PL203942B1

PL203942B1 - Filtr dymu tytoniowego i jego zastosowanie

Info

Publication number: PL203942B1
Application number: PL376937A
Authority: PL
Inventors: Anthony Denis Mccormack
Original assignee: Filtrona Int Ltd
Priority date: 2002-11-27
Filing date: 2003-11-26
Publication date: 2009-11-30
Also published as: CN1717185A; US8402977B2; BR0316656A; CO5690517A2; EP1571934B1; EP1571934A2; ES2293050T3; RU2005114744A; CN100475066C; MXPA05005621A; WO2004047571A3; US20060130856A1; PL376937A1; KR101078671B1; WO2004047571A2; BR0316656B1; GB2395650B; JP4808969B2; JP2006507824A; KR20050085146A

Abstract

Filtr dymu tytoniowego, który zapewnia możliwą do przyjęcia filtrację fazy parowej i dostarczanie smaku w obecności lotnego środka smakowego (np. mentolu), przy czym filtr zawiera węgiel aktywowany, w którym (1) pory o średnicy mniejszej niż 2 nm (mikropory) mają objętość co najwyżej 0,3 cm3/g (NZ) oraz (2) (a) pory o średnicy 2-50 nm (mezopory) mają objętość porów co najmniej 0,25 cm3/g (N2) i/lub (b) pory o średnicy 7-50 nm (większe mezopory) mają objętość porów co najmniej 0,12 cm3/g (Hg).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest filtr dymu tytoniowego i zastosowanie filtra.

Wynalazek ten dotyczy filtrów dymu tytoniowego zawierających cząstkowy sorbent oraz papierosów z filtrem zawierających lotną substancję smakowo-zapachową i filtr.

Takie zastosowanie cząstek sorbentu do usuwania składników fazy parowej (VP) z dymu tytoniowego jest znane. Papierosy zawierające lotną substancję smakowo-zapachową (np. mentol) są również znane. Jednakże dotychczasowe usiłowania stosowania zarówno lotnej substancji smakowo-zapachowej jak i cząstkowego sorbentu w papierosie z filtrem nie powiodły się. Okazało się niemożliwe uzyskanie zadowalającego poziomu podawania substancji zapachowo-smakowej przy równoczesnym utrzymaniu zadowalającego poziomu usuwania składników VP przez cząstkowy sorbent.

Stwierdzono, że problem ten można przezwyciężyć przez filtr dymu tytoniowego zawierający węgiel aktywowany, w którym (1) pory o średnicy mniejszej niż 2 nm (mikropory) mają objętość co najwyżej 0,3 cm³/g (N2); oraz (2) (a) pory o średnicy 2-50 nm (mezopory) mają objętość co najmniej 0,25 cm³/g (N2) i/lub (b) pory o średnicy 7-50 nm (większe mezopory) mają objętość co najmniej 0,12 cm³/g (Hg). Węgiel aktywowany bez objętości mikroporów ma słabe działanie usuwającego VP, które jest jeszcze bardziej zmniejszane lub kasowane w obecności lotnej substancji smakowozapachowej, a podane kombinacje mikroporów i mezoporów są konieczne, by umożliwić wymaganą równowagę podawania substancji smakowo-zapachowej i usuwania VP. Objętość porów wyrażona w cm³/g (N2) oznacza objętość zmierzoną metodą porozymetrii azotowej przy użyciu przyrządu Micrometrics Tristar 3000 do mierzenia izoterm adsorpcji/desorpcji azotu i charakteryzującą się rozkładem wielkości porów, zmierzonym metodą BJH na desorpcyjnym odgałęzieniu izotermy. Objętość porów lub pole powierzchni wyrażone w cm³/g (Hg) lub m²/g (Hg) oznacza wartość zmierzoną metodą porozymetrii rtęciowej z zastosowaniem kąta styku 140° i przy wartości napięcia powierzchniowego 480 dyn/cm.

Filtr dymu tytoniowego według przedmiotowego wynalazku zawiera węgiel aktywowany, który ma objętość mikroporów o średnicy mniejszej niż 2 nm wynoszącą do 0,3 cm³/g (N2), mezopory o ś rednicy 2-50 nm, których obję tość wynosi co najmniej 0,25 cm³/g (N2), przy czym obję tość mezoporów o średnicy 7-50 nm wynosi co najmniej 0,12 cm³/g (Hg). Ponadto, filtr dymu tytoniowego według wynalazku zawiera węgiel aktywowany, w którym objętość mikroporów o średnicy poniżej 2 nm wynosi do 0,3 cm³/g (N2), a objętość mezoporów o średnicy 7-50 nm wynosi co najmniej 0,12 cm³/g (Hg).

W węglu aktywowanym stosowanym wed ług wynalazku pory o średnicy większej niż 50 nm (makropory) korzystnie mają pole powierzchni co najmniej 5 m²/g (Hg), korzystniej co najmniej 6 m²/g (Hg).

Pory o średnicy mniejszej niż 2 nm, 2-50 nm i powyżej 50 nm są nazywane mikroporami, mezoporami i makroporami według definicji i terminologii przyjętej przez IUPAC.

Objętość mikroporów wynosi korzystnie co najwyżej 0,26 cm³/g (N2), korzystniej 0,15 cm³/g (N2) lub mniej. Objętość mezoporów o średnicy 2-50 nm może przykładowo wynosić w przybliżeniu 0,3 cm³/g (N2), a korzystnie jest większa niż 0,4 lub 0,5 cm³/g (N2). Korzystny zakres wynosi zatem 0,3-0,5 cm³/g (N2) lub więcej. Objętość mezoporów o średnicy w zakresie 7-50 nm wynosi korzystnie co najmniej 0,13 cm³/g (Hg), a może wynosić ponad 0,3 lub ponad 0,5 cm³/g (Hg). Korzystny zakres wynosi zatem 0,13-0,5 cm³/g (Hg) lub więcej.

Ponadto wynalazek obejmuje zastosowanie filtra opisanego powyżej do wytwarzania papierosów z filtrem zawierających lotną substancję smakowo-zapachową, którą może być mentol, substancja ta może być dodana do węgla aktywowanego lub do innej części papierosa niż węgiel, może też być dodana do opakowania papierosa.

Nieoczekiwanie stwierdzono, że węgiel aktywowany o starannie kontrolowanej mikro/mezoporowatości i korzystnie mikro/mezo/makroporowatości - (a) wykazuje zadowalający poziom adsorpcji lotnej substancji zapachowo-smakowej, takiej jak mentol (niezbyt mało i niezbyt dużo); (b) uwalnia wystarczająco wiele substancji zapachowo-smakowej w warunkach spalania, by zapewnić zadowalający smak; (c) wykazuje dobrą adsorpcję składników w fazie pary z dymu tytoniowego; oraz (d) zachowuje zadowalający (chociaż zmniejszony) poziom usuwania tych składników w fazie pary, nawet w obecnoś ci lotnej substancji zapachowo-smakowej, takiej jak mentol. Takie po łączenie wł aś ciwoś ci dotychczas nie było uzyskiwane.

Według wynalazku filtr dymu tytoniowego zawarty jest w papierosie z filtrem zawierającym lotną substancję zapachowo-smakową, np. mentol. Taki papieros z filtrem po raz pierwszy zapewnia akceptowalny smak przy akceptowalnym zmniejszeniu dostarczania składników dymu w fazie pary.

PL 203 942 B1

Filtr według wynalazku może mieć dowolną poprzednio proponowaną konstrukcję filtra dymu tytoniowego z sorbentem w postaci cząstek. Przykładowo, węgiel może być rozproszony w całym wkładzie filtra naniesiony na nitkę lub włókna, albo materiale arkuszowym zebranym we wkładzie. Zamiast tego węgiel może być przyklejony do jednej lub wielu nici przebiegających przez osnowę wkładu filtru, albo też może być przyklejony do wewnętrznej powierzchni owijki wokół wkładu filtru. Może też stanowić złoże usytuowane warstwowo pomiędzy dwoma wkładami (np. z kabla z octanu celulozy) we wspólnej owijce. Węgiel może być potraktowany substancją smakowo-zapachową przed produkcją filtra tak, że działa jako nośnik substancji zapachowo-smakowej i zmniejsza do minimum migrację tej substancji podczas składowania. Zamiast tego węgiel można by stosować w odpowiednim filtrze w stanie pozbawionym substancji zapachowo-smakowej, przy czym substancję taką dodaje się do innej części filtra i/lub papierosa, z którym filtr jest stosowany, i/lub do opakowania papierosów z filtrem. Substancja zapachowo-smakowa może być osadzona na owijce wokół wkładu filtra lub na co najmniej jednej nici przebiegającej przez wkład filtra, przy czym taki wkład może być wkładem wspierającym również węgiel aktywowany lub oddzielny wkład.

Filtry według wynalazku mogą dodatkowo zawierać co najmniej jeden cząstkowy sorbent, inny niż węgiel aktywowany wymagany przez wynalazek (np. żel krzemionkowy lub inny węgiel), zmieszany z węglem wymaganym przez wynalazek i/lub oddzielony od niego.

Wynalazek przedstawiono w następujących przykładach, gdzie przykłady B, C, D i H są przykładami według wynalazku, a pozostałe są podane dla porównania.

P r z y k ł a d y

W każ dym z przykł adów próbkę odpowiedniego wę gla aktywowanego suszono i wystawiono na działanie atmosfery mentolu w desykatorze przy temperaturze 55°C przez 4 dni, przy czym zarejestrowano zwiększenie ciężaru. Następnie wykonano papierosowe filtry typu Triple granular, z których każdy zawierał 100 mg mentolowanego węgla w upakowanym złożu pomiędzy dwoma segmentami filtra z octanu celulozy. Papierosy z filtrem były palone w warunkach określonych przez ISO (zaciągnięcia 35 cm³, każde o czasie trwania 2 s, raz na minutę) i mierzono mentol pozyskiwany z papierosów. Zbierano również fazę parową dymu papierosowego i mierzono procentowe zmniejszenie wybranej liczby związków będących w fazie pary. Zmierzono średnie zmniejszenie ilości tych związków w fazie pary i zmniejszenie uzyskane przy użyciu równoważ nego filtra zawierającego 100 mg takiego samego wę gla przed wystawieniem na działanie mentolu w odniesieniu do równoważnego papierosa z filtrem bez węgla.

Wyniki podsumowano w poniższej tablicy, która podaje parametry porowatości dla różnych użytych węgli i zmierzone skuteczności filtrowania przy ich użyciu. Przykłady B, C, D i H wykorzystywały węgle aktywowane według wymagań wynalazku, natomiast pozostałe przykłady nie wykorzystywały ich.

Porównawczy przykład A wykorzystywał standardowy węgiel z łupin orzecha kokosowego zwykle używany w dotychczasowych filtrach papierosowych, natomiast porównawcze przykłady E i G oraz I i M wykorzystywały inne węgle, których mikro/mezo/makroporowatość dawała słabe wyniki. Porównawczy przykład K wykazał dobre przejmowanie i pozyskiwanie mentolu, ale przy niemierzalnie małej objętości mikroporów węgla jego skuteczność usuwania składników w fazie pary była mała i zmniejszona zasadniczo do zera w obecności mentolu. Porównawcze przykłady I, J, L i M wykazały aktywne usuwanie składników w fazie pary po mentolowaniu, ale dawały znacząco nieodpowiednie pozyskiwanie mentolu, podczas gdy pozostałe przykłady porównawcze A i E-G były znacząco nieodpowiednie, zarówno pod względem usuwania składników w fazie pary, jak i pod względem pozyskiwania mentolu.

T a b l i c a

Przykład	A	B	C	D	E	F	G
Objętość mikroporów (cm³/g) (N2)	0,46	0,26	0,11	0,12	0,52	0,33	0,23
Objętość mezoporów 2-50 nm (cm³/g) (N2)	0,09	0,30	0,44	0,51	0,36	0,25	0,04
Objętość mezoporów 7-50 nm (cm³/g) (N₂)	0,06	0,13	0,34	0,54	0,21	0,15	nu*
Pole powierzchni makroporów m²/g (Hg)	1,9	6,4	6,9	12,2	1,4	4,9	nu*
Absorpcja mentolu %	18,6	27,3	27,5	23	57,1	18,9	11,5
Pozyskiwanie mentolu (mg/papieros)	0,03	0,73	0,44	0,72	0,07	0,06	0,15
średnio faza pary (bez mentolowania) (%)	53	85	45	61	85	45	47
średnio faza pary (z mentolowaniem) (%)	<5	24	24	36	<5	<5	<5

PL 203 942 B1

T a b l i c a (ciąg dalszy)

Przykład	H	I	J	K	L	M
Objętość mikroporów (cm³/g) (N2)	0,19	0,35	0,43	nm*	0,50	0,31
Objętość mezoporów 2-50 nm (cm³/g) (N2)	0,29	1,05	0,92	0,49	1,10	0,28
Objętość mezoporów 7-50 nm (cm³/g) (N2)	0,13	0,20	0,29	nu*	0,21	0,10
Pole powierzchni makroporów m²/g (Hg)	8,0	2,8	1,1	nu*	2,5	3,7
Absorpcja mentolu %	20	34,6	34,9	39,7	39,1	20
Pozyskiwanie mentolu (mg/papieros)	0,58	0,08	0,12	0,99	0,04	0,00
średnio faza pary (bez mentolowania) (%)	79	87	75	27	91	55
średnio faza pary (z mentolowaniem) (%)	25	46	45	0	30	35

* nu - nie ustalono * nm - praktycznie zero - za mał o, by zmierzyć

Claims

1. Filtr dymu tytoniowego, znamienny tym, ż e zawiera wę giel aktywowany, który ma mikropory o średnicy mniejszej niż 2 nm (mikropory) o objętości co najwyżej 0,3 cm³/g (N2) oraz mezopory o ś rednicy 2-50 nm o obję tości co najmniej 0,25 cm³/g (N2).

₃

2. Filtr według zastrz. 1, znamienny tym, że co najmniej 0,12 cm³/g (Hg) objętości tych mezoporów tworzone jest przez mezopory o średnicy 7-50 nm.

3. Filtr według zastrz. 1, znamienny tym, że makropory o średnicy co najmniej 50 nm tworzą pole powierzchni co najmniej 5 m²/g (Hg).

4. Filtr według zastrz. 1, znamienny tym, że objętość mikroporów wynosi co najwyżej 0,26 cm³/g (N2).

5. Filtr wedł ug zastrz. 4, znamienny tym, ż e obję tość mikroporów wynosi co najwyż ej 0,15 cm³/g (N2).

6. Filtr według zastrz. 1, znamienny tym, że objętość mezoporów 2-50 nm wynosi w przybliżeniu 0,3 cm³/g (N2).

7. Filtr wedł ug zastrz. 1, znamienny tym, ż e obję tość mezoporów 2-50 nm wynosi ponad 0,4 lub ponad 0,5 cm³/g (N2).

8. Filtr według zastrz. 2, znamienny tym, że objętość mezoporów 7-50 nm wynosi co najmniej 0,13 cm³/g (Hg).

9. Filtr wedł ug zastrz. 8, znamienny tym, ż e obję tość mezoporów 7-50 nm wynosi ponad 0,3 lub ponad 0,5 cm³/g (Hg).

10. Filtr dymu tytoniowego, znamienny tym, że zawiera węgiel aktywowany, który ma mikropory o średnicy mniejszej niż 2 nm (mikropory) o objętości co najwyżej 0,3 cm³/g (N2) oraz mezopory o ś rednicy 7-50 nm o obję tości co najmniej 0,12 cm³/g (Hg).

11. Filtr według zastrz. 10, znamienny tym, że makropory o średnicy co najmniej 50 nm tworzą pole powierzchni co najmniej 5 m²/g (Hg).

12. Filtr według zastrz. 10, znamienny tym, że objętość mikroporów wynosi co najwyżej 0,26 cm³/g (N2).

13. Filtr według zastrz. 12, znamienny tym, że objętość mikroporów wynosi co najwyżej 0,15 cm³/g (N2).

14. Filtr według zastrz. 10, znamienny tym, że objętość mezoporów 2-50 nm wynosi w przybliżeniu 0,3 cm³/g (N2).

15. Filtr według zastrz. 10, znamienny tym, że objętość mezoporów 2-50 nm wynosi ponad 0,4 lub ponad 0,5 cm³/g (N2).

16. Filtr według zastrz. 10, znamienny tym, że objętość mezoporów 7-50 nm wynosi co najmniej 0,13 cm³/g (Hg).

PL 203 942 B1

17. Filtr według zastrz. 16, znamienny tym, że objętość mezoporów 7-50 nm wynosi ponad 0,3 lub ponad 0,5 cm³/g (Hg)

18. Zastosowanie filtra określonego w jednym z zastrz. 1-17 do wytwarzania papierosów z filtrem zawierających lotną substancję smakowo-zapachową.

19. Zastosowanie filtra według zastrz. 18, znamienne tym, że substancja smakowo-zapachowa zawiera mentol.

20. Zastosowanie filtra według zastrz. 18 albo 19, znamienne tym, że substancja smakowo-zapachowa jest dodana do węgla aktywowanego.

21. Zastosowanie filtra według zastrz. 18 albo 19, znamienne tym, że substancja smakowo-zapachowa jest dodana do części wymienionego filtra lub papierosa innej niż wymieniony węgiel aktywowany i/lub do opakowania wymienionego papierosa.