Сигарета с угольно-волокнистым фильтром

009755 Настоящее изобретение относится к курительным изделиям, таким как сигареты, в частности к сигаретам, которые содержат фильтр с сегментами, содержащими адсорбент и волокнистый фильтрующий материал для удаления нежелательных газофазных компонентов из основного потока дыма, и имеют длительный срок хранения. Курительные изделия, особенно сигареты, обычно содержат табачный стержень из измельченного табака (обычно в форме табачной мешки), окруженный бумажной оберткой, и цилиндрический фильтр,расположенный выровненно и встык с табачным стержнем. Как правило, фильтр представляет собой жгут из целлюлозоацетатного волокна, прикрепленный к табачному стержню мундштучной бумагой. Вентиляция фильтра достигается рядом или рядами отверстий, расположенных вдоль фильтра. Вентиляция обеспечивает разбавление дыма основного потока окружающим воздухом, чтобы снизить доставку смолы. После зажигания сигареты курильщик втягивает дым основного потока от уголька на зажженном конце сигареты. Втягиваемый сигаретный дым сначала входит в переднюю по ходу часть фильтра и затем проходит через его дальнюю часть, смежную мундштучному концу сигареты (удерживаемому во рту). Некоторые сигареты имеют сегменты фильтра, которые включают адсорбирующие вещества, такие как активированный уголь, и примеры описаны в патентах США 2881770 (Tovey), 3353543 (Sproull etal.), 3101723 (Seligman et al.) и 4481958 (Ranier et al.). Некоторые коммерчески доступные фильтры имеют частицы или гранулы угля (например, материал активированного угля), отдельные или диспергированные в целлюлозоацетатном жгуте; другие коммерчески доступные фильтры имеют угольные нити,диспергированные в нем; в то время как другие коммерчески доступные фильтры имеют так называемую структуру "жгут-промежуток-жгут", "фильтр с полостью" или "тройной фильтр". Примерами коммерчески доступных фильтров являются SCS IV двойной угольный фильтр (SCS IV Dual Solid Charcoal Filter) и тройной угольный фильтр фирмы Filtrona International, Ltd.; тройной фильтр с полостью фирмыBaumgartner; и ACT от Filtrona International, Ltd. См. также Clarke et al., World Tobacco, p. 55 (ноябрь 1992). Подробное обсуждение свойств и композиций сигарет и фильтров имеется в патентах США 5404890 и 5568819 (Gentry et al.), содержание которых включено в настоящее описание путем ссылки. Для сигарет с фильтром уровня техники типа "жгут-промежуток-жгут" является типичным то, что вентиляция располагается вдоль слоя адсорбента, содержащегося в полости, чтобы обеспечить достаточное расстояние отверстий вентиляции от мундштучного конца фильтра, так чтобы губы курильщика не закрывали отверстия вентиляции. Такое расположение отверстий, однако, имеет тенденцию снижать фильтрующую эффективность адсорбента, потому что это повышает скорость дыма основного потока в по меньшей мере части слоя абсорбента. В уровне техники раскрыты различные кольцевые конфигурации фильтров, имеющих несущие углерод кольцевые области фильтра. Например, ЕР 0579410 описывает ряд вариантов сигарет, имеющих кольцевую, несущую углерод область, окружающую либо пористый фильтрующий материал, либо пустую трубчатую полость, образованную пористой мембраной для паровой фазы. Точно также, в патенте США 3894545 (Crellin et al.) показали различные конфигурации кольцевых несущих углерод областей,окружающих пористую мембрану для паровой фазы или стержень несущего углерод материала, окруженного пористым фильтром паровой фазы. Сигаретные элементы фильтра, которые включают уголь, способны удалять компоненты дыма основного потока, которые проходят через фильтр. В частности, активированный уголь имеет тенденцию снижать содержание некоторых компонентов газовой фазы в дыме основного потока, что приводит к изменению органолептических свойств дыма. Несмотря на преимущества несущих углерод фильтров, до сих пор они не нашли широкого применения. В устройствах уровня техники дым основного потока от углеродных фильтров имеет привкус,который не нравится потребителям, и поэтому их применение в коммерчески предлагаемых сигаретах не получило широкого распространения. Кроме того, пластификаторы в фильтрах с волокнистым жгутом имеют тенденцию разлагать определенные углеродистые компоненты при длительном хранении и таким образом снижать эффективность угля в удалении компонентов газовой фазы после периода хранения сигарет, содержащих такие фильтры. Было бы желательно обеспечить сигарету, имеющую фильтр, содержащий углерод и/или другие материалы, способные абсорбировать и/или адсорбировать компоненты газовой фазы, присутствующие в дыме основного потока, обеспечивая при этом благоприятные характеристики абсорбции/адсорбции,разбавления и усилия затяжки. Кроме того, было бы желательно создать фильтр с желательным временем пребывания дыма в области, содержащей абсорбент/адсорбент, при этом одновременно обеспечивая такое падение давления дальше по ходу за областью разбавления и адсорбента/абсорбента, чтобы получить приемлемые характеристики потока дыма, имеющего пониженное содержание газофазных компонентов, но с приемлемыми вкусом и сопротивлением затяжке. В соответствии с изобретением курительные изделия, такие как сигареты, включают табачный стержень и многокомпонентный фильтр, содержащий волокнистый жгут с частицами активированного-1 009755 угля в этом жгуте. В предпочтительном варианте выполнения активированный уголь также несет ароматизатор и содержит частицы высокоактивированного угля. Когда дым основного потока втягивается через переднюю (ближнюю по ходу потока) часть фильтра, газофазные компоненты дыма удаляются и ароматизатор выделяется из активированного угля. Вентиляцию обеспечивают, чтобы ограничить количество табака, сгорающего при каждой затяжки, и такую вентиляцию располагают в месте дальше по ходу, чем основная часть угля на волокнистом жгуте, чтобы снизить скорость дыма основного потока через адсорбент. Полагают, что частицы высокоактивированного угля на волокнистом целлюлозоацетатном жгуте служат причиной значительного снижения содержания газофазных компонентов в дыме основного потока, включая 90%-ное или большее снижение содержания 1,3-бутадиена, акролеина, метилбутадиена, пропиональдегида, акрилонитрила, бензола, толуола и 80%-ное или большее снижение содержания в дыме ацетальдегида. Предпочтительно, настоящее изобретение обеспечивает достижение оптимального времени пребывания дыма в области фильтра, несущего адсорбент, также достигая благоприятного разбавления дыма окружающей атмосферой и создавая приемлемое сопротивление затяжке, ожидаемое большинством курильщиков. Вышеизложенные и другие преимущества и признаки изобретения будут понятны из нижеследующего подробного описания изобретения, прилагаемой формулы и чертежей. Новые признаки и преимущества настоящего изобретения будут понятны специалисту из нижеследующего подробного описания со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых для обозначения подобных частей использованы одинаковые позиции и на которых: фиг. 1 - вид сбоку сигареты по изобретению, содержащей табачный стержень и многокомпонентный фильтр, содержащий частицы высокоактивированного угля на волокнистом жгуте, с удаленными частями, чтобы показать внутренние детали; фиг. 2 - вид сбоку сигареты по изобретению, содержащей табачный стержень и многокомпонентный фильтр, содержащий частицы высокоактивированного угля на волокнистом жгуте, с удаленными частями, чтобы показать внутренние детали; фиг. 3 - вид сбоку сигареты по изобретению, содержащей табачный стержень и многокомпонентный фильтр, содержащий частицы высокоактивированного угля на волокнистом жгуте с расположенной дальше по ходу ароматизирующей добавкой, с удаленными частями, чтобы показать внутренние детали; и фиг. 4 - вид сбоку сигареты по изобретению, содержащей табачный стержень и многокомпонентный фильтр, содержащий частицы высокоактивированного угля на волокнистом жгуте с расположенной дальше по ходу ароматизирующей добавкой, с удаленными частями, чтобы показать внутренние детали. На фиг. 1 представлен предпочтительный вариант выполнения сигареты 10, которая содержит стержень курительного материала 12, такого как измельченный табак, и многокомпонентный фильтр 14,прикрепленный к стержню 12 мундштучной бумагой 16. После зажигания сигареты 10 образуется дым основного потока, втягиваемый потребителем от табачного стержня 12 и через фильтр 14. В настоящем описании положения "передний по ходу" и "дальний по ходу" относительно компонентов фильтра и других признаков указаны в направлении основного потока дыма, втягиваемого потребителем из табачного стержня 12 через многокомпонентный фильтр 14. Предпочтительно, фильтр 14 включает целлюлозоацетатный жгут 18, который включает подходящий пластификатор типа триацетина с частицами высокоактивированного угля 20 в виде гранул, распределенных по волокнистому жгуту. Мундштучный конец 22 (для рта) находится дальше по ходу за угольно-волокнистым жгутом, состоящим из волокна 18 и угля 20. Мундштучный конец 22 предпочтительно выполнен в форме целлюлозоацетатного жгута или другого подходящего волокнистого или нетканого материала, имеющего эффективность задержания частиц от умеренной до низкой. Предпочтительно, эта эффективность является низкой, причем денье и общее денье выбирают такими, чтобы достичь желаемого общего уровня доставки смолы (RTD) многокомпонентного фильтра 14. Предпочтительно, уголь 20 на волокнистом жгуте 18 находится в форме гранул и т.п. Предпочтительно, уголь в предпочтительном варианте является углем с высокой площадью поверхности, т.е. активированным углем, например, углем кокосовой скорлупы с типичным ASTM размером в меш (Американского общества по испытанию материалов), используемым в сигаретной промышленности, или мельче. Активированный уголь адсорбирует компоненты дыма основного потока, обычно компоненты газовой фазы, включая альдегиды, кетоны и другие летучие органические соединения и, в частности, 1,3 бутадиен, акролеин, метилбутадиен, пропиональдегид, акрилонитрил, бензол, толуол, стирол, ацетальдегид и цианистый водород. Что касается частиц угля 20, то они предпочтительно имеют размер 10-80 меш и еще предпочтительнее 20-70 меш. Кроме того, как отмечено выше, угольные частицы являются высокоактивированными и имеют полную активность 90-110% с целевой активностью около 95%, по измерению методом СТС(тетрахлорметаном). Частицы углерода могут нести ароматизатор или иную пропитку, так что эти частицы адсорбента-2 009755 не только удаляют один или более компонентов из компонентов газовой фазы из дыма основного потока,но также и выделяют ароматизатор в поток дыма основного потока. Предпочтительно, ароматизатор добавляют к гранулам угля, распыляя ароматизатор на загрузку активированного угля в смесительном барабане или, альтернативно, в ожиженном слое с азотом в качестве ожижающего агента, причем ароматизатор может распыляться на уголь в этом слое. Добавление ароматизатора осуществляют до распределения гранул угля в жгуте волокна 18. Предпочтительно, один или более окружных рядов отверстий 24 через мундштучную бумагу 16 образуют в месте дальше по ходу за частью фильтра с углем 20 на волокнистом жгуте 18. Предпочтительно, отверстия 24 расположены на максимально возможном расстоянии от мундштучного конца сигареты,которое составляет предпочтительно по меньшей мере 12 мм или более, чтобы губы курильщика не закрывали отверстия 24. Предпочтительно, вентиляция составляет 40-60% и еще предпочтительнее приблизительно 45-55% для сигареты с 6 мг доставкой смолы по условиям FTC (Федеральной торговой комиссии). Полагают, что вентиляция не только обеспечивает разбавление дыма основного потока, но также и вызывает снижение количества табака, сгорающего при каждой затяжке, в комбинации с фильтром 14 с низкой эффективностью задержания частиц. Вентиляция уменьшает воздействие втягивающего усилия затягивания на уголь и при этом снижает количество табака, который воспламеняется во время затяжки. В результате абсолютные количества компонентов дыма снижаются. Предпочтительно, отверстия 24 в фильтре по изобретению размещают на расположенном дальше по ходу конце угольно-волокнистого жгута фильтра, чтобы скорость дыма основного потока через уголь 20 снижалась, а время пребывания дыма основного потока в угле 20 повышалось. Увеличенное время пребывания, в свою очередь, повышает эффективность активированного угля в снижении содержания компонентов дыма в дыме основного потока. Дым разбавляется окружающим воздухом, проходящим через отверстия 24, смешивающимся с дымом, чтобы достичь разбавления дыма воздухом приблизительно до 45-65%. Например, с 50%-ным воздушным разбавлением поток через сигарету впереди по ходу от отверстий разбавляется после этих отверстий на 50%, при этом снижая скорость дыма на 50%. Предпочтительно, загрузка угля 20 в жгуте 18 составляет от 90 мг до более чем 120 мг с целевой загрузкой около 120 мг. Такая загрузка угля обеспечивает ароматную сигарету, обеспечивающую значительное снижение содержания газофазных компонентов в дыме основного потока, включая 90%-ное или большее снижение содержания 1,3-бутадиена, акролеина, метилбутадиена, пропиональдегида, акрилонитрила, бензола, толуола и 80%-ное или большее снижение содержания уксусного альдегида. Увеличенная загрузка угля также обеспечивает адекватный уровень активности, достаточный для достижения такого снижения в течение всего ожидаемого периода хранения сигареты (до шести месяцев или более). С активностью угля в интервале 90-110% и целевой активностью около 95% отсутствовало какоелибо значительное неблагоприятное действие пластификатора (триацетина, например), используемого в волокнистом жгуте 18. Когда волокнистый жгут 18 является целлюлозоацетатным жгутом с триацетиновым пластификатором, содержание триацетина может быть любым, насколько это необходимо (обычно около 6%), и такое содержание не ухудшает вышеупомянутые процентные снижения содержания компонентов газовой фазы в дыме основного потока. С указанной активностью угля не происходит существенной инактивации угля в течение срока хранения сигарет, и желаемые уровни снижения компонентов газовой фазы обеспечиваются в течение всего срока хранения. Сигареты с повышенным сроком хранения до двенадцати месяцев имеют приблизительно такую же эффективность, что и сигареты после одного месяца хранения. В качестве примера, длина табачного стержня 12 составляет предпочтительно 49 мм, а длина многокомпонентного фильтра 14 составляет предпочтительно 34 мм. Длина угольно-волокнистого жгута составляет предпочтительно 20-26 мм, а целлюлозоацетатного жгута 8 на конце фильтра 14 составляет предпочтительно 8 мм. Общая доставка смолы (FTC) составляет предпочтительно 6 мг при количестве затяжек 6 или более. Табачный стержень 12 может быть обернут в обычную сигаретную или полосатую бумагу, используемую для этой цели. Полосатая сигаретная бумага имеет разнесенные интегрированные целлюлозные пояски 21, окружающие готовый табачный стержень сигареты 10, для модификации скорости горения сигареты, чтобы снизить риск пожара, когда сигарета 10 оставлена тлеть. Патенты США 5263999 и 5997691, описывающие полосатую сигаретную бумагу, включены полностью в настоящее описание путем ссылки. В предпочтительном варианте 10 по фиг. 1 содержится 90-120 мг, предпочтительно около 120 мг,высокоактивированного ароматизированного угля 20, распределенного в жгуте волокна 18. Необязательная загрузка ароматизатора составляет 3-6 мг в угле 20, более предпочтительно около 4 или 5 мг. Загрузка ароматизатора величиной 6 мг в 120 мг угля не оказала неблагоприятного воздействия на удаление компонентов. Также следует понимать, что 120 мг загрузки ароматизованного угля может включать любой ароматизатор. Кроме того, как отмечено выше, активность угля находится в интервале 90-110% и предпочтительно около 95%. Несмотря на наличие пластификатора в волокнистом жгуте 18 в количестве около 6%, угольно-волокнистый жгут фильтра поддерживает свою эффективность в удалении газофаз-3 009755 ных компонентов при увеличенном сроке хранения сигарет 10. В табл. 1-5 ниже приведены данные, показывающие средние процентные снижения определенных компонентов газовой фазы в дыме основного потока, полученные с тестируемыми сигаретами, как описано в каждой таблице, по сравнению с коммерчески доступной сигаретой (контроль). Для тестируемой сигареты первая колонка процентов указывает средние снижения, исходно достигнутые по сравнению с контролем; тогда как вторые и третьи колонки показывают средние снижения у тестируемых сигарет,подвергнутых условиям, моделирующим приблизительно 6 месяцев времени хранения и приблизительно 12 месяцев времени хранения, соответственно. Хранение моделировали ускоренным процессом старения, который предусматривал помещение сигарет в условия высокой влажности и низкой влажности, и в условия повышенной температуры на заданные периоды времени. Как показывают таблицы, значительные снижения газофазных компонентов дыма достигаются с 120 мг угля на волокнистом жгуте даже в присутствии триацетина и даже после значительной смоделированной длительности хранения, соответствующей приблизительно одному году естественного старения. Таблица 1 Тестируемая сигарета: угольно-волокнистый жгут; 120 мг угля/0% триацетина/неароматизированный уголь/95% уровень активности-5 009755 На фиг. 2 показана сигарета 10 А с более коротким жгутом волокна 18 А и пониженной загрузкой частиц угля 20 А, распределенных в волокнистом жгуте. Загрузка угля составляет около 75 мг, и в уголь не добавлен ароматизатор. Активность угля находится в интервале 90-115% и предпочтительно составляет около 95%. На фиг. 3 и 4 представлены альтернативные предпочтительные варианты выполнения сигарет 10 В и 10 С, которые содержат угольно-волокнистый жгут 18, имеющий загрузку угля с повышенной активностью (90-110%, предпочтительно около 95%), составляющую приблизительно 75-120 мг или более, а именно около 120 мг такого угля в сигарете 10 В и около 75 мг такого угля в сигарете 10 С, обе предпочтительно без ароматизаторов. Предпочтительным количеством является около 90 мг угля. В этих вариантах выполнения фильтры дополнительно содержат элемент 32, 32 А для выделения ароматизатора в месте, расположенном дальше по ходу за угольно-волокнистым жгутом (по ходу потока дыма, втягиваемого через сигарету), причем этот элемент 32 содержит несущее ароматизатор волокно 33 (такое как в патенте США 6761174 настоящего заявителя), как показано на фиг. 3, или слой частиц 35, выделяющих ароматизатор, как показано на фиг. 4, причем эти частицы могут быть расположены в промежутке фильтра типа "жгут-промежуток-жгут" возле элемента 32 или в угольно-волокнистом жгуте с выделяющими ароматизатор частицами угля, расположенными в нем. С увеличенной загрузкой угля с повышенным уровнем активности сигареты 10 В, 10 С по фиг. 3 и 4 демонстрируют улучшенную способность удалять газофазные компоненты дыма, приемлемый срок хранения и благоприятные органолептические свойства. Кроме того, настоящее изобретение может быть осуществлено с сигаретами различных окружностей, узкими сигаретами, а также широкими. Кроме того, в то время как настоящее изобретение предпочтительно осуществлено с неароматизованными табачными стержнями, материал табака, которому придают вкус, также рассмотрен. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Сигарета, содержащая табачный стержень и угольно-волокнистый фильтр, содержащий волокнистый жгут с частицами угля, распределенными в волокнистом жгуте, причем угольно-волокнистый фильтр выполнен и расположен так, чтобы значительно удалять по меньшей мере один компонент дыма из табачного дыма основного потока, когда дым основного потока втягивается через фильтр, причем частицы угля имеют активность в интервале 90-115%. 2. Сигарета по п.1, в которой уголь содержится в количестве приблизительно 75-120 мг или более. 3. Сигарета по п.2, в которой частицы угля ароматизованы. 4. Сигарета по п.1, в которой уголь содержится в количестве около 120 мг. 5. Сигарета по п.4, в которой частицы угля ароматизованы. 6. Сигарета по п.1, в которой активность частиц угля составляет около 95%. 7. Сигарета по п.1, в которой фильтр включает вентиляцию, которая составляет 45-55%, причем фильтр дополнительно содержит мундштучный фильтрующий компонент, расположенный дальше по ходу, чем угольно-волокнистый фильтрующий компонент. 8. Сигарета по п.7, в которой вентиляция включает по меньшей мере один периферийный ряд отверстий через мундштучную бумагу, причем мундштучная бумага прикрепляет угольно-волокнистый фильтр к табачному стержню. 9. Сигарета по п.8, в которой вентиляция размещена на расстоянии по меньшей мере 12 мм от мундштучного конца сигареты. 10. Сигарета по п.1, в которой угольно-волокнистый фильтр обеспечивает значительное снижение содержания газофазных компонентов в дыме основного потока, включая 90%-ное или большее снижение содержания по меньшей мере одного из 1,3-бутадиена, акролеина, изопрена, пропиональдегида, акрилонитрила, бензола, толуола, после длительного хранения в течение по меньшей мере шести месяцев. 11. Сигарета по п.1, в которой угольно-волокнистый фильтр обеспечивает значительное снижение содержания газофазных компонентов в дыме основного потока, включая 80%-ное или большее снижение содержания ацетальдегида. 12. Сигарета по п.1, в которой фильтр включает элемент, выделяющий ароматизатор, размещенный дальше по ходу, чем угольно-волокнистый жгут.