обертка курительного изделия с улучшенным наполнителем

Формула изобретения

1. Обертка для курительного изделия, в котором табак удерживается оберткой, содержащая целлюлозный листовой материал и, по меньшей мере, один наполнитель в нем, включающий аммонийсодержащее соединение, при этом наполнитель эффективен для уменьшения содержания газообразных компонентов в дыме, образующемся при горении/пиролизе курительного изделия.

2. Обертка по п.1, в которой наполнитель, включающий аммонийсодержащее соединение, присутствует в количестве, эффективном для уменьшения содержания альдегидов в основном потоке дыма, образующегося при горении/пиролизе курительного изделия.

3. Обертка по п.1, в которой наполнитель содержит неорганическое соединение, выбранное из группы, состоящей из неорганических карбонатов, неорганических гидроокисей, неорганических окисей и неорганических фосфатов.

4. Обертка по п.2, в которой наполнителем из аммонийсодержащего соединения является фосфат магния и аммония или один из его гидратов.

5. Обертка по п.1, в которой содержание наполнителя составляет от около 10 до около 60% в расчете на общий вес обертки.

6. Обертка по п.1, которая содержит сигаретную бумагу, имеющую один слой или много слоев.

7. Обертка по п.1, имеющая поверхностную плотность от около 15 до около 75 г/м² и пористость от около 2 до около 200 единиц "КОРЕСТА".

8. Обертка по п.1, имеющая поверхностную плотность от около 20 до около 50 г/м² и плотность от около 10 до около 110 единиц "КОРЕСТА".

9. Обертка по п.1, которая содержат от около 2 до около 15 вес.% горючей добавки.

10. Обертка по п.9, в которой горючей добавкой является соль щелочного металла и кислоты.

11. Обертка по п.10, в которой соль щелочного металла и кислоты является, по крайней мере, одним веществом, выбранным из группы, состоящей из фумарата натрия, цитрата натрия, цитрата калия, сукцината калия, вторичного кислого фосфата калия и первичного кислого фосфата калия.

12. Обертка по п.2, в которой наполнителем из аммонийсодержащего соединения является неорганическая соль аммония и металла.

13. Обертка по п.2, в которой количество аммонийсодержащего соединения составляет от около 20 до около 50% в расчете на общий вес обертки.

14. Обертка по п.1, которая содержит сигаретную бумагу и в которой целлюлозный материал содержит растительные волокна.

15. Обертка по п.2, в которой наполнителем из аммонийсодержащего соединения является твердый раствор фосфата магния и аммония и фосфата магния и калия или любого из их соответствующих гидратов.

16. Обертка по п.2, в которой наполнитель из аммонийсодержащего соединения содержит, по меньшей мере, одну из минеральных фаз: дитмарит, струвит, ханнайит, шертелит, мандрабиллаит и сфакноит.

17. Обертка по п.2, в которой наполнитель из аммонийсодержащего соединения содержит, по меньшей мере, два разных аммонийсодержащих соединения.

18. Обертка до п.1, которая содержит сигаретную бумагу, окружающую палочку из сигаретного табака.

19. Обертка по п.1, имеющая наполнитель для уменьшения содержания во время горения/пиролиза курительного изделия газообразного компонента, содержащего, по меньшей мере, один низкомолекулярный альдегид.

20. Обертка по п.1, которая выполнена перфорированной и/или содержит пленкообразующий агент.

21. Сигарета, содержащая табачную палочку, удерживаемую бумажной оберткой, и необязательный фильтр на одном конце сигареты, при этом бумажная обертка содержит целлюлозный листовой материал и, по меньшей мере, один наполнитель в нем, включающий аммонийсодержащее соединение, при этом наполнитель эффективен для уменьшения содержания газообразных компонентов в дыме, образующемся при горении/пиролизе сигареты.

22. Сигарета по п.21, в которой наполнитель присутствует в количестве, эффективном для уменьшения содержания альдегидов в основном потоке дыма, образующегося при горении/пиролизе сигареты.

23. Сигарета по п.22, в которой наполнитель состоит, по существу, из фосфата магния и аммония и/или фосфата кальция и аммония.

24. Сигарета, содержащая табачный листовой материал, окружающий табачную палочку, бумажную обертку, окружающую табачный листовой материал, и необязательный фильтр на одном конце сигареты, при этом бумажная обертка содержит целлюлозный листовой материал и, по меньшей мере, один наполнитель в нем, включающий аммонийсодержащее соединение, при этом наполнитель эффективен для уменьшения содержания газообразных компонентов в основном потоке дыма, образующегося при горении/пиролизе сигареты.

25. Сигарета по п.24, в которой наполнитель присутствует в количестве, эффективном для уменьшения содержания альдегидов в основном потоке дыма, образующегося при горении/пиролизе сигареты.

26. Листовой материал, содержащий целлюлозный листовой материл и наполнитель, при этом, по меньшей мере, часть наполнителя состоит, по существу, из фосфата магния и аммония и/или фосфата кальция и аммония.

27. Сигарета, содержащая табачный листовой материал, окружающий табачную палочку, бумажную обертку, окружающую табачный листовой материал, и необязательный фильтр на одном конце сигареты, при этом табачный листовой материал содержит табак и, по меньшей мере, один наполнитель в нем, включающий аммонийсодержащее соединение, при этом наполнитель эффективен для уменьшения содержания газообразных компонентов в основном потоке дыма, образующегося при горении/пиролизе сигареты.

Описание изобретения к патенту

Область применения изобретения

Настоящее изобретение относится к оберткам курительных изделий. В частности, изобретение относится к аммонийсодержащим соединениям, используемым в качестве новых наполнителей в бумажных обертках для курительных изделий, которые являются эффективными в избирательном уменьшении содержания газообразных компонентов, как, например, низкомолекулярных альдегидов в дыме, образующемся при использовании таких курительных изделий.

Предпосылки к созданию изобретения

Бумажные обертки для курительных изделий описаны в патентах США №№2673565, 2801636, 3744496, 3931824, 4129134, 4225636, 4231377, 4420002, 4433697, 4450847, 4622983, 4805644, 4881557, 4911184, 4915118, 4924888, 4941485, 4941486, 4984589, 4998542, 4998543, 5060674, 5092306, 5105837, 5103844, 5121759, 5131416, 5220930, 5228463, 5450862 и 5540242, описания которых введены сюда посредством ссылки.

Из вышеуказанных патентов в патенте №5060674 описывается добавление в сигаретную бумагу первичного кислого фосфата аммония в качестве модификатора горения; в патенте №4998543 - добавление первичного кислого фосфата аммония в сигаретную бумагу для уменьшения образования полос на наружной бумаге вследствие конденсации на внутренней бумаге после выпуска клубов дыма; в патенте №4450847 - добавление галогенидов, сульфатов и фосфатов, как, например, хлорида аммония, хлорида магния, сульфата магния, кислого сульфата аммония и двунатриевого фосфата в сигаретную бумагу в качестве замедлителей горения; и в патенте №5540242 - добавление альгинатов, включая альгинат аммония, в сигаретную бумагу в качестве пленкообразующей добавки для уменьшения бокового потока дыма.

В патенте США №2815760 описывается фильтр для табачного дыма, имеющий ионообменное вещество, которое химически реагирует с карбонильными соединения, как, например, альдегидами в фильтре и удерживает их. В патенте США №3685070 описывается фильтр для табачного дыма, содержащий липидный растворимый антиоксидант N/N’-дифенил-п-фенилендиамин для уменьшения содержания цитотоксических веществ в табачном дыме. В патенте США №3716063 описывается фильтр для табачного дыма, который избирательно удаляет летучие альдегиды; фильтр выполнен из пористого тонкоизмельченного материала, например глинозема, пропитанного содержащими буфер полиалкилениминами. В патенте США №3878853 описывается фильтр для сигарет, содержащий катионный компонент и высокомолекулярный полиаминный компонент для удаления цитотоксических соединений из табачного дыма.

Хотя из уровня техники известны предложения по модификации фильтров для сигарет с целью удаления альдегидов из основного потока дыма, такие предложения уводят от настоящего изобретения, согласно которому обертка табачного курительного изделия является эффективной для уменьшения содержания газообразных компонентов в основном потоке дыма.

Краткое изложение сущности изобретения

Согласно изобретению предлагается обертка для курительного изделия, в котором табак удерживается оберткой, при этом обертка содержит целлюлозный листовой материал и, по меньшей мере, один наполнитель в нем, эффективный в избирательном уменьшении содержания газообразных компонентов в дыме, образующемся при горении/пиролизе курительного изделия. Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения обертка содержит сигаретную бумагу с наполнителем из аммонийсодержащего соединения в количестве, эффективном в уменьшении содержания альдегидов в дыме, образующемся при горении/пиролизе курительного изделия. Наполнителем из аммонийсодержащего соединения предпочтительно является неорганическая смешанная соль металла и аммония с низкой растворимостью, как, например, фосфат магния и аммония. При использовании таких солей в качестве наполнителя при изготовлении оберток для курительных изделий их следует применять в количестве от около 10% до около 60% от конечного веса обертки, предпочтительно от около 20 вес.% до около 50 вес.% в расчете на общий вес обертки.

В обертках курительных изделий согласно этому изобретению аммонийсодержащие соединения можно использовать в виде единственного наполнителя или в смеси с другими наполнителями, известными из уровня техники. Наполнитель может содержать два или большее число различных аммонийсодержащих соединений. Обертка может иметь поверхностную плотность от около 15 грамм на один квадратный метр до около 75 грамм на один квадратный метр, предпочтительно от около 20 до около 50 грамм на один квадратный метр, и пористость от около 2 единиц "КОРЕСТА" до около 200 единиц "КОРЕСТА", предпочтительно от около 10 единиц "КОРЕСТА" до около 110 единиц "КОРЕСТА". Обертка может содержать горючие добавки в количестве от около 2 вес.% до около 15 вес.% в расчете на общий вес обертки. Кроме того, обертки согласно изобретению могут иметь обычную однооберточную структуру, многооберточную структуру или многослойную однооберточную структуру. Многооберточные структуры или многослойные структуры могут иметь разные содержания аммонийсодержащих наполнителей. При желании обертка может быть перфорированной и/или содержать пленкообразующий агент. В предпочтительном варианте осуществления изобретения обертка, содержащая наполнитель из аммонийсодержащего соединения, используется для помещения табака в курительное изделие, которое при горении/пиролизе приводит к уменьшению количества, по меньшей мере, одного низкомолекулярного альдегида в дыме.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - график зависимости между уменьшением содержания альдегидов и выделением аммиака в сигаретных бумагах, содержащих фосфат магния и аммония, согласно изобретению,

фиг.2 - вид в изометрии традиционной сигареты, имеющей одну обертку согласно изобретению, и

фиг.3 - вид в изометрии менее традиционной сигареты, имеющей более чем одну обертку согласно изобретению.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения

Согласно изобретению предлагается обертка курительного изделия, в котором наполнитель обертки является эффективным в уменьшении содержания газообразных компонентов в дыме, образующемся при горении/пиролизе курительного изделия. Обертка предпочтительно является бумажной оберткой, при этом наполнитель в бумажной обертке является эффективным в уменьшении содержания альдегидов в основном потоке табачного дыма при горении/пиролизе курительного изделия.

Обертка согласно изобретению может быть изготовлена посредством обычных бумагоделательных процессов, при которых в водную суспензию, содержащую целлюлозный материал, в отдельности или в смеси с другими наполнителями добавляют малорастворимый наполнитель, эффективный для уменьшения содержания газообразных компонентов в дыме.

Согласно первому аспекту изобретения предлагаются наполнители для оберток курительных изделий, в которых обертками удерживаются табак и табакосодержащие вещества. Используемый здесь термин "табак" обозначает не только начинку из листового табака, обычно находящуюся в сигаретах, но также и вспученный табак, экструдированный табак, восстановленный табак, табачные жилки, заменители табака и синтетический табак и их смеси. Термин "табачная палочка" обозначает любое, по существу цилиндрическое, табакосодержащее курительное изделие, например сигарету.

Согласно первому варианту осуществления изобретения физические и химические свойства материала наполнителя, используемого при изготовлении оберток курительных изделий, выбирают и применяют для уменьшения содержания альдегидов в дыме, образующемся во время горения/пиролиза курительного изделия. Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения наполнитель в бумаге содержит аммонийсодержащее соединение, которое при нагревании выделяет аммиак, который может химически реагировать с альдегидами в табачном дыме и/или изменять реакции горения/пиролиза, тем самым снижая первоначальное образование альдегидов и таким образом уменьшая поступление альдегидов к курильщику.

Предпочтительным аммонийсодержащим соединением является неорганическая смешанная соль металла и аммония, как, например, смешанная соль щелочноземельного металла и аммония, например, MgNH₄PO₄· хН₂O, где "x" составляет от 1 до 6. Предпочтительно, чтобы аммонийсодержащее соединение имело низкую растворимость в воде, так чтобы оно было совместимо с обычными бумагоделательными процессами, например, наполнитель является по существу нерастворимым в водной дисперсии, содержащей ингредиенты бумаги, как, например, лен и т.п. Таким образом, аммонийсодержащее соединение должно быть достаточно стойким в бумагоделательном процессе, чтобы остаться неизменным, как наполнитель в готовой бумажной продукции. Это означает наличие достаточной термостойкости для выдерживания стадий сушки в бумагоделательном процессе. Для обычных бумагоделательных процессов хорошо подходят фосфат магния и аммония и его гидраты, выделяющие аммиак во время курения таким образом, что намного уменьшается содержание определенных низкомолекулярных альдегидов в дыме. Фосфат магния и калия является изоструктурным с фосфатом магния и аммония и может образовывать твердые растворы с ним. Такие твердые растворы также являются эффективными в уменьшении содержания альдегидов в дыме, хотя в наилучших вариантах осуществления изобретения содержание калия в таких твердых растворах сведено к минимуму.

Наполнитель с аммонийсодержащим соединением, кроме того, может содержать одну или большее число следующих минеральных фаз: дитмарит, струвит, ханнайит, шертелит, мандрабиллаит и сфакноит.

Аммонийсодержащие соединения, считающиеся полезными как наполнители, различаются по площади поверхности и размеру частиц (большей частью с микронным размером), обладают соответствующей непрозрачностью, имеют низкую растворимость в воде (необходимую при изготовлении бумаги) и обладают другими свойствами, которые считаются желательными в наполнителях для сигаретных бумаг. Наполнитель, предназначенный для сигаретной бумаги, предпочтительно имеет размер частиц меньше 25 мкм, более предпочтительно - меньше 10 мкм.

При использовании в качестве наполнителя при изготовлении оберток для курительных изделий предпочтительное количество наполнителя из аммонийсодержащего соединения составляет от около 10% до около 60% от конечного веса обертки, более предпочтительно - от около 20 вес.% до около 50 вес.%. Это процентное содержание называется дозировкой наполнителя. Аммонийсодержащее соединение может быть единственным наполнителем или оно может быть в смеси с одним или большим числом других наполнителей в бумаге. В случае использования смесей часть дозировки наполнителя, например вплоть до 60 вес.%, может содержать одно или несколько соединений из неорганического карбоната, неорганической гидроокиси, неорганической окиси или неорганического фосфата. Примерами таких наполнителей являются, например, карбонат кальция, гидроокись магния, окись магния, карбонаты магния и двуокись титана, а также другие наполнители, известные из уровня техники.

Обертки, содержащие наполнители согласно изобретению, могут иметь поверхностную плотность от около 15 до около 75 г/м ² и могут иметь пористость от около 2 до около 200 кубических сантиметров на минуту и на квадратный сантиметр, измеренную по методу "КОРЕСТА" ("единицы КОРЕСТА"). Наиболее предпочтительная поверхностная плотность составляет от около 20 до около 50 г/м², а наиболее предпочтительная пористость - от около 10 до около 110 единиц "КОРЕСТА".

Для регулирования или контроля скорости горения получаемого курительного изделия в обертке могут быть применены горючие добавки, как, например, соли щелочных металлов и карбоновых кислот или фосфорных кислот. Например, горючие добавки могут быть применены в количествах от около 2% до около 15% от веса обертки. Примерами горючих добавок являются фумарат натрия, цитрат натрия, цитрат калия, сукцинат натрия, вторичный кислый фосфат калия и первичный кислый фосфат калия.

Для приготовления оберток, содержащих наполнители согласно изобретению, используют обычную технологию изготовления сигаретной бумаги с включением в нее наполнителя из аммонийсодержащего соединения согласно изобретению вместо или в сочетании с обычным наполнителем для сигаретной бумаги, как, например, карбонатом кальция. Бумажные обертки могут быть изготовлены из льняных, целлюлозных или других растительных волокон. Кроме того, бумажные обертки могут иметь обычную однооберточную структуру, многооберточную структуру или многослойную однооберточную структуру,

Чтобы продемонстрировать практичные и полезные результаты этого изобретения, были изготовлены сигаретные бумаги из нескольких композиций, имеющих разные наполнители и различный общий вес наполнителя на квадратный метр бумаги. Общий вес наполнителя на квадратный метр бумаги контролировали посредством регулирования содержания наполнителя и/или поверхностной плотности (толщины) бумаги. Примерами являются бумаги как ручной, так и машинной выработки, а также сигареты ручной и машинной выработки. Использовавшаяся структура сигареты была менее традиционной, как это показано на фиг.3, при этом сигарета могла быть использована с электронным курительным устройством, описанным в патенте США №5692525, все содержание которого включено сюда посредством ссылки.

Содержания формальдегида и ацетальдегида в основном потоке дыма сигарет, приготовленных с использованием бумажных оберток согласно этому изобретению в качестве наружной бумажной обертки (71) сигареты, анализировали с использованием метода анализа всего дыма и, используя аналогичные условия курения, сравнивали с контрольными сигаретами аналогичной структуры, в которых наружная бумажная обертка содержала около 35 вес.% карбоната кальция при поверхностной плотности 28 г/м² и пористости 46 единиц "КОРЕСТА". В таблице 1 приведены различные образцы сигарет с описаниями бумаги, включая вид наполнителя, его содержание, поверхностную плотность и количество аммиака, выделяющегося на квадратный сантиметр бумаги, и также указано процентное уменьшение содержания формальдегида и ацетальдегида в основном потоке дыма для каждой сигареты по сравнению с контрольной сигаретой. Как показано в таблице 1, использование аммонийсодержащего соединения фосфата магния и аммония в качестве наполнителя в сигаретных бумагах удивительно и неожиданно приводило к уменьшению содержания формальдегида в основном потоке дыма вплоть до 91%.

Таблица 1
Образец сигареты	Бумага наружной обертки					% уменьшения в основном потоке дыма*
	Наполнитель	% наполнителя	Повеpxностная плотность (г/м 2)	Пористость (ед.”КОРЕСТА”)	Аммиак (мкмоль/см2 )	Формальдегид	Ацетальдегид
1	MgNH 4PO4· 6H2O	40	25	25	4.1	91%	59%
2	25% MgNH4PO 4· 6H2 O 75% СаСО3	40	25	25	1.0	без уменьшения	5%
3	50% MgNH 4PO4· 6H2O 50% СаСО1	40	25	24	2.0	48%	30%
4	75% MgNH4PO4· 6H2O 25% CaCO3	40	25	24	3.1	64%	32%
5	MgNH 4PO4· 6H2O	40	25	20	4.1	91%	33%
6	19 MgNH 4PO4· 5 MgKPO4· xH 2O	30	35	27	3.7	81%	45%
7	19 MgNH4PO 4· 5 MgKPO4 · xH2O	40	25	27	3.5	89%	51%
8	MgKPO 4· 6H2 O	30	35	29	0.0	27%	43%
9	MgHPO 4· 3H 2O	40	25	31	0.0	42%	42%
10	MgNH4PO 4.xH2O	40	25	45	4.1	76%	46%
11	MgNH 4PO4· xH2O	30	35	27	4.3	72%	56%
12	MgNH 4PO4· xH2O	40	25	45	4.1	82%	41%
13	19 MgNH4PO 4· 5 MgKPO4 · xH2O	34	47	80	5.5	87%	61%
14	Mg(NH 4)0,95K0,05 PO4· xH 2O	30	37	55	4.5	85%	48%
15	Mg(NH4) 0,95K0,05PO4 · xH2O	35	45	24	6.4	90%	57%
16	"Албакар" СаСО3	30	37	29	0.0	без уменьшения	11%
* Величины, приведенные для каждого образца, являются средним значением для трех сигарет, выкуренных посредством электронного курительного устройства с использованием сравнимых энергий.

На фиг.1 показан график зависимости между уменьшением содержания формальдегида и ацетальдегида и свободным аммиаком (мкмоль/см² бумаги) в сигаретных бумагах, содержащих фосфат магния и аммония согласно изобретению. Как показано на фиг.1, процентное уменьшение содержания формальдегида и ацетальдегида в основном потоке дыма возрастает с увеличением свободного аммиака (выделившегося в результате нагрева наполнителя бумаги в виде фосфата магния и аммония) на единицу площади бумаги С увеличением содержания наполнителя из фосфата магния и аммония (свободного аммиака) содержание формальдегида неожиданно уменьшается с большей степенью, чем содержание ацетальдегида. Исходя из данных термогравиметрии/масс-спектроскопии, во время горения/пиролиза бумаги из наполнителя в виде фосфата магния и аммония, по-видимому, выделяются только аммиак и вода, а причинами уменьшения содержания альдегидов в дыме могут быть как химия, так и термодинамика. Выделившийся аммиак может влиять на содержание альдегидов в образовавшемся дыме посредством ряда механизмов, которые могли действовать либо независимо, либо одновременно. Хотя у заявителей отсутствует желание связывать себя теорией, они полагают, что среди возможных механизмов, которые могут быть причинами уменьшения содержания альдегидов, имеется химическая реакция между аммиаком и газообразными альдегидами, причем продукт (продукты) реакции может быть менее летучим и конденсироваться, улавливаться в пепле, палочке и/или наполнителе сигареты. Другой возможный механизм заключается в том, что изменение в температурах горения/пиролиза и/или присутствие аммиака в среде горения/пиролиза могут, в конце концов, повлиять на первоначальное образование альдегидов, образующихся в процессе курения.

Сигаретная обертка согласно изобретению может иметь любую желаемую структуру и/или один или большее число слоев волокон, например, бумаги и/или табака, содержащих наполнитель, эффективный в уменьшении содержания альдегидов. Например, сигаретная обертка 2 может иметь один слой 4, окружающий табачную начинку 6, как это показано на виде с частичным разрезом на фиг.2. На фиг.3 показана менее традиционная сигаретная обертка, при этом сигарета может быть использована с электронным курительным устройством, описанным в патенте США №5692525. На фиг.3 показан один тип структуры сигареты 100, которая может быть использована с электронным курительным устройством. Как показано, сигарета 100 содержит табачную палочку 60 и фильтрующую часть 62, соединенные бумагой 64 мундштука. Фильтрующая часть 62 предпочтительно содержит трубчатый свободно-проточный фильтрующий элемент 102 и пробку 104 для фильтра в мундштуке. Свободно-проточный фильтрующий элемент 102 и пробка 104 для фильтра в мундштуке могут быть соединены вместе в виде объединенной пробки 110 посредством обертки 112 для пробки. Табачная палочка 60 может иметь разное выполнение и включать один или несколько следующих элементов: внешнюю обертку 71, другой трубчатый свободно-проточный фильтрующий элемент 74, цилиндрическую табачную начинку 80, предпочтительно обернутую в обертку 84 для начинки, табачный листовой материал или мат 66, содержащий основной нетканый материал 68 и табак 70, и свободное пространство 91. Свободно-проточный фильтрующий элемент 74 обеспечивает структурную целостность и опору на соединенном с мундштуком конце 72 табачной палочки 60. На свободном конце 78 табачной палочки 60 табачный листовой материал 66 вместе с внешней оберткой 71 обернут вокруг цилиндрической табачной начинки 80. Табачная палочка может содержать табак, смеси различных типов и сортов табака, заменители табака и т.д. Наполнитель согласно изобретению может быть введен в один или несколько слоев 71, 84, 68, 70 или 66.

Хотя изобретение описано со ссылкой на предпочтительные варианты его осуществления, необходимо учесть, что для специалистов в данной области будет очевидна возможность выполнения различных изменений и модификаций. Такие изменения и модификации необходимо рассматривать как находящиеся в пределах объема патентных притязаний изобретения, определенных в прилагаемой формуле изобретения.