материал фильтра для сигарет

Формула изобретения

Применение углеродной смеси высокой реакционной способности, содержащей гексагоналы C₆ и углеродные соединения типа C₃, C₄, C₅, в качестве материала фильтра для сигарет.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области объектов, используемых для удовлетворения жизненных потребностей человека, а именно к фильтрам для табачных изделий.

Известно использование активированного угля для изготовления фильтра для табачных изделий (заявка FR N 2469134, кл. A 24 D 3/16, 29.05.81). Активированный уголь используется в качестве вещества, задерживающего окись азота, содержащуюся в табачном дыме. Помимо окиси азота фильтры с использованием активированного угля (например, комбинированные фильтры Philip Moris) задерживают также никотин, 3,4 бензпирен, ароматические углеводороды. Однако содержание указанных веществ при использовании активированного угля не может быть снижено до уровня, обеспечивающего достаточный защитный эффект.

Известен материал - углеродная смесь высокой реакционной способности, представляющая собой смесь одиночных гексагоналов C₆, углеродных соединений типа C₃, C₄, C₅ и других углеродных соединений (патент РФ 2128624, кл. C 01 B 31/04, 10.04.99). Указанный материал обладает высокой сорбционной способностью, свойственной расширенному графиту, а также высокой реакционной способностью, благодаря которой происходит мгновенное присоединение молекул углеводородных соединений к реакционной углеродной смеси.

Технической задачей изобретения является повышение безопасности табакокурения за счет значительного уменьшения содержания канцерогенных и других вредных веществ в сигаретном дыме.

Поставленная задача решается применением углеродной смеси высокой реакционной способности, содержащей гексагоналы C₆ и углеродные соединения типа C₃, C₄, C₅, в качестве материала фильтра для сигарет.

Углеродная смесь высокой реакционной способности может быть получена различными способами. В частности, указанный материал может быть получен резистивным нагревом смеси графитового порошка и кислоты. В результате резистивного нагрева, осуществляемого в специальном реакторе, возникает множество электрических дуг между чешуйками графита и происходит мгновенный разрыв ван-дер-ваальсовских и ковалентных связей, и графит, имеющий двухмерную слоистую структуру, преобразуется в смесь гексагоналов и углеродных соединений типа C₃, C₄, C₅ и т.п. Реакционная способность такой смеси очень велика благодаря реакционной способности энергетически напряженных атомарных соединений углерода, и смесь обладает способностью мгновенно присоединять любые молекулы, содержащие углерод.

Поэтому сигаретный фильтр, изготовленный из углеродной смеси высокой реакционной способности, эффективно поглощает ароматические углеводороды и моноокись углерода из табачного дыма.

В результате исследований установлено, что помимо способности к поглощению указанных веществ, углеродная смесь высокой реакционной способности обладает свойством активно поглощать также 3,4 бензпирен, фенол, уксусную кислоту, гексадекановую кислоту, азотную кислоту, бутадиол-1,3, триацетат глицерина, триметилэтиленгликоль и другие вредные вещества, содержащиеся в табачном дыме. Важным фактом, позволившим применить указанный материал для изготовления сигаретных фильтров, является также обнаружение способности к поглощению никотина. Кроме того, высокое качество фильтра из углеродной смеси высокой реакционной способности обеспечивают большая сорбционная емкость и малое сопротивление фильтра в процессе курения. Материал фильтра не токсичен, экологически безвреден.

Для подтверждения свойств фильтра из углеродной смеси высокой реакционной способности проводился следующий эксперимент.

Для исследования использовались сигареты "Президент", имеющие штатный угольный фильтр, и фильтр из углеродной смеси высокой реакционной способности.

Табачный дым пропускали через систему поглотителей, заполненную гексаном. Скорость выкуривания одной сигареты составляла 3-4 минуты. Исследовались три варианта курения:

- без фильтра,

- со штатным фильтром,

- с комбинированным фильтром, где угольная часть фильтра заполнялась 30 мг углеродной смеси (применялся стеклянный мундштук).

Система поглощения включала 2 последовательно соединенных поглотителя (поглотители Зайцева) с 3 мл гексана каждый.

В процессе пропускания дыма (водоструйный насос) гексан окрашивался в желтый цвет. Интенсивность окраски уменьшалась в ряду: сигареты без фильтра, со штатным фильтром, с комбинированным фильтром, где угольная часть фильтра заполнялась 30 мг углеродной смеси (применялся стеклянный мундштук).

После многократной промывки обедненного гексана (4-5 раз) в случае комбинированного фильтра удалось получить спектр флюоресценции с пиком 3,4 бензпирена, концентрация которого в гексане составила всего лишь 3 нг на мл. В двух других вариантах фон оставался достаточно высоким, что не позволило определить методов ВЭЖХ с флюориметрическим детектированием количество 3,4 бензпирена.

Для определения эффективности фильтров исследовался УФ спектр обедненных водных вытяжек. Их объем доводили водой до 25 мл, и затем снимали УФ спектр в области 220-350 нм. Максимум при 260 нм свидетельствует о наличии в растворе ароматических углеводородов, интенсивность поглощения характеризует эффективность работы фильтра.

В случае штатного фильтра удерживается 80% ароматики, в случае комбинированного - 90%.

Таким образом, замена угольной части штатного фильтра 30 мг угольной смеси (по длине 1 см) не приводит к увеличению сопротивления, но повышает эффективность работы фильтра вдвое.