CN101442917A - 具有限流件的发烟制品 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的发烟制品过滤器(114)包括限流件(126)和位于该限流件下游的空腔(146)。限流件包括用于将烟导向空腔的孔口(130)或流动通道。该过滤器通过水松纸(116)连接到烟丝条(112)上，该过滤器包括位于限流件下游一个位置处的允许空气通过的通风区(140)。本发明还提供了包括具有限流件的过滤器的发烟制品和制造过滤器及发烟制品的方法。

Description

具有限流件的发烟制品
背景技术
在此以前，具有高通风水平的香烟通常具有低得不可接受的吸阻(RTD)水平，除非在适当位置采取一些防范措施来补偿RTD的不足。过去，高密度醋酸纤维素过滤段被用来解决这种不足。但是，这种过滤段具有降低焦油释放量(FTC)的趋势，而对主流烟草烟的气相组分(例如一氧化碳(CO)和一氧化氮(NO))产生很小的影响或不产生影响。这种解决方案倾向于恶化低释放量(FTC焦油)香烟中的CO与焦油(FTC)的比率。
通风具有理想的特征，因为当单独操作时，它可降低主流烟中的颗粒相和气相成分。但是，高度通风的香烟具有如先前描述的RTD方面的缺点。
附图说明
图1是根据一个优选实施例构造的发烟制品的侧视图，其中过滤水松纸已经部分地展开，从而露出内部过滤部件。
图2是邻近完全展开的水松纸的限流过滤段的详细侧视图。
图3是限流过滤段的一种替代设计的侧横截面图。
图4是限流过滤段的另一种替代设计的侧横截面图。
图5是一种发烟制品的侧视图，其中水松纸部分地展开，从而露出包括具有端对端对称性的限流过滤段的过滤部件。
图6是包括过滤器的发烟制品视图，该过滤器具有优选实施例的限流装置，其中过滤水松纸已经部分地展开，从而露出内部过滤部件。
图7-9示出了构造有下游通风装置的未点燃发烟制品的RTD和通风率的实验测量值。
图10-12示出了构造有上游通风装置的未点燃发烟制品的RTD和通风率实验测量值。
图13和14是其它实施例的发烟制品侧视图，其中水松纸部分地展开，从而露出过滤部件。
图15是一种发烟制品的侧视图，其中水松纸部分地展开，从而露出包括具有端对端对称性的限流过滤段的过滤部件。
图16和17是其他实施例的发烟制品侧视图，其中水松纸部分地展开，从而露出过滤部件。
图18示出了一种工艺过程，由此过滤条被成形并插入到发烟制品内。
图19是包括一个优选实施例的限流过滤器的发烟制品的侧视图，其中过滤水松纸已经部分地展开，从而露出以横断面示出的内部过滤部件。
图20是图19所示的过滤器的T形限流插入件的透视图。
图21是包括一个优选实施例的限流过滤器的发烟制品的侧视图，其中过滤水松纸已经部分地展开，从而露出以横断面示出的内部过滤部件。
图22是包括一个优选实施例的限流过滤器的发烟制品的侧视图，其中过滤水松纸已经部分地展开，从而露出以横断面示出的内部过滤部件。
图23是包括一个优选实施例的限流过滤器的发烟制品的侧视图，其中过滤水松纸已经部分地展开，从而露出内部过滤部件。
图24是图21、22和23中所示的过滤器的T形限流插入件的透视图。
图25是图21、22和23中所示的过滤器的包括倒刺的T形限流插入件的透视图。
图26总体示出了DAPTC组合器，所述DAPTC组合器用来执行制造发烟制品的一种优选方法中的组合步骤。
图27示出了双料斗max机(DH MAX)，它适合于在其滚筒上执行某些进一步的过滤器组合操作，以及粘接(tipping)香烟条对而得到组合的过滤器。
图28和29示出了在DH MAX上执行的那些进一步组合步骤和粘接操作。
图30是具有限流件的发烟制品的侧视图，该限流件在过滤器中为螺旋流段形式。
图31是包括一个优选实施例的限流过滤器的发烟制品的侧视图，其中过滤水松纸已经部分地展开，从而露出内部过滤部件。
图32是包括多个螺旋通道的限流过滤段的透视图。
图33是限流过滤段的一个替代实施例的透视图。
图34是包括图3所示的替代实施例的限流过滤器的发烟制品的侧视图，其中过滤水松纸已经部分地展开，从而露出内部过滤部件。
图35是包括图33的替代实施例的限流过滤器的发烟制品的侧视图，其中过滤水松纸已经部分地展开，从而露出内部过滤部件。
具体实施方式
当前所公开的实施例提供了具有希望的吸阻值的高度通风的发烟制品的优点和/或通过使用高速过滤条和香烟制造设备来促进高速香烟制造的设备。
参照图1，一个优选实施例提供了一种发烟制品100，包括烟丝条112和通过水松纸116与烟丝条112连接的过滤器114。优选地，过滤器114包括位于过滤器114的上游端部120处的第一过滤段118、位于过滤器114的下游端部124处的过滤嘴段122以及位于第一过滤段118和过滤嘴段122之间的限流过滤段126(“限流件”)。在该实施例中，例如，过滤段118和122是低颗粒功效过滤段，优选地由醋酸纤维素丝束构成，该醋酸纤维素丝束为每根细丝8.0丹尼尔(denier)或更大，并且总计为35,000丹尼尔或更少。在一个优选实施例中，无论低颗粒功效过滤段的构造方式如何，这种功效优选尽可能低，优选低于30％，更优选的是低于约20％。在该实施例中，限流过滤段126包括环形间隔部128，该环形部分限定了一个缩径的孔口(或限流部)130。优选地，限流过滤段126还包括位于环形间隔部128下游的管形主体部132。管形主体部132包括多个细长孔134，该多个细长孔圆周地设置在管形主体部132的周围。限流过滤段还包括第二上游管形主体部136，它使得限流部130与第一过滤段118间隔预定的距离，该距离优选地为约1毫米(mm)至约6mm，更优选为约1mm至3mm。
通风区140设有穿过水松纸116的第一行通风孔(和可选的第二行及第三行通风孔)。在优选实施例中，设置在限流过滤段126圆周上的孔134由至少一些位于通风区140的通风孔重叠(叠置)，使得空气可经由通风区140的通风孔被抽吸并且穿过限流过滤段，从而进入到限定于限流部130和过滤嘴段122之间的空腔146内。
优选地，通风区140位于限流部130附近或与其邻近，并与过滤嘴122间隔开，使得允许被抽吸通过通风区140的空气在到达过滤嘴122之前与主流烟混合。
优选地，通风区140和过滤嘴122之间的距离为至少5mm或者在5mm至12mm的范围内。
优选地，限流过滤段126中的通风区140和孔134能够使发烟制品的通风水平达到至少25％，以及更优选地达到至少50％到90％。
现在参照图2，可能希望提供几个通风区140、140’，它们位于与设在限流过滤段126中的孔134叠置处，以实现更高的通风水平。
现在参照图3和4，建立了限流部130的间隔部128可以为截头圆锥形，向穿过其中的主流烟的流动方向会聚或远离该流动方向会聚(如图3和4中的箭头所示)。而且，它们可包括一对向内设置在限流过滤段内的间隔部128a’和128b’，以便提供限流过滤段的端对端对称性。具有端对端对称性的过滤部件促进了过滤条的高速制造，这是因为不论条制造机是首先定向部件的一个端部还是将其反向，该部件都同样工作。
现在参照图5，本发明的一个替代实施例包括具有端对端对称性的限流过滤段，这种端对端对称性是由于限流过滤段126的第一管形主体部132与限流过滤段132的第二上游管形主体部136的长度相等。在该实施例中，第二上游管形主体部136包括以与孔134围绕第一下游管形主体部132的圆周布置相同的方式而围绕其圆周的多个孔142。通过这种构造，由于限流过滤段126的端对端对称性而便于制造过滤器。
此外，图5的实施例还提供了机会来除了优选实施例的通风区域140外或者代替优选实施例的通风区域140而限定限流部130上游的第二通风区X。
现在参照图6，一个优选实施例提供了一种发烟制品110，它包括烟丝条112和通过水松纸116与烟丝条112连接的过滤器114。优选地，过滤器114包括位于过滤器114的上游端部120处的第一过滤段118、位于过滤器114的下游端部124处的过滤嘴段122以及位于第一过滤段118和过滤嘴段122之间的限流过滤段126，并且该限流过滤段126优选邻近第一上游过滤段118。限流过滤段126优选地包括一个或多个穿过其中的限流通道130。在该实施例中，过滤段118和122是低颗粒功效过滤段，它优选由包装密度较低的大直径纤维醋酸纤维素丝束构成，该丝束为约每根细丝5.0至约15.0丹尼尔(denier)(dpf)，例如8dpf，并且总计为约10,000至约50,000丹尼尔(td)，例如35,000td。还在该实施例中，较短的限流过滤段126(此后称为限流盘)与第一上游滤塞118相邻，该第一上游滤塞的长度为约3mm至10mm，更优选为约3mm至7mm。在该实施例中，过滤器114内的中心空腔146至少部分地由第一管形过滤段148(例如圆柱形的纤维素管)以及由过滤嘴122和限流盘126的间隔关系来限定。通风区140设在沿着空腔146的位置处，该位置优选地位于限流段126的下游并与过滤嘴段122间隔开。管形过滤段148优选地由较重的过滤栓纸或其它材料(比如中空的醋酸纤维素管)构成。
在该实施例中，通风区140包括多个通风孔，所述多个通风孔延伸穿过水松纸116，并且可选地穿过管形过滤段148。如果管形过滤段148由纸构成，这些通风孔优选延伸穿过管形过滤段148。在任一种情况下，该构造都便于在发烟制品110的制造过程中使用在线激光穿孔技术来提供通风孔。也可以使用其它技术来形成通风区域140，例如使用离线预穿孔的水松纸、机械穿孔、静电穿孔以及其它技术。
现在参照图7-9和下面的表1，对于具有下游通风部和上游限流部的未点燃的香烟，在整个抽吸口数(puff count)中保持希望的通风率(约70％)。
现在参照图10-12，相比之下，在通风孔设于限流部的上游时，随着人们抽吸口数的进行，其通风率倾向于下降。
表1
 
烟丝条的剩余量 限流件在通风部上游 限流件在通风部下游
50mm RTD(mm H2O)：101 RTD(mm H2O)：110
30mm RTD(mm H2O)：100 RTD(mm H2O)：109
10mm RTD(mm H2O)：99 RTD(mm H2O)：106
如在此所述的，具有上游限流部130以及下游通风部140的香烟在吸烟过程中可提供不同效果。例如，随着抽吸流速的增大，与传统醋酸纤维素(CA)过滤器相比，限流件处的压降更快地增加。因此，限流件在该构造中可作为限制器，限制吸烟者在抽吸过程中试图更使劲抽烟的程度。此外，在限流孔口130下游设置通风区140消除它们各自的功能(分别为通风水平和RTD)间的相互影响，使得香烟设计者可通过改变限流孔口130的尺寸来调节RTD，而这基本上不会对在通风区140处已经建立起来的通风水平造成影响，反之亦然。
参照图13，另一实施例提供了一种发烟制品110，它包括烟丝条112和通过水松纸116与烟丝条112连接的过滤器114。优选地，过滤器包括位于过滤器上游端部处的由醋酸纤维素丝束构造而成的第一过滤段118、位于过滤器下游端部处的由醋酸纤维素丝束构造而成的过滤嘴段122以及位于第一过滤段118和过滤嘴段122之间的限流盘126，该限流盘126优选地位于第一过滤段118的下游并与其相邻。在该实施例中，过滤器内的空腔146至少部分地由优选螺旋缠绕的纸管148限定，该螺旋缠绕的纸管148优选地在过滤器的整个长度上延伸并且足够紧固以便能够自立，而且足够薄以便能适应在线激光穿孔。空腔146还由过滤嘴122和限流盘126的间隔开的关系所限定。限流盘的外环面优选地与纸管148的内表面滑动配合。通风区140设在沿着空腔146的位置处，该位置优选地位于限制段126的下游并与过滤嘴段122间隔开。管148可使用其它材料或其它成形技术制成，例如模制或挤压管或形成具有纵向接缝的管。优选地，过滤段118和122具有低颗粒功效并且以先前描述的方式构造而成。
参照图14，另一实施例提供了一种发烟制品110，它包括烟丝条112和通过水松纸116与烟丝条112连接的过滤器114。优选地，过滤器114包括位于过滤器114上游部处的由碳丝束(carbon on tow)构造而成的第一过滤段119、位于第一过滤段119下游的由醋酸纤维素丝束构造而成的第二过滤段118、位于过滤嘴下游端部处的由醋酸纤维素丝束构造而成的过滤嘴段122以及位于第二过滤段118和过滤嘴段122之间的限流盘126。在该实施例中，限流盘126的外环面优选地为略微截头圆锥形，以便于限流盘126沿着纸管148从左边插入到右边，如图14所示。优选地，与先前的实施例的一样，空腔146从过滤嘴122延伸到限流部130，并且通风区140在与过滤嘴塞122间隔开的位置与空腔146连通。
参照图15，另一实施例提供了一种发烟制品110，它包括烟丝条112和通过水松纸116与烟丝条连接的过滤器114。在该实施例中，过滤器114的布置与参照图14描述的实施例类似，不同之处在于，限流盘126优选地是对称的或者具有端对端的对称性，使得限流盘可翻转而不影响其性能。优选地，限流盘126具有便于滑动的斜边缘123，123’。限流盘126的这种形式也可以用在参照图13、16和17所描述的过滤器布置中。
参照图16和17，相关实施例提供了一种发烟制品110，它包括烟丝条112和通过水松纸116与烟丝条连接的过滤器114。在这些实施例中，过滤器114分别与参照图13和14所描述的实施例相似，但是它们不具有过滤嘴段122，使得冲击和其它过滤效应被进一步最小化。
图18示出了一种工艺的一个实施例，由此，包括限流件装置的双倍长度(2-up)的过滤条被构造，随后被输送到粘接机(tippingmachine)中以形成发烟制品。图18A说明了双倍长度的纸滤管148’和双倍长度的醋酸纤维素过滤嘴段122’。如图18B所示，该双倍长度的醋酸纤维素过滤嘴段122’被对中地插入或者以其他方式设置于双倍长度的纸滤管148’。如图18C所示，例如使用柱塞127将限流盘126，126’通过滑入到纸管148’的相对端部中而插入或以其他方式设置在与双倍长度段122’的相对端呈间隔关系的位置处。然后，如图18D所示，例如使用柱塞127将一倍长度的第一过滤段118、118’通过邻近限流盘126，126’滑入到纸管148’的相对端部中而被插入或者以其他方式设置于适当位置。其结果是，如图18E所示，双倍长度的过滤条被插入到两个间隔开的烟丝条112，112’之间，并且用水松纸116固定。可选地，如图18F所示，进行激光穿孔140，然后双倍长度的香烟被切割。可通过使用高速过滤条和香烟制造机来进行所有这些操作。
在具有过滤段119的制造实施例中，双倍长度的过滤嘴段122首先被设置在双倍长度的纸管148’的中心位置，并且限流塞126被设置于适当位置。之后，过滤段118和一倍长度的碳丝束段119被邻近限流塞插入或者以其他方式设置于相对侧面上。
参照图14，83mm发烟制品的优选尺寸包括，例如，27mm的过滤器长度(包括长度为27mm的纸管、长度为7mm的嘴端过滤段、与发烟制品的嘴端相距12mm的通风孔12)、5mm的限流盘长度(该限流盘通过5mm长的空腔与嘴端段间隔开)、位于限流盘上游2.5mm的醋酸纤维素(CA)丝束段长度以及位于CA段上游7mm的碳丝束(COT)过滤段长度。
通风区140设有穿过水松纸116和过滤管148’的第一行通风孔(以及可选的第二行及可能的第三行)。因此，空气优选通过通风区140的通风孔被抽吸，并进入到限定在限流部130和过滤嘴段122之间的空腔146内。
优选地，通风区140位于限流部130附近或与其邻近，并与过滤嘴122间隔开，使得允许通过通风区140被抽吸的空气在到达过滤嘴122之前将与主流烟混合。优选地，通风区140和过滤嘴122之间的距离至少为5mm，或者在5mm至20mm的范围内。通过这种构造，使主流烟在过滤嘴122处产生的冲击最小化。
优选地，通风区140使发烟制品的通风水平达到至少25％，更优选地达到至少50％至90％，例如，60％、70％或80％。
限流盘126可包括其中具有一个或多个孔口的不渗透的间隔部(横切壁)，用于形成限流部130，该限流部特别地为缩径的孔口。如果需要的话，间隔部可垂直于发烟制品的纵轴或者呈截头圆锥形，向主流烟穿过其中的流动方向汇聚或远离该流动方向汇聚。而且，限流盘126可被构造成提供端对端的对称性。具有端对端对称性的过滤器部件能促进过滤条的高速制造，这是因为无论制过滤条机首先定向该部件的一个端部还是将它反向，所述部件都同样工作。
具有端对端对称性的限流盘126在横切壁(间隔部)的相对两侧上具有长度相等的管形主体部分。通过这种构造，通过限流盘126的端对端对称性能使得过滤器便于制造。
可选地，除了前述提供的通风区140之外，一通风区可位于限流部130的上游。
通过使用预穿孔的水松纸，可促进根据当前公开的发烟制品110的制造。
优选地，限流部130被做成适当尺寸以便具有足够的压降来使得发烟制品110呈现至少40mm水或更大的吸阻，优选地在50mm至100mm水的范围内。优选地，间隔部(横切壁)的直径为约7.0mm至8.0mm，更优选地在约7.4mm至7.8mm之间，其中间隔部优选地具有一个或可选地具有多个直径为约0.5mm至约1.0mm，更优选地为约0.5mm至0.7mm的孔口。由于限流件的压降取决于开口面积，因此也可以使用多个孔口。例如，在一个实施例中，在间隔部中具有每一个的直径为0.5mm的两个孔口。
限流盘126可由纸、塑性材料、聚合物或金属制造而成，更优选地由纸制品或可生物降解的塑性材料/聚合物或具有可生物降解性的其它适当材料制成。但是，在使用塑性材料的情况下，如在图6和13-17所示的实施例中，限流盘126很小并且过滤器的不可生物降解的成分被最小化。
优选地，限流部130和过滤嘴122充分地间隔开，以便降低颗粒性烟成分在过滤嘴122上游面上的冲击。优选地，限流部130与过滤嘴122间隔开约4mm至20mm，更优选地间隔约6mm至10mm。
可以认识到，过滤器优选地可通过通常在工业中使用的高速制造香烟的简单结合技术构造而成。此外，每一个实施例包括围绕空腔146的管形支承件，以便在过滤器114的整个长度上提供所需的稳固性。而且，这些实施例提供了必需的吸阻值，同时保持了在整个抽吸口数中所需的高水平通风率。后一特征可通过将通风区140设置于限流部130的下游来实现。而且，沿着空腔146设置通风区可确保经通风区140抽吸到过滤器114的空气与从烟丝条112抽吸的主流烟混合。在一个测试实施例中，在过滤嘴122的口端部出现了均匀的污斑，这正表明了良好混合。
在抽吸根据本公开内容而制成的香烟时，在整个抽吸口数中，优选地可以维持一致的通风率(例如50％至90％，优选约70％)，如图7-9和表1所示。
与之相比，当通风孔设置在限流部130的上游时，随着抽烟的抽吸口数进行，通风趋于下降，如图10-12和表1所示。
现在参照图19，显示了发烟制品10，它包括烟丝条12和通过水松纸16与烟丝条12连接的过滤器14。优选地，过滤器14包括位于上游端部20处的低颗粒功效的可选过滤段24和位于过滤器14的下游端25处的低颗粒功效的可选过滤嘴段22。优选地，限流过滤段26(或部件)位于通风区40的上游，所述通风区与空腔46连通。
在一个优选实施例中，发烟制品10包括容纳在输送空气的管形段30内的限流过滤段26。在制造操作过程中，T形限流插入件18被插入到管形段30的上游端部。
在该实施例中，管形段30由醋酸纤维素丝束(有时指的是中空的醋酸纤维管或HAT)构成，T形限流插入件18包括横切盘形的壁45和从所述壁处延伸的纵向管形部分32，所述壁具有位于其中的一个或多个开口60，该纵向管形部分的长度为约3mm至约10mm，更优选地为约3mm至约7mm。T形插入件包括比管形部分32更宽的外缘33，使得在侧视图中插入件18呈T形。
在一个实施例中，过滤器14内的中心空腔46至少部分地由管形段30所限定，并且可选地，部分地由被限流插入件18的管形段32包围的空间所限定。优选地，通风区40在限流插入件18的下游位置处与空腔46连通。管形段30优选地由中空的醋酸纤维管(HAT)构成，并且优选是透气的(低密度)，以使得在抽吸时，通风空气可通过通风孔75抽吸到空腔46内。也可以使用其它低密度、低过滤性材料来构造管形段30。
在抽吸时，如图20所示，主流烟通过T形限流插入件18的横切不透烟壁(盘)45中的孔口60被抽吸，穿过空腔46，在空腔中与经通风区40被抽吸到空腔46内的空气混合。在一个实施例中，孔口60优选具有恒定的直径。在另一个实施例中，孔口60的直径沿着孔口的长度变化。
在一个优选实施例中，通风区40包括沿圆周设置的一行或多行多个通风孔75，所述多个通风孔延伸穿过水松纸16，并且可选地/部分地延伸进入管形段30内或穿过管形段30。这种设置便于使用离线激光穿孔技术来提供通风孔75。也可以使用其它技术来形成通风区40，例如使用在线激光穿孔、机械针穿孔技术、静电穿孔以及其它技术。
水松纸16中的通风孔75允许环境空气被抽吸到通风区40中，穿过管形段30进入空腔46内。当中空醋酸纤维管形成至少部分管形段30时，在管形过滤段30上不需要进行穿孔，这是因为该材料是透气性的。
在一个优选实施例中，通风区40和管形过滤段30使得发烟制品的通风水平可达到至少约25％，并且更优选地达到至少约50％至约90％。
图20是图19所示的T形限流插入件18的说明。该T形限流插入件18包括其中形成有至少一个孔口60的不透烟横切壁45。该横切壁45位于沿着T形限流插入件18的管形部32的中间位置。管形部32的外壁包括一台阶43，该台阶形成了一凹部41以便接纳HAT26的材料并将限流插入件18锁定到位。
图21说明了一种发烟制品10，它包括过滤器14，该过滤器具有插入到输送空气的管形部30的一个端部内的T形限流插入件18。可选地，在该实施例及图19所示的实施例中，热熔粘结剂6被横向涂在过滤纸或栓料(plug)包装上，以便沿着缘33的外边缘形成圆周密封，并且将T形限流插入件18与第一过滤段24和HAT段30连接在一起。这种构造进一步防止了主流烟在T形限流插入件18的外边缘周围被抽吸。
图22说明了包括过滤器14的发烟制品10，该过滤器具有上游过滤段24和下游空腔85。该过滤器包括管形段30和插入到管形段30上游端部内的T形限流插入件18，所述管形段具有输送空气的材料。该T形限流插入件18包括位于横切壁45中的孔口60。该上游空腔85有助于防止孔口60在吸烟时的堵塞。
现在参照图23所示的另一个实施例，发烟制品10包括过滤器14，该过滤器具有上游过滤段24，该过滤段24包括延伸到每一端部内的中心凹槽86。该凹槽86与如图21-22所示那样插入到管形部30内的T形限流插入件18的孔口60轴向对准。邻近限流件18的凹槽86防止在吸烟时由于焦油颗粒的积聚和/或冷凝而造成孔口60的堵塞。
图24说明了图21-22所示的用在过滤器14中的T形限流插入件18。在一个实施例中，T形限流插入件18是单独件，它包括中空管形部32和横切壁(或盘)45。优选地，横切壁45具有位于邻近T形限流插入件18的横切壁45中的中心点处的孔口60，但是也可以选择其它位置来设置孔口，在壁45上可设置多于一个孔口60。
在优选实施例中，T形限流插入件18的细长部分32形成了尺寸为直径约3mm至约9mm，长度约7mm至约10mm的通道。优选地，管形部32紧密配合在管形段30内，该管形段优选为中空醋酸纤维素管。横切壁45优选地被制成适当尺寸，以使得一旦管形部32已经插入到其中，该横切壁覆盖中空醋酸纤维素管端部的相当大部分。
现在参照图25，在一个实施例中，T形限流插入件18可包括倒刺(barb)9。当T形限流插入件18的细长部分32被插到中空醋酸纤维素管(HAT)内时，倒刺9将T形限流插入件18锚固在HAT内。
为了容易在过滤条高速制造设备上进行制造，在过滤条制造操作之前，缘33的外径小于管形段30的初始直径的外径。优选地，缘33的直径小于待制造的香烟的预定直径。例如，对于周长为24.1mm的香烟，缘33的周长优选小1％至10％，例如，在本实例中大约为23.9mm或更小。正如在已经建立起来的过滤条制造技术中通常所做的那样，初始直径或HAT段30通常被做成稍微超过尺寸，以使得它可被均匀地压成希望的直径(例如24.1mm)，并且在过滤器制造过程中通过栓料包装保持到位。由于缘33的较小直径，T形限流插入件18能通过滤条制造机的装饰部(garniture)而不被绊住。
优选地，T形限流插入件18是通过注模制成的单个件。T形限流插入件18优选由塑料、金属、纤维素材料和/或塑料与淀粉的合成物制成。适当的塑料包括但不限于：聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、尼龙、聚砜、聚酯、聚氨酯以及它们的组合。
现在参照图26，在高速制造技术的一个实例中，多对HAT段30的每一个分别沿着滚筒504的槽定位在相对的多对2-up T形限流插入件18，18’之间，并且被压在一起，以使得在每一个凹槽上构建一对2-up HAT限流组件，这些组件的长度为26mm。随后所述多对限流件被进给或放置于双作用插管组合器(DAPTC)上游段506的第一料斗501中。更优选地，该插入步骤可在位于料斗501正下方的滚筒上进行。从第一料斗501开始，2-up HAT限流组件被分离，并且以间隔开的关系进给到Molins双作用插管组合器或具有类似性能的其它组合机器的环形进给带505上。
类似地，连续的醋酸纤维素低颗粒功效过滤条被生产并被切割成多个长度为84mm的CA 6-up(6倍长度)条，这些条被进给或放置于DAPTC组合器的第二料斗507内。在组合操作过程中，6-up条被进一步切割并分拣成长度为14mm的2-up的段(与图19的上游滤嘴段24的2-up型对应)，并相对于限流组件以交替方式置于输送带505上。
在输送带505的下游行进部分，旋转间隔滚筒508建立了连续的、闭合队列(procession)515，其中该队列是由一个接一个处于相互邻接、端对端的关系的交替的2-up限流组件和2-up CA段形成的。在旋转间隔滚筒508的下游，该队列被传送到栓料包装513的条带上。装饰部带509牵引队列515和栓料包装513通过装饰部511，在那里，栓料包装513被包装在栓料的队列515周围，以便形成连续的过滤条521。优选地，一个或多个喷胶枪517沿着栓料包装513的条带连续地和/或在间隔开的位置处喷涂希望图案的胶，以便使过滤条521保持其最终形式。再次指出，由于T形限流插入件18的缘33的尺寸相对于过滤条521的目标直径较小，它们可通过装饰部511，并且沿着条521以间隔开的位置保持到位。
在装饰部511的下游，切刀517切断连续的条521，以便重复形成6-up限流件/上游段组件(条)519。从一端到另一端，6-up条519优选地包括下面的段：位于条521的一个端部的1-up/7mm CA段；第一26mm/2-up限流组件段；14mm/2-up CA段；第二26mm/2-up限流组件段；第二14mm/2-up CA段；第三26mm/2-up限流组件段；和位于条相对端部的第二1-up/7mm CA段。6-up条519随后被进给或放置于双料斗max粘接机或具有类似性能的机器中的双料斗的第一料斗170中。
现在参照图27和28，6-up/120mm条519在滚筒222处被切割成三段的2-up条521，随后在滚筒224处被分级，在滚筒226处排列，因此，每一段被对中地切割并且沿着滚筒232的每一个槽间隔成相对的多对子组件。每一个子组件包括1-up/7mm CA段(与图12中的上游段24对应)、T形限流插入件18和1-up HAT段，所述子组件的开口端部沿着相应的滚筒槽向内定向。所述多对子组件随后被充分间隔开以便在其之间接收2-up/14mm CA栓料622。每一个2-up栓料622与图19所示的下游(过滤嘴)过滤段22的2-up型对应。
优选地，通过在滚筒248处或其周围作进一步的切割、分级和排列操作，以与在图27所示的DHMAX的滚筒242、244和246处的84mm长的6-up过滤条上进行的类似切割、分级和排列操作而制成2-up栓料622。
回头看在238处的操作，栓料在滚筒250处被放在一起，以形成完整的2-up过滤器结构525，该过滤器结构随后被进给到多对间隔开的烟丝条527之间，如图29所示，并且根据Dual Hopper Max的惯常粘接操作利用水松纸529进行包装，以形成完整的2-up香烟结构531。在这之后，2-up香烟结构531被切割，并且香烟在滚筒264处被排列，于是，它们被导向包装机266，并在那里进入纸板包装机268以及装盒机270。
中空醋酸纤维素过滤栓可用管形过滤条制造机例如授予给Berger等的US 3637447中所描述的那种机器以连续方式来生产。随后的组合和粘接操作可在Molins双作用栓料管组合器(DATPC)上执行。优选地，烟丝条在传统的烟丝条制造机上制成(例如MolinsMark 9烟丝条制造机)，其中去筋烟叶(优选为混合型)被空气形成为位于输送带上的连续烟丝条并且通过栓料包装的连续条带进行包裹，其随后沿其纵向接缝被涂上胶并且通过胶粘结剂密封。
烟丝条制造机的产品随后被切割并被输送到粘接机，比如HauniDual Hopper Max，该Hauni Dual Hopper Max已被改良以用来执行在此所述的组合和粘接操作。
在另一个实施例中，如图30所示，限流段26’包括位于过滤器14内的扭曲的、优选螺旋形的通道80，用于引入希望的吸阻。穿过限流件26’的螺旋形烟流型可通过扩散、吸收/吸附作用来减少主流烟中的气相，和/或通过离心作用和冲击来减少较大或较重的烟颗粒。
优选地，如图30所示，螺旋形流动通道80通向较大的中心空腔46，并且该通道优选地位于过滤器14的通风区40的上游。优选地，通道80由不渗透性材料制成。优选地，该螺旋形通道80由选自包括高密度聚乙烯、压缩纤维素材料以及它们的组合的组的材料制成。常用的包装纸、炭纸或者碳丝束包装在段26’周围，以便封装烟的螺旋形流动通道。优选地，螺旋形通道80的内径为约0.30mm至约1.5mm，长度为约10mm至约200mm。
在一个实施例中，食用香料或着色剂可被添加到围绕螺旋形通道80的材料中。食用香料的实例包括甘草、糖、异糖(isosweet)、可可粉、薰衣草、肉桂、豆蔻、芹菜、葫芦巴、苦香皮、檀香、香柠檬、天竺葵、蜂蜜精、玫瑰油、香草、柠檬油、橙子油、薄荷油、桂皮油、香菜、科涅克、茉莉、甘菊、桂皮、鼠尾草、留兰香、生姜、胡荽、咖啡等等。
在该实施例中，在抽吸时，烟通过通道80被抽吸，并且通道80被用作限流件。根据通道80的横截面和长度，可获得跨过该段的所希望的压降。
通道80通向过滤器14内的空腔，该空腔46至少由管形段30(例如从过滤器14的一端延伸到另一端的纤维素管)部分地限定。通风区40被引入到螺旋形通道80的下游。水松纸16上和圆柱形管形过滤段30中的孔用来通风，并且管形段30可以可选地由纤维制成以便可透气。
螺旋形流动通道80可被微调以便选择性地只允许特定范围或尺寸的烟(例如，半挥发性的浓缩烟悬浮颗粒)通过空腔46。气相和颗粒相的烟都能够被减少，但是优选地是，允许富含香味的半挥发性物质保持在烟中。当炭纸或包括吸附剂的片状材料绕螺旋形段包装时，通过过滤器通道抽吸的烟中的气相组分可从过滤器扩散出去和/或与纸较长时间接触而导致目标成分的捕获。较重或较大的悬浮颗粒也可经过离心作用或冲击作用而被捕集。用于制成段26’的材料(例如，纸质泡沫或淀粉基塑料)可被选择或处理以增强特定的过滤选择性或用来释放气味。例如，所述材料可用蜡或油性材料来处理以增强非极性成分的去除，或用甘油来处理以增强极性成分的去除。
仍然参照图30，螺旋形限流段可被用来去除可能夹带在主流烟中的任何细碳颗粒(这通常被称为碳漏出)。可通过沿邻近螺旋通道包装材料包含对碳颗粒具有亲和力的附加剂来增强这种功能。所述附加剂可以是粘性的物质或者是具有夹带性的物质或者是例如蜡、甘油或其它捕获碳的附加剂。
参照图31，另一个实施例包括发烟制品，除了具有中心通道727的限流段726之外，它根据如图6和13-17所示实施例的相同布置构造而成，该中心通道的直径和长度被选择以赋予先前描述的RTD的预期水平。优选地，通道727在其端部729处形成张开部728，以避免颗粒的堆积和冷凝。可选地，第一过滤段118可设置凹槽119，该凹槽邻近通道727的端部729定位时有助于进一步减少在通道727处的堆积。
参照图32，在一个实施例中，限流段26可包括过滤栓826，该过滤栓具有形成于其中的至少一个螺旋凹槽827。优选地，所述至少一个螺旋凹槽827用作烟可从其中通过的孔。在该实施例中，压降(RTD)的预期水平是通道827的直径和长度的函数，因此，螺旋度可被调节以为特定通道直径提供所需的压降。
参照图33和34，作为一种替代，限流段26可包括低颗粒功效过滤材料的醋酸纤维素过滤栓90，其在其一个或可选地在两个端部上的环形区95周围被涂覆或处理，以便在未处理的区域97处限定孔口30。优选地，过滤栓端部的小部分97未被涂覆或未被处理，以形成主流烟可从其中通过的孔口。在一个实施例中，堵塞剂是过量的醋酸甘油，其被施加到一个端部上以使环形区域95不透过烟。在另一个实施例中，对区域95进行热处理以使得它不透过烟。为了避免高速制造时的困难性，优选地，对邻近栓料圆周的环形区域不进行涂覆或处理，以便在穿过装饰部或制烟丝条机以及利用栓料包装进行包裹时，允许栓料的该区域发生轻微的压缩。替代地，区域95可由薄膜成形剂或粘结剂的不渗透纸环覆盖。
现在参照图35，在一个优选实施例中，限流段26包括位于通风区40上游的低颗粒功效醋酸纤维素过滤栓。优选地，醋酸纤维素过滤栓90在其一个端部上的环形区域95的周围被涂覆或被处理，以便在未处理区域97处限定孔口30。优选地，过滤栓端部的小部分97未被涂覆或处理，以形成烟可从其中流过的孔口。在一个优选实施例中，当装配好之后，涂覆端位于过滤段90的下游。图34和35中的发烟制品的布置以与图6和图13-17类似的方式来设置。
当制造图33-35所示的限流件时，来自图26中的料斗507的CA栓料按先前描述的那样被切割成14mm的2-up段，并在此时，每一面被处理以便在14mm的2-up段的相对端部形成限流件26的孔口97(图33)，并且在料斗501处进行的操作再也无需包括T形限流插入件18。
已知特定的香烟包装材料(例如用于降低点燃倾向的带状纸)趋于增加给定设计的发烟制品的CO释放量。过去，带状纸增加CO的趋势通过显著增加包装材料的基板(base web)的渗透性得到抑制，而这又可影响抽吸口数以及其它特征，使得香烟的初始设计可能需要显著的改进。然而，将在此教导的限流过滤器应用于带有带状纸包装的烟丝条可降低CO水平，并且可减轻对原始的、非带状香烟布置方案进行显著改进的需要。
同样地，CO水平在下列情况下倾向于更高：在闷烧时用于减少产生旁流烟的低渗透性包装材料中；在用于减少旁流烟的双层包装纸中；在用于减少某些混合和/或气味系统在沿着烟丝条的随机位置处出现的趋势的双层包装纸中。通过将如此包装的烟丝条与在此所教导的限流插入件组合，这些趋势可在使用这种包装材料的任何香烟布置中得到缓解。
在某些国家，具有日益严格的规定限制，规定在他们的市场上香烟的可接受CO释放量是多少，这种要求甚至对于传统的具有更典型设计的点燃端部香烟来说也很成问题。再次指出，该问题可通过将烟丝条与在此教导的限流过滤器组合起来而满足CO的规定要求而得到解决。
如表2所示，这种过滤器可在不损失味觉的前提下，实现美国与碳过滤器相关的烟成分的显著降低。
表2
Figure A200780016429D00271
控制香烟：低FTC焦油商业香烟(6mg FTC焦油)
香烟1：与控制香烟相同，但是在过滤器中加入45mg活性炭(6mgFTC焦油)
香烟2：如图13所示的限流过滤器型香烟(6mg FTC焦油)
可以理解的是，前述描述是优选实施例，因此仅仅是发烟制品及其制造方法的示例性描述。可以理解的是，根据上述教导对不同实施例进行变形和改进对于本领域技术人员来说是容易想到的。例如，所述的各种过滤器是由醋酸纤维素丝束制造的，但其它材料(例如过滤纸、炭纸、聚丙烯，以及其它类似材料)也可代替其使用。因此，在不偏离所附权利要求所提出的发烟制品及其制造方法的精神和范围前提下，可以做出示例性实施例以及替代实施例。

Claims (33)

1、一种发烟制品，包括：
适合于产生主流烟的烟丝条；
连接至所述烟丝条的过滤器，所述过滤器具有上游端部和下游端部，所述过滤器包括：
位于所述上游端部和所述下游部端之间的单个中心空腔；
由不渗烟的材料制成的限流段，所述限流段位于所述空腔的上游并且包括至少一个贯穿其中的流动通道，以便通过所述流动通道将主流烟输送至所述空腔并且产生相当大部分的预定吸阻；以及
通风区，所述通风区位于沿所述空腔并且在所述限流段的下游的位置处，用于使大气与主流烟混合。
2、如权利要求1所述的发烟制品，其中所述空腔由管形段的内周限定，所述管形段可选地选自纤维素管、中空醋酸纤维素管、碳丝束、炭纸以及它们的组合。
3、如权利要求1所述的发烟制品，其中所述过滤器和烟丝条通过水松纸连接，所述通风区包括一行穿过水松纸的穿孔。
4、如权利要求1所述的发烟制品，其中所述发烟制品的预定吸阻是约40mm水或以上。
5、如权利要求1所述的发烟制品，其中所述发烟制品包括位于所述限流过滤段上游的第一过滤栓和位于所述发烟制品嘴端处的第二过滤栓，其中所述第一过滤栓段和所述第二过滤栓段包括低过滤功效的醋酸纤维素丝束。
6、如权利要求1所述的发烟制品，其中所述流动通道是具有扭曲或直线结构的细长敞开通道，例如直线构造，所述通道的长度为约7mm至约10mm。
7、如权利要求6所述的发烟制品，其中所述扭曲通道具有螺旋形和/或弧形结构，并且其内径为约0.30mm至约1.5mm，长度为约10mm至约200mm。
8、如权利要求1所述的发烟制品，其中所述限流段由选自高密度聚乙烯、聚丙烯、尼龙、压缩纤维素材料和/或它们的组合的材料制成，且/或所述限流段至少部分地被纤维素管、炭纸、醋酸纤维素和/或碳丝束包围。
9、如权利要求1所述的发烟制品，还包括位于所述限流段上游的包含吸附剂的过滤段。
10、如权利要求2所述的发烟制品，其中所述限流过滤段包括与所述管形段接合的锁定部件，和/或所述管形段随所述过滤器的长度共同延伸。
11、如权利要求1所述的发烟制品，其中所述不渗烟材料构成的限流段是醋酸纤维素过滤段，所述醋酸纤维素过滤段具有局部涂覆所述醋酸纤维素过滤段的至少一个端部的堵塞剂涂层。
12、如前述权利要求中任一项所述的发烟制品，其中烟丝条包括绕烟草材料的包装材料，所述包装材料包括具有增加基重的基本沿周向的带，或为双层包装材料。
13、如前述权利要求中任一项所述的发烟制品，其中所述发烟制品的CO释放量比连接到传统过滤器上的相同烟丝条的CO释放量低。
14、一种制造发烟制品过滤器的方法，包括：
将限流插入件插入2-up中空过滤段的每一个端部，以形成2-up限流组件；
通过将2-up限流组件与位于上游的2-up过滤段组合来形成第一过滤条；
对中地切割所述第一过滤条；
将所述第一过滤条分成多个2-up子组件；
将所述多个2-up子组件切割并分成间隔开的多对1-up子组件；以及
将2-up过滤嘴段设置在间隔开的多对1-up子组件之间，以形成完整的2-up过滤段。
15、一种制造发烟制品的方法，包括：
按照权利要求14那样重复制造完整的2-up过滤器；和
对多对烟丝条和水松纸来执行粘接操作，可选地包括对水松纸进行激光穿孔，以建立所述通风区。
16、一种香烟过滤器，包括：
已经被插入到纤维素管内的限流元件；和
与限定在所述纤维素管中的空腔连通的通风区。
17、如权利要求16所述的香烟过滤器，其中所述限流元件被插入到所述纤维素管的上游端部，并且适合于产生预定的压降，而且其中所述通风区位于所述限流元件的下游。
18、一种包括烟丝条和过滤器的发烟制品，所述过滤器为如权利要求16所述的香烟过滤器。
19、如权利要求18所述的发烟制品，其中限流元件产生至少40mm水的吸阻，并且通风区在至少50％的抽吸口数吸烟周期上提供大体均匀的通风，和/或限流元件是注模插入件，它包括在其中具有至少一个孔口的不渗透性横切壁以及包围所述横切壁的管形部分。
20、一种发烟制品，包括：
适合于产生主流烟的烟丝条；以及
通过水松纸连接到所述烟丝条上的过滤器，所述过滤器具有：邻近烟丝条的上游端部；位于其下游端部的低过滤功效醋酸纤维素过滤栓；限定了贯穿过滤栓的上游的至少一个流动通道的限流件；在过滤栓的上游端部和限流件的下游端部之间延伸的空的空腔，所述至少一个流动通道与过滤栓的上游端部间隔一段距离，用于最小化主流烟中的颗粒相对过滤栓上游端部的冲击；以及延伸穿过水松纸并与空腔连通的通风区，
其中所述至少一个通道提供了至少70mm水的吸阻，通风区提供了对主流烟至少70％的稀释。
21、一种发烟制品，包括：
适合于产生主流烟的烟丝条；
具有上游端部和下游端部的过滤器，所述过滤器被设置成在所述上游端部处接收主流烟，所述过滤器包括：
位于所述上游端部的低颗粒功效的第一过滤栓段；
位于所述下游端部的低颗粒功效的过滤嘴段；
位于邻近所述第一过滤段的位置处的限流过滤段，所述限流段包括限流部，用于建立所述发烟制品的相当大部分的预定吸阻；
将所述过滤器与所述烟丝条连接的水松纸，并且所述水松纸包括容许空气通过的通风区，所述通风区位于在所述限流过滤段的所述限流部和所述过滤嘴段之间的沿着所述过滤器的位置处，
所述限流过滤段的所述限流部与所述过滤嘴间隔开足够的距离，以减少主流烟成分对所述过滤嘴的上游端部的冲击，以及
所述通风区叠置于其上的圆柱形段，所述圆柱形段在所述过滤嘴和所述限流过滤段的所述限流件之间至少部分地限定了空腔的一部分，所述圆柱形段在所述通风区处是可输送空气的。
22、如权利要求21所述的发烟制品，其中圆柱形段包括不连续的纤维素管形过滤段，并且其中一行穿孔延伸穿过位于所述通风区处的所述水松纸和管形过滤段。
23、如权利要求21所述的发烟制品，其中圆柱形段包括不连续的纤维素管形过滤段，并且一行穿孔贯穿所述水松纸，所述不连续的纤维素过滤段是由醋酸纤维素丝束形成的可输送空气的形式。
24、如权利要求22所述的发烟制品，其中：
(a)圆柱形段包括所述限流过滤段的整体式管形部，所述管形部包括围绕所述管形部周向设置的开口，并且所述开口使所述空腔与在所述通风区处延伸穿过所述水松纸的一行穿孔中的至少一部分穿孔连通，或者
(b)圆柱形段包括所述限流过滤段的第一整体式管形部，所述第一整体式管形部包括围绕所述管形部周向设置的开口，所述限流过滤段还包括第二整体式管形部，所述第二整体式管形部包括围绕所述第二整体式管形部周向设置的开口，当所述开口被设置在所述通风区附近时，所述开口使所述空腔与在所述通风区处延伸穿过所述水松纸的一行穿孔中的至少一部分穿孔连通，所述第一和第二管形部相对于所述限流部是对称的。
25、如权利要求21所述的发烟制品，其中：
(a)所述通风区与所述过滤嘴间隔开足够的距离，以促进通过所述通风区抽吸的空气和通过所述烟丝条抽吸的主流烟的混合；
(b)所述限流过滤段的所述限流部与所述第一过滤段间隔开足够的距离，以减少烟成分对所述限流过滤段的部分的冲击；
(c)限流部包括多个孔口，其中多个孔口中的每一个孔的直径为约0.2mm至0.6mm；
(d)预定吸阻为约40mm水或以上；或者
(e)所述第一过滤栓和所述过滤嘴塞段中的至少一个包括较低旦尼尔的醋酸纤维素丝束。
26、根据权利要求21制成的发烟制品的过滤器。
27、如权利要求21所述的发烟制品，其中：
(a)圆柱形段包括所述限流过滤段的第一和第二整体式管形部，所述第一和第二管形部相对于所述限流件对称；
(b)还包括吸附剂；
(c)所述限流过滤段被插入到邻近所述第一过滤段的位置中；
(d)所述限流过滤段与所述管形过滤段具有滑动配合；
(e)所述管形过滤段随过滤器的长度共同延伸；
(f)所述限流过滤段包括倾斜的上游和下游边缘；
(g)所述限流过滤段包括截头圆锥形横切壁；
(h)所述限流过滤段包括向下游会聚的横切壁；或者
(i)所述限流过滤段包括向上游会聚的横切壁。
28、一种发烟制品，包括烟丝条和过滤器，所述过滤器包括：
通过水松纸连接至所述烟丝条上的圆柱形管；
位于邻近所述烟丝条并且在烟丝条下游的沿着所述圆柱形管的位置处的第一过滤段；
位于邻近所述第一过滤段并且在所述第一过滤段下游的位置处的限流过滤段；
所述过滤器还包括邻近所述限流过滤段并且在所述限流过滤段下游处的空腔；以及
沿所述空腔的位置处的通风区，所述空腔包括穿过所述水松纸和所述圆柱形管的穿孔，所述通风区位于所述限流过滤段的下游。
29、如权利要求28所述的发烟制品，其中：
(a)限流过滤段包括管形段，该管形段包括其中具有一个或多个孔口的横切壁，所述横切壁可选地对中地位于管形段的上游和下游端部之间；
(b)所述通风区与所述过滤嘴间隔开足够的距离，以促进通过所述通风区抽吸的空气和通过所述烟丝条抽吸的主流烟的混合；
(c)所述限流过滤段包括与所述第一过滤段间隔开足够距离的限流部，用于减少烟成分对所述限流过滤段的部分的冲击；
(d)限流部包括多个孔口，其中所述多个孔口的每一个的直径为约0.2mm至0.6mm；
(e)过滤器的预定吸阻为约40mm水或以上；
(f)还包括位于所述限流部上游的包含吸附剂的过滤段；
(g)所述限流过滤段在邻近所述第一过滤段并且位于所述第一过滤段下游的位置处插入到圆柱形管中；
(h)所述限流过滤段与所述圆柱形管滑动配合；
(i)所述圆柱形管随过滤器的长度共同延伸；
(j)所述限流过滤段包括位于其上游和下游端部的倾斜边缘；
(k)所述限流过滤段包括截头圆锥形横切壁；
(l)所述限流过滤段包括向下游会聚的横切壁；或者
(m)所述限流过滤段包括向上游会聚的横切壁。
30、一种制造发烟制品的过滤器的方法，包括：
将第一过滤段置于圆柱形过滤管中；
将限流过滤段邻近所述第一过滤段置于过滤管中，使得所述过滤器还包括邻近所述限流过滤段的空腔；以及
在沿所述空腔的位置处建立通风区，所述通风区包括穿过所述过滤管的穿孔。
31、如权利要求30所述的方法，其中发烟制品是香烟。
32、一种制造发烟制品的方法，包括：
制造根据权利要求30的发烟制品的过滤器；以及
用水松纸将所述过滤器与烟丝条连接。
33、如权利要求32所述的方法，其中所述过滤器在建立起通风区之前通过水松纸连接到所述烟丝条上，并且其中所述穿孔穿过所述过滤管和所述水松纸。
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