂料在以下描述:2010年11月1日提交的美国专利申请序列号12/917,
171;2010年12月8日提交的12/963,275,;和2010年6月30日提交的12/827,618,它们中的每一个通过引用并入本文。涂饰剂组合物可以在如本文描述的加工期间施加到可生物降解的纤维纤丝,使得包括可生物降解的纤维的过滤器段可以被设置为选择性地过滤由吸烟制品生成的主流烟气的目标组分。与由传统的醋酸纤维素丝束形成的过滤器段相比,这种过滤器段可以显示增加的降解速率(例如,在丢弃的环境中)。这种过滤器段可以能够加速降解和选择性地过滤主流烟气。
[0049] 本发明的优选的香烟将显示对于抽吸的期望的抗性。例如,示例性香烟在17.5cc/sec气流可以显示约50和约200mm水压降之间的压降。优选的香烟17.5cc/sec气流,可以显示在约60mm和约180mm之间水压降的压降值,更优选地,在约70mm和约150mm之间水压降的压降值。一般,香烟的压降值使用从Filtrona Instruments and Automation Ltd可得的菲尔创香烟测试台(CTS Series)测量。
[0050] 本领域技术人员将意识到在本文没有清楚说明的实施方式可以在本公开的范围内实践,包括不同实施方式的本文描述的特征可以彼此组合和/或与目前已知或将来发展的技术组合,同时仍然在本文提出的权利要求的范围内。因此,意欲前述详细描述被认为是说明性的,而不是限制性的。并且,应该理解的是以下权利要求,包括所有等同物,意欲限制本发明的精神和范围。而且,以上描述的优点不是必然为本发明的仅有的优点,并且不是必然地预期上述的优点将用本发明的每个实施方式实现。
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