ГИДРОФОБНЫЙ ФИЛЬТР

Настоящее изобретение относится к фильтрам, используемым в курительных изделиях, и указанный фильтр содержит фильтрующий материал, который является гидрофобным.

Сгораемые курительные изделия, такие как сигареты, как правило, содержат цилиндрический стержень наполнителя из резаного табака, окруженный оберткой, и цилиндрический фильтр, выровненный в осевом направлении с обернутым табачным стержнем и упирающийся в него в конфигурации «торец к торцу». Цилиндрический фильтр, как правило, содержит фильтрующий материал, окруженный фицеллой. Обернутый табачный стержень и фильтр соединены полосой ободковой обертки, обычно образованной из бумажного материала, который окружает фильтр по всей длине и прилегающую часть обернутого табачного стержня. Для использования сигареты потребитель поджигает один ее конец, и стержень из скрошенного табака начинает гореть. Затем курильщик принимает вдыхаемый дым в свой рот, затягиваясь на конце сигареты, подносимом ко рту, или на конце сигареты, содержащем фильтр.

Некоторые курительные изделия содержат субстрат, генерирующий аэрозоль, содержащий табак, который нагревается, а не сгорает при его использовании. Известные нагреваемые курительные изделия включают, например, курительные изделия, в которых аэрозоль генерируется путем электрического нагревания или путем передачи тепла от сгораемого тепловыделяющего элемента или источника тепла на субстрат, генерирующий аэрозоль. При курении летучие соединения высвобождаются из субстрата, генерирующего аэрозоль, путем передачи тепла от источника тепла и вовлекаются в поток воздуха, втягиваемый через курительное изделие. При охлаждении высвобождающихся соединений они конденсируются с образованием аэрозоля, который вдыхается потребителем. Также известны курительные изделия, в которых никотиносодержащий аэрозоль генерируется из табакосодержащего материала или другого источника никотина без сгорания или нагревания, например, посредством химической реакции.

Многие курительные изделия содержат фильтр, выровненный впритык относительно табачного стержня. Некоторые курительные изделия содержат фильтрующий элемент с функциональными материалами, улавливающими или преобразующими компоненты вдыхаемого дыма или аэрозоля по мере втягивания вдыхаемого дыма или аэрозоля через фильтр. Такие функциональные материалы являются известными и включают, например, сорбенты, катализаторы и ароматизаторы.

Для изготовления фильтрующих элементов используют бумагу. Преимущественно, бумажные фильтрующие элементы могут разлагаться быстрее, чем жгут из ацетата целлюлозы, традиционно используемый в традиционных сигаретных фильтрах. Однако бумажные фильтрующие элементы плохо воспринимаются потребителем. Бумажный фильтр, как правило, имеет свойство высокого впитывания и удерживания воды, что может приводить к появлению сухого терпкого вкуса вдыхаемого дыма.

Желательно обеспечить курительные изделия, которые содержат фильтрующие элементы, изготовленные из листов бумаги, которые могут сохранять сенсорное восприятие обычных фильтрующих элементов на основе жгута из ацетата целлюлозы. Было бы желательно обеспечить курительное изделие, содержащее фильтрующие элементы, изготовленные из листов бумаги, которые плохо впитывают воду или влагу, содержащуюся во вдыхаемом дыме или аэрозоле, проходящем сквозь курительное изделие. Также было бы желательно, чтобы указанная гидрофобная бумага не влияла на вкус дыма или аэрозоля, генерируемого курительным изделием.

В соответствии с первым аспектом, курительное изделие содержит курительный материал и фильтр, содержащий фильтрующий материал, расположенный после курительного материала. Фильтрующий материал содержит гидрофобный целлюлозный материал с гидрофобными группами, ковалентно связанными с целлюлозным материалом. Гидрофобный целлюлозный материал имеет угол контакта с водой по меньшей мере примерно 90 градусов или по меньшей мере примерно 100 градусов и значение поверхностной впитываемости воды по Коббу (за 60 секунд) примерно 40 г/м² или менее, или примерно 35 г/м² или менее.

В другом аспекте фильтр для курительного изделия содержит слои гофрированного гидрофобного целлюлозного материала, которые упакованы с образованием цилиндрического фильтрующего элемента.

В другом аспекте фильтр для курительного изделия получают способом, включающим следующие этапы: нанесение жидкой композиции, содержащей галогенангидрид жирной кислоты, на поверхность листа целлюлозного материала и поддержание температуры поверхности от примерно 120°C до примерно 180°C. Галогенангидрид жирной кислоты вступает в реакцию in situ с протоногенными группами листа целлюлозного материала с образованием сложных эфиров жирной кислоты и гидрофобного листа целлюлозного материала. Затем гидрофобный лист целлюлозного материала гофрируют и формуют с получением фильтрующего элемента и вставляют в курительное изделие.

Курительные изделия, которые содержат лист гидрофобного целлюлозного материала, могут снижать смачивание или поглощение воды или влаги из вдыхаемого дыма или аэрозоля, проходящего через фильтр. В результате фильтрующий материал не оказывает отрицательного действия на вкус вдыхаемого дыма или аэрозоля, воспринимаемый потребителем при использовании курительного изделия. Фильтры курительных изделий, полученные из таких листов гидрофобного целлюлозного материала, могут разлагаться быстрее, чем жгут из ацетата целлюлозы, используемый в настоящее время в сигаретных фильтрах.

Курительные изделия согласно настоящему описанию могут представлять собой сигареты с фильтром или другие курительные изделия, в которых табачный материал, образующий табачный субстрат или табачный стержень, сгорает с образованием вдыхаемого дыма. Ободковая обертка соединяет фильтр с табачным субстратом или стержнем. Термин «курительное изделие» используется в настоящем документе для обозначения сигарет, сигар, сигарилл и других изделий, в которых курительный материал, такой как табак, поджигается и сжигается с образованием дыма.

Термин «курительное изделие» также включает изделие, генерирующее аэрозоль, в котором аэрозоль, содержащий никотин, генерируется за счет тепла без сгорания субстрата, образующего аэрозоль (курительного материала), такого как субстрат табака. В одном типе нагреваемого курительного изделия субстрат, генерирующий аэрозоль, нагревается одним или несколькими электрическими нагревательными элементами с образованием аэрозоля. В другом типе нагреваемого курительного изделия аэрозоль образуется путем передачи тепла от горючего или химического источника тепла к физически отделенному субстрату, генерирующему аэрозоль, который может быть расположен внутри источника тепла, вокруг него или ниже по потоку относительно него. Настоящее раскрытие дополнительно охватывает курительные изделия, в которых никотинсодержащий аэрозоль генерируется из табачного материала, табачного экстракта или другого источника никотина без сгорания, а в некоторых случаях без нагревания, например, посредством химической реакции.

Термин «субстрат табака» или «субстрат, генерирующий аэрозоль» включает табачный стержень, образованный из измельченного табака или наполнителя из резаного табака, или он может включать восстановленный табак или формованный листовой табак или смесь их обоих. Субстрат табака может быть соединен с мундштуком или фильтром в конфигурации «торец к торцу», что дополнительно обсуждается ниже.

Термин «мундштук» используется в контексте настоящей заявки для обозначения части курительного изделия, предназначенной для контакта со ртом потребителя. Мундштук может представлять собой часть курительного изделия, которая может содержать фильтр, или в некоторых случаях мундштук может определяться протяженностью ободковой обертки. В других случаях мундштук может быть определен как часть курительного изделия на протяжении примерно 40 мм от конца, подносимого ко рту, курительного изделия или на протяжении примерно 30 мм от конца, подносимого ко рту, курительного изделия.

Термин «изделие, генерирующее аэрозоль» используется в данном документе для обозначения нагреваемых курительных изделий или курительных изделий, не являющихся сигаретами, сигарами, сигариллами или изделиями, в которых субстрат табака сгорает с образованием дыма. Курительные изделия согласно настоящему изобретению могут представлять собой целые, собранные курительные устройства или компоненты курительных устройств, объединенные с одним или несколькими другими компонентами для получения собранного устройства для образования аэрозоля, такого как, например, расходуемая часть нагреваемого курительного устройства или изделия, генерирующего аэрозоль.

Термины «выше по потоку» и «ниже по потоку» обозначают относительные положения элементов курительного изделия, описанные относительно направления вдыхаемого дыма или аэрозоля, когда он втягивается из субстрата табака или субстрата, генерирующего аэрозоль, и через фильтр или мундштук.

Термин «вдыхаемый дым» используется в данном документе для обозначения дыма, образуемого сгораемыми курительными изделиями, такими как сигареты, и аэрозолей, образуемых несгораемыми курительными изделиями, как описано выше. Дым, вдыхаемый курильщиком, проходит сквозь курительное изделие и потребляется пользователем.

Термин «фицелла» в контексте данного описания означает обертку, которая окружает только мундштук или часть мундштука. Если мундштук образован из единственного сегмента, такого как единственный сегмент фильтрующего материала, фицелла будет окружать этот единственный сегмент и будет представлять собой обычно единственный материал между нижележащим сегментом или фильтрующим материалом и ободковой оберткой. Если мундштук образован из группы сегментов, содержащей множество сегментов, термин «фицелла» может относиться к фицеллам сегмента, каждая из которых окружает только единственный сегмент или подгруппу сегментов, или этот термин может относиться к общей фицелле, которая будет окружать все указанные сегменты, и к любой из фицелл сегмента.

Термин «гидрофобная» относится к поверхности, проявляющей водоотталкивающие свойства. Одним применяемым способом определения этого показателя является измерение краевого угла смачивания водой. «Краевой угол смачивания водой» представляет собой угол, обычно измеряемый посредством жидкости, где граница раздела жидкость/пар соприкасается с твердой поверхностью. В количественном выражении он означает смачиваемость твердой поверхности жидкостью согласно уравнению Юнга.

В настоящем описании представлен фильтрующий элемент, содержащий фильтрующий материал, который содержит целлюлозу, такую как бумага, древесина, текстиль, натуральные, а также искусственные волокна, при этом указанный целлюлозный материал проявляет гидрофобные свойства. Гидрофобный фильтрующий материал образует по меньшей мере часть фильтра для курительного изделия. Гидрофобный фильтрующий материал может быть получен из листа гидрофобного целлюлозного материала, который заполняет по меньшей мере часть внутреннего объема фильтрующего элемента. Предпочтительно, гидрофобный фильтрующий материал получают из непрерывного листа гидрофобного целлюлозного материала, который заполняет по меньшей мере часть внутреннего объема фильтрующего элемента. Предпочтительно, фильтрующий элемент имеет цилиндрическую форму и круглое поперечное сечение. Согласно настоящему изобретению, гидрофобные группы ковалентно связаны с протогенными группами, такими как гидроксильные группы, в целлюлозном материале, образующем лист целлюлозного материала, обеспечивая гидрофобное свойство.

Предусмотрено, что гидрофобный фильтрующий материал может снижать и предотвращать удерживание или впитывание воды и влаги из вдыхаемого дыма курительного изделия. В результате гидрофобный фильтрующий материал не оказывает отрицательного действия на вкус вдыхаемого дыма или аэрозоля.

Материал гидрофобного фильтра также может сдерживать перемещение, впитывание и накопление увлажнителя, воды и загрязнение фильтрующего элемента, происходящее при хранении или использовании курительного изделия во влажной среде, в частности при очень высокой влажности (например, относительной влажности более 70%, 80%, 90%, 95%, 99%) или при длительном хранении курительного изделия (например, в течение более трех недель, двух месяцев, трех месяцев или шести месяцев), или сочетании таких условий.

В различных вариантах реализации гидрофобный целлюлозный материал, образующий фильтрующий элемент, представлен в форме плоских или двухмерных непрерывных листов с по меньшей мере одной гидрофобной поверхностью. Гидрофобный лист целлюлозного материала имеет поверхностную впитываемость воды по Коббу (ISO535:1991) (за 60 секунд), составляющую менее чем примерно 40 г/м², менее чем примерно 35 г/м², менее чем примерно 30 г/м² или менее чем примерно 25 г/м².

В различных вариантах осуществления лист целлюлозного материала имеет угол контакта с водой, составляющий по меньшей мере примерно 90 градусов, по меньшей мере примерно 95 градусов, по меньшей мере примерно 100 градусов, по меньшей мере примерно 110 градусов, по меньшей мере примерно 120 градусов, по меньшей мере примерно 130 градусов по меньшей мере примерно 140 градусов, по меньшей мере примерно 150 градусов, по меньшей мере примерно 160 градусов или по меньшей мере примерно 170 градусов. Гидрофобность определяют путем использования испытания TAPPI T558 om-97, и результат представляют в виде краевого угла смачивания на границе раздела, выражаемого в «градусах», который может находиться в диапазоне от нуля градусов до примерно 180 градусов. Если краевой угол смачивания не указан вместе с термином «гидрофобный», то краевой угол смачивания водой составляет по меньшей мере 90 градусов.

Гидрофобная поверхность может быть равномерно расположена вдоль длины листа целлюлозного материала или фильтрующего элемента. В некоторых конфигурациях гидрофобная поверхность расположена неравномерно вдоль длины листа целлюлозного материала или фильтрующего элемента. Например, гидрофобная поверхность может предпочтительно присутствовать на некоторых частях листа целлюлозного материала или фильтрующего элемента и может отсутствовать на других частях листа целлюлозного материала или фильтрующего элемента.

Гидрофобный фильтрующий элемент получают из по меньшей мере одного листа гидрофобного целлюлозного материала, такого как бумага, который является гофрированным. Устройство для обеспечения листа целлюлозного материала является известным, и оно может быть расположено так, чтобы обеспечивать подачу листового материала непосредственно в устройство формирования стержней для изготовления фильтров, которое также известно в данной области техники. Указанное устройство обычно содержит намоточный узел для разматывания листового материала с носителя, на котором поставляют листовой материал, такого как бобина, и гофрирующий узел для гофрирования листового материала. Листовой материал гофрируют предпочтительно в продольном направлении или в машинном направлении, т.е. по существу в том же направлении, что и направление движения листового материала. Затем гофрированный листовой материал собирают, предпочтительно в поперечном направлении, с получением фильтрующего стержня. Гофрированный листовой материал может быть протянут через воронкообразный элемент со сближающимися стенками, который сжимает гофрированный листовой материал в поперечном направлении, складывает листовой материал случайным образом относительно самого себя с образованием слоев, и упаковывает слои гофрированного непрерывного листового материала в цилиндрическую форму с образованием пригодного для разделения фильтрующего стержня. После прессования листового материала фильтрующий стержень разрезают с получением отдельных фильтрующих цилиндров. Ширина (размер в поперечном направлении) листового материала напрямую связана с плотностью упаковки листового материала на единицу длины фильтрующего стержня и влияет на сопротивление затяжке фильтрующего стержня. Термин «поперечное» следует понимать как направление, отличное от направления транспорта листового материала, но включающее направление, по существу перпендикулярное ему. Ширина листа гидрофобного целлюлозного материала перед гофрированием, в поперечном направлении, которое по существу перпендикулярно направлению транспорта листового материала, составляет от примерно 50 мм до примерно 300 мм, от примерно 100 мм до примерно 250 мм, от примерно 170 мм до примерно 230 мм или примерно 180 мм, примерно 190 мм, примерно 200 мм, примерно 210 мм или примерно 220 мм. Предусмотрено, что гофрированный лист гидрофобного целлюлозного материала может быть упакован с получением фильтрующего элемента для изготовления фильтра, имеющего окружность в поперечном сечении от примерно 15 мм до примерно 30 мм или диаметр от примерно 4,5 мм до примерно 9,5 мм, включая окружность от примерно 16,24 до 16,36 мм (соответствует диаметру от примерно 5,17 мм до 5,20 мм) или от примерно 23,24 мм до 23,53 мм (соответствует диаметру от примерно 7,40 мм до 7,49 мм).

Как правило, гидрофобный фильтрующий элемент имеет форму удлиненного стержня и по существу круглое поперечное сечение. Гофрированный лист гидрофобного целлюлозного материала получают с помощью гофрирующего узла, который содержит первую пару гофрирующих роликов для захвата и гофрирования листа, проходящего между ними. Гофрирующие ролики имеют поверхность, которая расположена и выполнена с возможностью гофрирования листового материала в направлении транспорта листового материала. Предпочтительно, гофрирующие ролики имеют поверхность, которая обеспечена элементами для гофрирования листового материала в продольном направлении листового материала. Например, указанные элементы, выполненные с возможностью гофрирования листового материала в направлении транспорта листового материала, могут иметь определенную структуру на поверхности роликов. В частности, такая структура может содержать, например, гребни и впадины, проходящие по окружности вокруг оси вращения роликов, которые могут быть параллельны продольному направлению. Листовой материал гофрируют посредством переноса указанной структуры на листовой материал по мере его прохождения между роликами. Бороздчатую структуру переносят на гофрированный листовой материал в продольном направлении, что приводит к растягиванию и снижению стойкости листового материала в поперечном направлении. Таким образом, лист гидрофобного целлюлозного материала содержит группу одинаковых параллельных гребней и впадин вдоль продольной длины листа.

В соответствии с некоторыми вариантами реализации, расстояние от впадины до впадины или от гребня до гребня (также упомянутое как «шаг») гофрированной структуры на листовом материале (без какого-либо сжатия в поперечном направлении) или гофрированной структуры на поверхности роликов в поперечном направлении может варьироваться от примерно 0,5 мм до примерно 2 мм. Предпочтительно, шаг гофрированной структуры составляет от примерно 0,6 мм до примерно 1,5 мм, более предпочтительно от примерно 0,8 мм до примерно 1,2 мм, например, примерно 1,0 мм. Степень или интенсивность гофрирования отражается на глубине впадин (или высотой гребней) гофрированной структуры листового материала, и относится к расстоянию между гребнем одного ролика и соответствующей впадины противоположного ролика при пропускании листового материала между роликами. Иллюстративное расстояние включает примерно 0,25 мм, примерно 0,5 мм, примерно 0,75 мм, примерно 1,0 мм, примерно 1,25 мм или примерно 1,5 мм. Глубина связана с растягиванием листового материала в поперечном направлении и влияет на изменение размера листового материала в поперечном направлении. Сопротивление затяжке (RTD) фильтрующего элемента связано со степенью растягивания гофрированного листового материала. Может быть выбрана любая комбинация глубины и шага в пределах вышеуказанных диапазонов в соответствии с размерами и спецификацией выпускаемого готового изделия в форме стержня. Предпочтительно, расстояние от впадины до впадины измеряют от центра до центра впадин или от самой глубокой точки до самой глубокой точки впадин.

Лист целлюлозного материала может быть получен из любого подходящего целлюлозного материала, предпочтительно из целлюлозного материала, полученного из растений, такого как бумага, и предпочтительно крепированная бумага. Предпочтительная крепированная бумага с граммажем или плотностью примерно 35 г/м². Предпочтителен процент крепирования 10-30%, который отражает степень сужения бумаги при крепировании. Во многих вариантах осуществления лист целлюлозного материала выполнен из материала, содержащего боковые протоногенные группы. Термин «протоногенный» относится к группе, которая может выступать в качестве донора водорода или протона в химической реакции. Протоногенные группы предпочтительно представляют собой реакционноспособные гидрофильные группы, такие как без ограничения гидроксильная группа (-OH), аминогруппа (-NH₂) или сульфгидрильная группа (-SH₂). Настоящее изобретение теперь будет описано в качестве примера со ссылкой на лист целлюлозного материала, содержащего гидроксильные группы. Материал с подвешенными гидроксильными группами включает целлюлозный материал, такой как бумага, древесина, текстиль, натуральные, а также искусственные волокна. Лист целлюлозного материала также может содержать один или более материалов наполнителя, например, карбонат кальция или активированный углерод.

Лист целлюлозного материала может иметь любую подходящую плотность. Плотность листа гидрофобного целлюлозного материала может находиться в диапазоне от примерно 20 до примерно 60 грамм на квадратный метр или от примерно 30 до примерно 45 грамм на квадратный метр, или примерно 35 грамм на квадратный метр. Лист целлюлозного материала может иметь любую подходящую толщину. Толщина листа целлюлозного материала может находиться в диапазоне от примерно 20 до примерно 100 микрометров, или от примерно 20 до примерно 60 микрометров, или от примерно 30 до 50 микрометров.

Гидрофобная поверхность целлюлозного материала может быть образована с помощью любого подходящего гидрофобного реагента или гидрофобной группы. Гидрофобный реагент предпочтительно образует химическую связь с целлюлозным материалом или боковыми протоногенными группами целлюлозного материала. Во многих вариантах осуществления гидрофобный реагент ковалентно связан с целлюлозным материалом или боковыми протоногенными группами целлюлозного материала. Например, гидрофобная группа ковалентно связана с боковыми гидроксильными группами целлюлозного материала, образующего лист. Ковалентная связь между структурными компонентами целлюлозного материала и гидрофобным реагентом может образовывать гидрофобные группы, более надежно прикрепленные к бумажному материалу, вместо простого нанесения покрытия гидрофобного материала на целлюлозный материал, образующий лист. За счет химической связи гидрофобного реагента на молекулярном уровне in situ, а не нанесения слоя гидрофобного материала в объеме для покрытия поверхности обеспечивается лучшее поддержание проницаемости бумаги, так как покрытию свойственно закрывать или блокировать поры в целлюлозном материале, образующем непрерывный лист, и уменьшать проницаемость. Химически связанные гидрофобные группы с целлюлозным материалом, образующим лист, in situ могут также уменьшить количество материала, необходимого для придания гидрофобности поверхности целлюлозного материала, образующего лист. В данном контексте термин «in situ» относится к месту протекания химической реакции, которая происходит на или вблизи поверхности твердого материала, образующего лист, в отличие от реакции с целлюлозой, растворенной в растворе. Например, реакция происходит на или вблизи поверхности целлюлозного материала, образующего лист, который содержит целлюлозный материал в гетерогенной структуре. Однако, термин ʺin situʺ не требует, чтобы химическая реакция происходила непосредственно на целлюлозном материале, образующем лист.

В одном из вариантов осуществления изобретения гидрофобный реагент содержит ацильную группу или группу жирной кислоты. Ацильная группа или группа жирной кислоты или их смесь могут быть насыщенными или ненасыщенными. Группа жирной кислоты (такая как галогенангидрид жирной кислоты) в реагенте может реагировать с подвешенными протоногенными группами, такими как гидроксильные группы целлюлозного материала, с образованием сложноэфирной связи, ковалентно связывающей жирную кислоту с целлюлозным материалом. По сути, эти реакции с подвешенными гидроксильными группами могут этерифицировать целлюлозный материал.

Ацильная группа или группа жирной кислоты включает C₁₂-C₃₀алкил (алкильную группу, имеющую от 12 до 30 атомов углерода), C₁₄-C₂₄алкил (алкильную группу, имеющую от 14 до 24 атомов углерода) или предпочтительно C₁₆-C₂₀алкил (алкильную группу, имеющую от 16 до 20 атомов углерода). Специалистам в данной области должно быть понятно, что термин «жирная кислота», используемый в данном документе, относится к длинноцепочечной алифатической, насыщенной или ненасыщенной жирной кислоте, которая содержит от 12 до 30 атомов углерода, от 14 до 24 атомов углерода, от 16 до 20 атомов углерода или которая имеет более 15, 16, 17, 18, 19 или 20 атомов углерода. В различных вариантах осуществления гидрофобный реагент включает ацилгалогенид, галогенангидрид жирной кислоты, такой как хлорангидрид жирной кислоты, включающий, например, хлорангидрид пальмитиновой кислоты, хлорангидрид стеариновой кислоты или хлорангидрид бегеновой кислоты, их смесь. Результатом реакции in situ между хлорангидридом жирной кислоты и целлюлозным материалом, образующим лист, является образование сложных эфиров жирной кислоты и целлюлозы и хлористоводородной кислоты.

Можно использовать любой подходящий способ образования химической связи между гидрофобным реагентом или группой и целлюлозным материалом, образующим непрерывный лист. Предпочтительно, указанный способ представляет собой способ без применения растворителя.

В качестве одного из примеров, определенное количество гидрофобного реагента, такого как ацилгалогенид, галогенанидрид жирной кислоты, хлорангидрид жирной кислоты, пальмитоилхлорид, стеароилхлорид или бегеноилхлорид, их смесь, осаждают без растворителя на поверхности листа при контролируемой температуре, например, капли реагентов образуют на поверхности равномерно отстоящие друг от друга круги размером 20 микрометров. Контролируя давление пара реагента, можно способствовать распространению реакции путем диффузии с образованием сложноэфирных связей между жирной кислотой и целлюлозой при непрерывном удалении не вступившего в реакцию хлорангидрида. Этерификация целлюлозы в ряде случаев основана на реакции спиртовых групп или подвешенных гидроксильных групп целлюлозы с ацилгалогенидом, таким как ацилхлорид, в том числе хлорангидрид жирной кислоты. Температура, которую можно использовать для нагревания гидрофобного реагента, зависит от химической природы реагента, и для галогенангидридов жирных кислот она находится в диапазоне от примерно 120°C до примерно 180°C.

Гидрофобный реагент может быть нанесен на целлюлозный материал листа в любом подходящем количестве или плотности. Во многих вариантах осуществления основной вес гидрофобного реагента составляет менее чем примерно 3 грамма на квадратный метр, менее чем примерно 2 грамма на квадратный метр или менее чем примерно 1 грамм на квадратный метр или находится в диапазоне от примерно 0,1 до примерно 3 граммов на квадратный метр, от примерно 0,1 до примерно 2 граммов на квадратный метр или от примерно 0,1 до примерно 1 грамма на квадратный метр. Гидрофобный реагент может быть нанесен или напечатан на поверхности целлюлозного материала листа и образовывать однородный или неоднородный узор.

Предпочтительно, лист гидрофобного целлюлозного материала образуется посредством реакции группы сложного эфира жирной кислоты или группы жирной кислоты с подвешенными гидроксильными группами в целлюлозном материале непрерывного листа с образованием гидрофобной поверхности. Этап реакции может быть выполнен путем нанесения галогенангидрида жирной кислоты (например, такого как хлорангидрид), что предоставляет группу сложного эфира жирной кислоты или группу жирной кислоты для образования химической связи с боковыми гидроксильными группами на целлюлозном материале листа для образования гидрофобной поверхности. Стадию нанесения можно осуществлять путем загрузки галогенангидрида жирной кислоты в жидкой форме, без применения растворителя, на твердую подложку, такую как кисть, валик или поглощающая или непоглощающая прокладка, а затем приведения твердой подложки в контакт с поверхностью листа. Галогенангидрид жирной кислоты также может быть нанесен с помощью методик печати, таких как глубокая печать, флексография, струйная печать, гелиография, путем распыления, путем смачивания или путем погружения в жидкость, содержащую галогенангидрид жирной кислоты. На этапе нанесения могут быть нанесены дискретные участки реагента, образующие однородный или неоднородный узор гидрофобных областей на поверхности листа. Равномерный или неравномерный рисунок распределения гидрофобных областей на листе может быть образован из по меньшей мере примерно 100 отдельных гидрофобных участков, по меньшей мере примерно 500 отдельных гидрофобных участков, по меньшей мере примерно 1000 отдельных гидрофобных участков или по меньшей мере примерно 5000 отдельных гидрофобных участков. Отдельные гидрофобные участки могут иметь любую применимую форму, такую как форма круга, прямоугольника или многоугольника. Отдельные гидрофобные участки могут иметь любой применимый средний поперечный размер. Во многих вариантах осуществления отдельные гидрофобные участки имеют средний поперечный размер в диапазоне от 5 до 100 микрометров или в диапазоне от 5 до 50 микрометров. Для облегчения диффузии наносимого реагента на поверхности также можно использовать поток газа. Устройства и способы, такие как те, которые описаны в опубликованном патенте США 20130236647, включенном в настоящее описание в качестве ссылки во всей ее полноте, могут быть использованы для получения гидрофобного листа.

В соответствии с настоящим изобретением лист гидрофобного целлюлозного материала, который может быть использован в гидрофобном фильтрующем элементе, может быть получен способом, включающим нанесение жидкой композиции, содержащей галогенангидрид алифатической кислоты (предпочтительно, галогенангидрид жирной кислоты) на по меньшей мере одну поверхность листа, необязательную подачу потока газа на поверхность для облегчения диффузии нанесенного галогенангидрида жирной кислоты, и поддержание температуры поверхности от примерно 120°С до примерно 180°С, при этом галогенангидрид жирной кислоты вступает в реакцию in situ с гидроксильными группами целлюлозного материала в листе, что приводит к образованию сложных эфиров жирной кислоты. Предпочтительно, лист выполнен из бумаги, и галогенангидрид жирной кислоты представляет собой стеароилхлорид, пальмитоилхлорид или смесь хлорангидридов жирных кислот с 16-20 атомами углерода в ацильной группе. Предпочтительно, галогенангидрид жирной кислоты в жидкой композиции, которую наносят на поверхность, не растворен в растворителе. Гидрофобный лист, полученный способом, описанным выше, таким образом, отличен от материала, изготовленного путем покрытия поверхности слоем предварительно полученного сложного эфира целлюлозы и жирной кислоты.

Гидрофобный лист и готовый гидрофобный фильтрующий элемент производят с помощью способа нанесения композиции жидкого реагента на по меньшей мере одну поверхность бумаги листа со скоростью в диапазоне от примерно 0,1 до примерно 3 грамм на квадратный метр, или от примерно 0,1 до примерно 2 грамма на квадратный метр, или от примерно 0,1 до примерно 1 грамм на квадратный метр. Жидкий реагент, нанесенный с указанной скоростью, обеспечивает гидрофобность поверхности листа и готового фильтрующего элемента.

Во многих вариантах осуществления толщина листа позволяет гидрофобным группам или реагенту, нанесенным на одну поверхность, распространяться на противоположную поверхность, эффективно обеспечивая аналогичными гидрофобными свойствами обе противоположные поверхности. В одном примере толщина листа составляла примерно 43 микрометра, и обеим поверхностям была придана гидрофобность с помощью способа (глубокой) печати с использованием хлорангидрида стеариновой кислоты в качестве гидрофобного реагента, наносимого на одну поверхность.

В некоторых вариантах осуществления материал или способ обеспечения гидрофобной природы гидрофобного фильтрующего элемента по существу не уменьшает проницаемость фильтрующего элемента. Предпочтительно, реагент или способ создания гидрофобного фильтрующего элемента изменяет проницаемость фильтрующего элемента (по сравнению с необработанным фильтрующим элементом) на менее чем примерно 10%, или менее чем примерно 5%, или менее чем 1%.

Во многих вариантах осуществления гидрофобная поверхность может быть образована путем печатания реагента вдоль длины гидрофобного фильтрующего элемента или листа целлюлозного материала. Могут использоваться любые применимые способы печати. Реагент может включать любые применимые гидрофобные группы, которые могут вступать в реакцию для образования химической связи с боковыми группами целлюлозного материала.

Во многих вариантах осуществления гидрофобная поверхность может быть образована путем печатания реагента вдоль длины целлюлозного материала. Могут быть использованы любые применимые способы печати, такие как глубокая печать, струйная печать и т.п. Реагент может включать любые применимые гидрофобные группы, которые могут быть ковалентно связаны с целлюлозным материалом или боковыми группами целлюлозного материала.

Курительные изделия, такие как сигареты и изделия, генерирующие аэрозоль, содержат субстрат табака или субстрат, генерирующий аэрозоль, который содержит наполнитель из табака, окруженный оберткой. Субстрат табака может содержать любой подходящий тип или типы табачного материала или заменителя табака в любом подходящем виде. Предпочтительно, табачный стержень включает табак трубоогневой сушки, табак Берли, табак Мэриленд, табак восточного типа, специальные виды табака, гомогенизированный или восстановленный табак, или любое их сочетание. Табак предпочтительно предусмотрен в виде наполнителя из резаного табака, листовых пластинок табака, переработанных табачных материалов, таких как взорванный или вспушенный табак, переработанных табачных стеблей, таких как порезанные и раскатанные или порезанные и вспушенные стебли, гомогенизированного табака, восстановленного табака, формованного листового табака или их смесей и т.п. Термин «наполнитель из резаного табака» используется в данном документе для обозначения табачного материала, преимущественно образованного из части табачного листа, представляющей собой листовую пластинку. Термин «наполнитель из резаного табака» используется в данном документе для обозначения как одного вида Nicotiana, так и двух и более видов Nicotiana, образующих наполнитель из резаного табака в виде смеси.

Используемый в данном документе термин «гомогенизированный табак» означает материал, образованный посредством агломерации табачных частиц. Гомогенизированный табак может включать восстановленный табак или формованный листовой табак, или их смесь. Термин «восстановленный табак» относится к бумагоподобному материалу, который может быть изготовлен из табачных отходов, таких как мелкие частицы табака, табачная пыль, стебли табака или смесь вышеперечисленного. Восстановленный табак может быть получен из табачных отходов путем экстрагирования растворимых химических веществ из побочных продуктов табачного производства, переработки оставшихся после экстракции табачных волокон в лист, а затем повторного нанесения экстрагированных материалов в концентрированной форме на лист. Термин «формованный листовой табак» используется в настоящем документе для обозначения продукта, полученного в результате процесса, хорошо известного в данной области техники, основу которого составляет отливка суспензии, содержащей измельченные частицы табака и связующее (например, гуар) на опорную поверхность, такую как конвейерная лента, высушивание суспензии и удаление высушенного листа с опорной поверхности. Примерные способы изготовления этих типов субстрата табака или субстратов, генерирующих аэрозоль, описаны в US 5,724,998; US 5,584,306; US 4,341,228; US 5,584,306 и US 6,216,706. В различных вариантах осуществления гомогенизированный табак образован в форме листа, который гофрирован, свернут, согнут или иным образом сжат перед помещением в обертку для формирования табачного стержня. Например, листы гомогенизированного табачного материала для использования в настоящем изобретении могут быть гофрированы с использованием гофрирующего модуля, как описано в CH-A-691156, который содержит пару роторных гофрирующих валиков. Тем не менее, следует иметь в виду, что листы гомогенизированного табачного материала для использования в настоящем изобретении могут быть текстурированы с использованием другого подходящего оборудования и способов, которые деформируют или перфорируют листы гомогенизированного табачного материала.

Субстрат табака или субстрат, генерирующий аэрозоль, используемые в нагреваемых курительных изделиях или изделиях, генерирующих аэрозоль, обычно включают более высокий уровень увлажнителя (увлажнителей), чем сгораемые курительные изделия, такие как сигареты. Увлажнители также можно назвать как «вещество для образования аэрозоля». Вещество для образования аэрозоля используется для описания любого подходящего известного соединения или смеси соединений, которые при использовании упрощают образование аэрозоля и которые при рабочей температуре субстрата, генерирующего аэрозоль, по существу, обладают стойкостью к термической деградации. Подходящие увлажнители или вещества для образования аэрозоля хорошо известны из уровня техники и включают, помимо всего прочего: многоатомные спирты, такие как пропиленгликоль, триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и глицерин; сложные эфиры многоатомных спиртов, такие как глицерол моно-, ди- или триацетат; и алифатические сложные эфиры моно-, ди- или поликарбоновых кислот, такие как диметилдодекандиоат и диметилтетрадекандиоат. Предпочтительными увлажнителями или веществами для образования аэрозоля являются многоатомные спирты или их смеси, такие как пропиленгликоль, триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и, наиболее предпочтительно, глицерин. Субстрат табака или субстрат, образующий аэрозоль, может содержать один увлажнитель или вещество для образования аэрозоля. Альтернативно, субстрат табака или субстрат, образующий аэрозоль, может содержать сочетание двух или более увлажнителей или веществ для образования аэрозоля.

В различных вариантах осуществления субстрат табака или субстрат, образующий аэрозоль, имеет высокий уровень увлажнителя или вещества для образования аэрозоля. В данном контексте высокий уровень увлажнителя означает содержание увлажнителя, которое выше примерно 10% или предпочтительно выше примерно 15% или более предпочтительно выше примерно 20%, по сухому весу. В субстрате табака или субстрате, образующем аэрозоль, содержание увлажнителя или вещества для образования аэрозоля может также составлять от примерно 10% до примерно 30%, от примерно 15% до примерно 30%, или от примерно 20% до примерно 30%, по сухому весу.

Во многих вариантах осуществления общая длина курительного изделия составляет от примерно 30 мм до примерно 130 мм. В некоторых вариантах осуществления общая длина курительного изделия составляет примерно 85 мм или примерно 45 мм. Наружный диаметр курительного изделия может составлять от примерно 5,0 мм до примерно 12 мм, или от примерно 5,0 мм до примерно 8 мм, или 7,2 мм ± 10%. Общая длина фильтра курительного изделия может составлять от примерно 18 мм до примерно 36 мм. В некоторых вариантах осуществления общая длина фильтра составляет примерно 27 мм. Субстраты, генерирующие аэрозоль, в нагреваемых курительных изделиях обычно значительно меньше по длине стержня, чем стержни горючего курительного материала в обычных курительных изделиях с зажигаемым концом. Колонка субстратов, генерирующих аэрозоль, которые помещены в обертку в нагреваемых курительных изделиях, может иметь длину от примерно 5 мм до примерно 20 мм.

В предыдущих экспериментах было показано, что ковалентное связывание групп жирной кислоты с бумагой в соответствии с настоящим изобретением существенно не изменяет плотность или проницаемость целлюлозного материала, например, бумаги. Таким образом, RTD фильтра, изготовленного с применением гидрофобного листового материала, предположительно не будет существенно отличаться от необработанного материала.

В предыдущем эксперименте был получен фильтр с окружностью 16,3 мм (16,24-16,36 мм) с применением крепированной бумаги, имеющей плотность 36 г/м² (34,7-37,3 г/м²) и ширину 100 мм, которую гофрировали с получением структуры с шагом 1 мм. Фильтр, полученный из такого фильтрующего элемента, демонстрировал RTD 6,6 мм вод.ст. на мм фильтрующего элемента. В другом эксперименте был получен фильтр с диаметром 7,4-7,49 мм (окружность 23,24-23,53 мм) с применением крепированной бумаги (Semi-White L126, 2646/312, Swiss Quality Paper), имеющей плотность 36 г/м² (34,7-37,3 г/м²) и ширину 220 мм. На фиг. 4 представлена взаимосвязь между шириной бумаги до гофрирования (от 180 мм до 220 мм), двумя степенями гофрирования и RTD. Показано, что RTD может варьироваться в соответствии со степенью гофрирования от 0,9 мм вод. ст. при более низкой степени гофрирования до 3,63 мм вод. ст. на мм фильтра при более высокой степени гофрирования.

Соответственно, сопротивление затяжке (RTD) курительных изделий и фильтров по настоящему описанию может варьироваться. Во многих вариантах осуществления RTD курительного изделия составляет от примерно 50 до 150 мм H₂O. RTD курительного изделия относится к разности статических давлений между двумя концами образца во время прохождения через него потока воздуха в устойчивых условиях, в которых объемный поток составляет 17,5 миллилитров в секунду на выпускном конце. RTD образца можно измерить с помощью способа, изложенного в стандарте ISO 6565:2002, при блокировании какой-либо вентиляции (в случае ее наличия).

В одном или нескольких вариантах осуществления курительные изделия согласно настоящему раскрытию могут быть упакованы в контейнеры, например, в мягкие пачки или в пачки с шарнирной крышкой, с внутренней прокладкой, покрытой одним или несколькими ароматизаторами.

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

Используемые в данном описании и прилагаемой формуле изобретения формы единственного числа охватывают варианты осуществления, имеющие ссылки на множественное число, если в содержании явно не указано иное.

Используемый в данном описании и прилагаемой формуле изобретения термин «или» обычно используется в значении, включающем «и/или», если в содержании явно не указано иное.

Используемые в данном документе выражения «иметь», «имеющий», «включать», «включающий», «содержать», «содержащий» или им подобные используются в своем широком смысле и в целом означают «включая, но без ограничения». Следует понимать, что выражения «состоящий по сути из», «состоящий из» и т.п. относятся к категории «содержащий» и т.п.

Слова «предпочтительный» и «предпочтительно» относятся к вариантам осуществления настоящего изобретения, которые могут дать определенные преимущества при определенных обстоятельствах. Тем не менее, другие варианты осуществления могут также быть предпочтительными при тех же или других обстоятельствах. Кроме того, перечисление одного или более предпочтительных вариантов осуществления не подразумевает, что другие варианты осуществления являются неприменимыми, и не предназначено для исключения других вариантов осуществления из объема настоящего раскрытия, включая формулу изобретения.

На фиг. 1 приведен схематический вид в перспективе варианта осуществления курительного изделия, содержащего маркировку.

На фиг. 2 представлен схематический вид в перспективе иллюстративного непрерывного листа гидрофобного материала;

На фиг. 3 представлен схематический вид в поперечном сечении иллюстративного фильтрующего элемента; и

На фиг. 4 представлен график взаимосвязи между шириной бумаги до гофрирования (от 180 мм до 220 мм), двумя степенями гофрирования и RTD.

Курительные изделия, изображенные на фиг. 1-3, демонстрируют один или несколько вариантов осуществления курительных изделий или компонентов курительных изделий, описанных выше. Схематические графические материалы необязательно выполнены в масштабе и представлены для целей иллюстрации, а не для ограничения. На графических материалах изображен один или несколько аспектов, описанных в настоящем раскрытии. Тем не менее следует понимать, что другие аспекты, не показанные в графических материалах, также находятся в рамках объема и сущности настоящего раскрытия.

Как видно из фиг. 1, на ней изображено курительное изделие 10. Курительное изделие 10 содержит субстрат 20 табака, такой как табачный стержень, а также сегмент 30 конца, подносимого ко рту, и поджигаемый конец 70. Мундштук содержит фильтрующий элемент 30 и может упираться в табачный субстрат 20 в готовом курительном изделии 10. Изображенное курительное изделие 10 содержит фицеллу 60, окружающую по меньшей мере часть фильтра или сегмента 30 мундштука, и обертку 40, окружающую по меньшей мере часть субстрата 20 табака. Ободковая бумага 50 окружает фицеллу 60 и часть обертки 40.

На фиг. 2 изображен непрерывный лист гидрофобного целлюлозного материала 101, определяющий часть 120 гофрированной структуры с гребнями и впадинами, параллельными направлению перемещения (см. направление стрелки) материала в узле гофрирования. Показана также иллюстративная плоская часть 110.

На фиг. 3 представлен вид в поперечном сечении одного из вариантов осуществления гидрофобного фильтрующего элемента 130. Гофрированный лист гидрофобного целлюлозного материала 101 показан как сложенный относительно самого себя и упакованный в цилиндрической форме с по существу круглым поперечным сечением. Фицелла 160 окружает и фиксирует лист гидрофобного целлюлозного материала 101 в цилиндрической форме.

Вышеописанные иллюстративные варианты осуществления не являются ограничивающими. Специалистам в данной области будут очевидны и другие варианты осуществления, согласующиеся с вышеописанными иллюстративными вариантами осуществления.