PL200589B1

PL200589B1 - Filtr papierosowy

Info

Publication number: PL200589B1
Application number: PL368136A
Authority: PL
Inventors: James N. Figlar; Brian E. Tucker; Charles F. Kelley St.
Original assignee: Brown & Williamson Holdings
Priority date: 2001-08-01
Filing date: 2002-07-30
Publication date: 2009-01-30
Also published as: EP1411784A1; IL160150A; HRP20040166B1; EP1411784B8; HUP0401565A2; MXPA04001044A; MY128508A; NO20040452L; AU2002322811B2; AP2004002985A0; HRP20040166A2; CN100496312C; IL160150A0; EP1411784B1; RS51032B; CA2454820C; KR20040026699A; EA200400191A1; ATE527901T1; JP2004538016A

Abstract

1. Wieloodcinkowy filtr papierosowy, zawieraj acy odci- nek selektywnego adsorbentu zawieraj acy materia l selek- tywnego adsorbentu i odcinek adsorbentu ogólnego prze- znaczenia zawieraj acy materia l adsorbentu ogólnego prze- znaczenia, a tak ze wk ladk e filtra, znamienny tym, ze materia l selektywnego adsorbentu stanowi zywic e jonowy- mienn a, odznaczaj ac a si e powinowactwem w stosunku do wst epnie okre slonej klasy zwi azków chemicznych, rozpró- szonych w materiale w lóknistym i posiadaj ac a matryc e z zywicy fenolowo-formaldehydowej i ufunkcyjnion a po- wierzchniowo pierwszorz edowymi i drugorz edowymi gru- pami aminowymi, za s materia l adsorbentu ogólnego prze- znaczenia odznacza si e du zym polem powierzchni, ma zdolno sc adsorbowania sk ladników dymu bez du zego stopnia specyficzno sci i wybrany jest z grupy sk ladaj acej si e z aktywowanego w egla drzewnego, aktywowanego w egla kokosowego, aktywowanego w egla na bazie w egla kamiennego, zeolitu, zelu krzemionkowego, pianki morskiej, tlenku glinowego, w egla drzewnego na bazie w egla w postaci w egla pó l-antracytowego, w eglowej zywicy otrzymanej w wyniku pirolizy sulfonowanego styrenu-dwuwinylobenzenu lub ich kombinacji, przy czym odcinek adsorbentu ogólnego przeznaczenia jest osiowo rozmieszczony w konfiguracji jeden za drugim pomi edzy wk ladk a filtra i odcinkiem selek- tywnego adsorbentu. PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest filtr papierosowy.

Papierosy zawierają laseczki lub kolumny tytoniu, które w trakcie spalania wytwarzają fazę cząsteczkową oraz fazę gazową dymu. Około 70 lat temu na końcu kolumny tytoniu zaczęto umieszczać filtry. Między innymi filtr ten usuwał różnego rodzaju składniki dymu. Filtry wykonane z włókienkowego lub włóknistego materiału, takiego jak acetyloceluloza lub bibuła, usuwają fazę cząsteczkową dymu tytoniowego wykorzystując oddziaływanie mechaniczne. Materiały włókniste nie są jednakże skuteczne przy usuwaniu składników lotnych, takich jak aldehydy, cyjanowodór oraz siarczki, które obecne są w fazie gazowej. Zazwyczaj z materiałem włóknistym łączony jest adsorbent lub absorbent, co ma na celu poprawę skuteczności usuwania składników fazy gazowej dymu. Przykładowo filtry papierosowe, zawierają węgiel aktywny, minerały porowate, takie jak pianka morska, żel krzemionkowy, żywice kationowe oraz żywice anionowe,

Węgiel drzewny odznacza się dużym właściwym polem powierzchni i jest stosunkowo silnym adsorbentem składników fazy gazowej dymu papierosowego. Po pokryciu mieszanką tlenków metali węgiel drzewny jest szczególnie skuteczny pod względem usuwania kwaśnych gazów. Pianka morska odznacza się dużym adsorpcyjnym polem powierzchni o silnym powinowactwie adsorpcyjnym w odniesieniu do naładowanych cząstek, ale znacznie mniejszym powinowactwem adsorpcyjnym w odniesieniu do cząstek niepolarnych. Żele krzemionkowe uważane są generalnie za słabo zatrzymujące adsorbenty dla składników fazy gazowej dymu tytoniowego. Pomimo, iż żel krzemionkowy adsorbuje aldehydy oraz cyjanowodór, to składniki te ulegają także szybkiej desorpcji z żelu krzemionkowego. Do usuwania nikotyny proponowano zastosowanie żywic jonowymiennych. Żywice anionowe proponowane były do usuwania kwasów dymowych, ale silnie zasadowe wymienniki anionowe nie oddziałują na aldehydy fazy gazowej dymu. Słabo zasadowe żywice anionowe o strukturze porowatej przydatne są do usuwania kwasów dymu oraz aldehydów, ale ich skuteczność spada w miarę trwania procesu palenia, co ma także miejsce w przypadku węgla oraz minerałów porowatych.

W filtrach papierosowych zastosowana może zostać kombinacja dwóch lub większej liczby adsorbentów. Przykładowo w patencie USA nr 2 815 760 opisano zastosowanie materiału wymiany jonowej w materiałach, które reagują chemicznie ze szkodliwymi, niealkalicznymi i niekwaśnymi składnikami dymu w celu utworzenia nielotnych związków, zatrzymując dzięki temu te ostatnie w filtrze. Wymienione powyżej dodatki nie wykazały zadowalającego selektywnego usuwania takich składników dymu jak na przykład aldehydy, w szczególności acetaldehyd i akroleina. W patencie USA nr 4 300 577 opisano zastosowanie słabo zatrzymującego absorbentu przeznaczonego dla składników fazy gazowej, wymieszanego z drugim składnikiem zawierającym głównie pierwszorzędowe funkcjonalne grupy aminowe, w celu usuwania z dymu tytoniowego składników fazy gazowej, włączając w to aldehydy oraz cyjanowodór. Jednakże filtr z patentu o końcówce numeru 577 nie został odpowiednio zaakceptowany przez konsumentów i nie uzyskał komercyjnej żywotności.

Wieloodcinkowy filtr papierosowy, zawierający odcinek selektywnego adsorbentu zawierający materiał selektywnego adsorbentu i odcinek adsorbentu ogólnego przeznaczenia zawierający materiał adsorbentu ogólnego przeznaczenia, a także wkładkę filtra, według wynalazku charakteryzuje się tym, że materiał selektywnego adsorbentu stanowi żywicę jonowymienną, odznaczającą się powinowactwem w stosunku do wstępnie określonej klasy związków chemicznych, rozproszonych w materiale włóknistym i posiadającą matrycę z żywicy fenolowo-formaldehydowej i ufunkcyjnioną powierzchniowo pierwszorzędowymi i drugorzędowymi grupami aminowymi, zaś materiał adsorbentu ogólnego przeznaczenia odznacza się dużym polem powierzchni, ma zdolność adsorbowania składników dymu bez dużego stopnia specyficzności i wybrany jest z grupy składającej się z aktywowanego węgla drzewnego, aktywowanego węgla kokosowego, aktywowanego węgla na bazie węgla kamiennego, zeolitu, żelu krzemionkowego, pianki morskiej, tlenku glinowego, węgla drzewnego na bazie węgla w postaci węgla pół-antracytowego, węglowej żywicy otrzymanej w wyniku pirolizy sulfonowanego styrenudwuwinylobenzenu lub ich kombinacji, przy czym odcinek adsorbentu ogólnego przeznaczenia jest osiowo rozmieszczony w konfiguracji jeden za drugim pomiędzy wkładką filtra i odcinkiem selektywnego adsorbentu.

Odcinek adsorbentu ogólnego przeznaczenia zawiera materiał adsorbentu ogólnego przeznaczenia rozproszony w materiale włóknistym.

Odcinek adsorbentu ogólnego przeznaczenia zawiera ciasno upakowane złoże materiału adsorbentu ogólnego przeznaczenia.

PL 200 589 B1

Odcinek adsorbentu ogólnego przeznaczenia zawiera ponadto tlenek metalu lub inny kompleks na bazie metalu.

Wkładka filtra zawiera włóknistą wkładkę filtra, wykonaną z materiału wybranego z grupy składającej się z celulozy, pakuł acetylocelulozowych, papieru, bawełny, tkaniny polipropylenowej, pakuł polipropylenowych, tkaniny poliestrowej, pakuł poliestrowych a także ich kombinacji.

Wkładka filtra zawiera ponadto plastyfikator, ciekły dodatek, środek zapachowy lub ich kombinacje.

Materiał selektywnego adsorbentu odznacza się polem powierzchni większym niż około 35 m²/g.

Wieloodcinkowy filtr papierosowy, zawierający wstępnie wybrany odcinek materiału włóknistego, odcinek selektywnego adsorbentu i odcinek adsorbentu ogólnego przeznaczenia, według wynalazku charakteryzuje się tym, że odcinek selektywnego adsorbentu zawiera materiał selektywnego adsorbentu rozproszony w pierwszej wybranej części wzdłuż wstępnie wybranego odcinka materiału włóknistego, odznaczający się powinowactwem w stosunku do wstępnie określonej klasy związków chemicznych, rozproszonych w materiale włóknistym, stanowiący żywicę jonowymienną, posiadającą matrycę z żywicy fenolowo-formaldehydowej i ufunkcyjnioną powierzchniowo pierwszorzędowymi i drugorzędowymi grupami aminowymi, zaś odcinek adsorbentu ogólnego przeznaczenia zawiera materiał adsorbentu ogólnego przeznaczenia wybrany z grupy składającej się z aktywowanego węgla drzewnego, aktywowanego węgla kokosowego, aktywowanego węgla na bazie węgla kamiennego, zeolitu, żelu krzemionkowego, pianki morskiej, tlenku glinowego, węgla drzewnego na bazie węgla w postaci węgla pół-antracytowego, węglowej żywicy otrzymanej w wyniku pirolizy sulfonowanego styrenu-dwuwinylobenzenu lub ich kombinacji, rozproszony w drugiej wstępnie wybranej części wzdłuż wstępnie wybranego odcinka materiału włóknistego, przy czym materiał adsorbentu ogólnego przeznaczenia odznacza się dużym polem powierzchni i ma zdolność adsorbowania składników dymu bez dużego stopnia specyficzności, a ponadto odcinek adsorbentu ogólnego przeznaczenia jest osiowo rozmieszczony w konfiguracji jeden za drugim pomiędzy tym materiałem włóknistym i odcinkiem selektywnego adsorbentu.

Materiał adsorbentu ogólnego przeznaczenia zawiera tlenek metalu lub inny kompleks na bazie metalu.

Materiał włóknisty zawiera plastyfikator, ciekły dodatek, środek zapachowy lub ich połączenie.

Tak więc wynalazek dotyczy filtra papierosowego, stanowiącego wieloodcinkowy filtr, który zmniejsza poziom zawartości założonych składników dymu. Filtr ten składa się z wkładki z materiału włóknistego znajdującej się przy ustnikowym końcu papierosa, odcinka zawierającego selektywny materiał adsorpcyjny, a także odcinka zawierającego materiał adsorpcyjny ogólnego przeznaczenia.

Wkładka filtra może mieć postać dowolnej wkładki filtrującej, takiej jak na przykład wkładka z acetylocelulozy. Materiał adsorpcyjny ogólnego przeznaczenia jest korzystnie wybrany z grupy składającej się z materiałów o stosunkowo dużym polu powierzchni, takich jak na przykład węgiel aktywny, które mają zdolność adsorbowania dużego zakresu związków chemicznych bez wysokiego poziomu specyfiki. Selektywny materiał adsorpcyjny wybierany jest w oparciu o specyficzne składniki dymu, które mają zostać usunięte. Korzystnie selektywny materiał adsorpcyjny wybrany jest z grupy żywic o funkcjonalnej powierzchni, przy czym każda żywica składa się z zasadniczo obojętnego nośnika o polu powierzchni większym niż około 35 m²/g. W przykładzie wykonania według niniejszego wynalazku selektywny materiał adsorpcyjny posiada matrycę żywicy fenolowo-formaldehydowej o funkcjonalnej powierzchni z głównie pierwszorzędowymi i drugorzędowymi funkcyjnymi grupami aminowymi.

Pod względem budowy selektywny materiał adsorpcyjny może przylegać do laseczki tytoniu zaś materiał adsorpcyjny ogólnego przeznaczenia może znajdować się pomiędzy odcinkiem selektywnego adsorbentu a wkładką filtra. Ewentualnie materiał adsorpcyjny ogólnego przeznaczenia może znajdować się w sąsiedztwie laseczki tytoniu, zaś selektywny materiał adsorpcyjny pomiędzy materiałem adsorpcyjnym ogólnego przeznaczenia a wkładką filtra. Wstępne dane wskazują na to, że pierwsza konfiguracja wywołuje synergistyczny efekt pod względem zmniejszenia zawartości składników dymu w stosunku do drugiej z wymienionych konfiguracji. Ponadto selektywny adsorbent oraz adsorbent ogólnego przeznaczenia mogą być rozmieszczone w tradycyjnym materiale wkładki filtra, takim jak na przykład acetyloceluloza lub też adsorbenty te mogą być upakowane w postaci złoża lub cienkich warstw znajdujących się wewnątrz materiału wkładki filtra.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok perspektywiczny papierosa zakończonego filtrem ze stanu techniki, fig. 2 - widok perspektywiczny filtra papierosowego według wynalazku, w którym adsorbenty są rozproszone w materiale wkładki filtra, zaś odcinek adsorbentu ogólnego przeznaczenia znajduje się pomiędzy wkładką

PL 200 589 B1 filtra a odcinkiem selektywnego adsorbentu, fig. 3 - widok perspektywiczny filtra papierosowego według wynalazku, w którym adsorbenty są rozproszone w materiale wkładki filtra, zaś odcinek selektywnego adsorbentu znajduje się pomiędzy wkładką filtra a odcinkiem adsorbentu ogólnego przeznaczenia, fig. 4 - widok perspektywiczny filtra papierosowego według wynalazku, w którym adsorbenty są upakowane w postaci złoży wewnątrz segmentu materiału wkładki filtra, fig. 5 - widok w przekroju poprzecznym przykładu wykonania filtra według wynalazku z wkładką filtra umieszczoną pomiędzy odcinkiem adsorbentu ogólnego przeznaczenia a odcinkiem selektywnego adsorbentu, fig. 6 - widok w przekroju poprzecznym przykładu wykonania filtra według wynalazku z wkładką filtra znajdującą się w sąsiedztwie jednego końca laseczki tytoniu, fig. 7 - widok w przekroju poprzecznym przykładu wykonania filtra według wynalazku z adsorbentami podzielonymi na odcinki w pojedynczym odcinku włóknistego materiału filtracyjnego, a fig. 8 - widok w przekroju poprzecznym przykładu wykonania filtra według wynalazku bez odcinka wkładki filtra.

Filtr papierosowy według wynalazku zawiera wieloodcinkowy filtr, który zmniejsza zawartość założonych składników dymu. Filtr ten składa się z włóknistej wkładki filtra znajdującej się na ustnikowym końcu papierosa, odcinka zawierającego selektywny materiał adsorpcyjny, a także odcinka zawierającego materiał adsorpcyjny ogólnego przeznaczenia.

Jak przedstawiono na fig. 1 i jak wiadome jest w tej dziedzinie techniki, typowy papieros 10 z filtrem końcówkowym zawiera filtr 30 przymocowany do laseczki tytoniu 20. Laseczka tytoniu 20 składa się z luźnej mieszanki 22 zawierającej tytoń, owiniętej w bibułę papierosową 24, zaś filtr 30 zawiera wkładkę filtra 32 zawiniętą w owijkę wkładki 34. Arkusz końcówkowej bibuły 36 łączy filtr 30 z laseczką tytoniu 20.

Według wynalazku, zgodnie z tym co przedstawiono na fig. 2, papieros 110 zawiera wieloodcinkowy filtr 130 przymocowany do laseczki tytoniu 20. Filtr 130 zawiera wkładkę filtra 132, odcinek zawierający adsorbent ogólnego przeznaczenia 134 oraz odcinek zawierający selektywny adsorbent 136. Wkładka filtra 132 znajduje się w sąsiedztwie pierwszego lub ustnikowego końca 131 filtra 130. Złoże selektywnego adsorbentu 136 znajduje się w sąsiedztwie drugiego końca 137 od strony laseczki tytoniu filtra 130. Złoże adsorbentu ogólnego przeznaczenia 134 znajduje się pomiędzy wkładką filtra 132 a złożem selektywnego adsorbentu 136.

Wkładka filtra 132 wykonana jest z włókienkowego lub włóknistego materiału i tworzy czysty i o starannym wyglądzie koniec 131 papierosa. Wkładka filtra 132 zachowuje sztywność na ustnikowym końcu także wtedy, gdy papieros 11 zostaje skonsumowany. Jak wiadomo w tej dziedzinie techniki, wkładka filtra 132 może być wykonana z różnego rodzaju materiałów, z których najbardziej rozpowszechnionym jest celuloza, acetyloceluloza, bibuła, bawełna, tkanina polipropylenowa, pakuły polipropylenowe, tkanina poliestrowa, pakuły poliestrowe lub ich kombinacje. Ewentualnie zastosowany może zostać plastyfikator.

Odcinek adsorbentu ogólnego przeznaczenia 134 zawiera materiał 144 rozproszony w materiale wkładki filtra 142, podobnie jak ma to miejsce w podwójnym filtrze dalmatyńskim, znanym w tej dziedzinie techniki. Materiał 144 adsorbentu ogólnego przeznaczenia wybrany jest korzystnie z grupy materiałów o stosunkowo dużym polu powierzchni, które mają zdolność adsorbowania składników dymu bez dużego stopnia specyficzności. Przykładowo adsorbent ogólnego przeznaczenia może być wybrany spomiędzy aktywowanego węgla drzewnego, aktywowanego węgla kokosowego, aktywowanego węgla na bazie węgla kamiennego lub brunatnego, zeolitu, żelu krzemionkowego, pianki morskiej, tlenku glinowego lub też ich kombinacji jak również węgla drzewnego na bazie mineralnej wykonanego z węgla pół-antracytowego o gęstości większej o około 50% niż gęstość węgla kokosowego (oferowany przez firmę Calgon Carbon, Pittsburgh, stan Pensylwania, USA), Ambersorb 572 lub Ambersorb 563 (węglowa żywica otrzymywana w wyniku pirolizy sulfonowanego styrenu-dwu-winylobenzenu, oferowanego przez firmę Rohm and Haas, 5000 Richmond Street, Philadelphia, PA 19137), innych materiałów o podobnej wielkości cząstek, polu powierzchni oraz właściwościach wiążących lub też ich kombinacji. W celu dalszego zwiększenia skuteczności adsorbentu ogólnego przeznaczenia, w odcinku adsorbentu ogólnego przeznaczenia zawarte mogą być tlenki metali lub inne kompleksy na bazie metali.

Odcinek selektywnego adsorbentu 136 zawiera materiał selektywnego adsorbentu 146 rozproszony w materiale wkładki filtra 142, podobnie jak ma to miejsce w podwójnym-dalmatyńskim filtrze, znanym w technice. Materiał selektywnego adsorbentu 146 wybrany jest korzystnie w oparciu o selektywność danego materiału 146 względem założonej klasy związków chemicznych. Przykładowo materiałem selektywnego adsorbentu 146 może być żywica jonowymienna, taka jak na przykład Duolite A7 (oferowana przez firmę Rohm and Haas, 5000 Richmond Street, Philadelphia, PA 19137, USA) lub

PL 200 589 B1 też materiał zawierający podobne grupy funkcyjne i właściwości wiążące. Duolite A7 zawiera matrycę z żywicy fenolowo-formaldehydowej i jest ufunkcyjniony powierzchniowo pierwszorzędowymi i drugorzędowymi grupami aminowymi, co zwiększa selektywność żywicy w stosunku do aldehydów oraz cyjanowodoru występujących w dymie tytoniowym.

Ponadto materiał 146 selektywnego adsorbentu musi zostać wybrany biorąc pod uwagę, iż warunki styczności dymu tytoniowego z materiałem 146 zależne są od licznych zmiennych, włączając w to siłę wciągania dymu poprzez filtr przez osobę palącą w trakcie palenia oraz ilość laseczki tytoniu zużywanej przed każdym z zaciągnięć. Jest więc korzystne, ażeby materiał 146 selektywnego adsorbentu odznaczał się polem powierzchni większym niż około 35 m²/g, dzięki czemu występować będzie minimalna rezystancja dyfuzyjna i funkcjonalne obszary powierzchniowe będą łatwo dostępne. Materiały o większych polach powierzchni wykazują także mniej zauważalny spadek skuteczności, jeżeli część powierzchni pokryta jest plastyfikatorem, co może mieć miejsce wtedy, gdy materiał adsorbentu 146 jest rozproszony we wkładce filtra 142.

Gdy papieros ulega zużyciu, dym tytoniowy jest wydmuchiwany przez osobę palącą poprzez filtr 130. Dym ten przechodzi początkowo nad odcinkiem selektywnego adsorbentu 136, w którym adsorbowane są wybrane składniki dymu na powierzchni materiału selektywnego adsorbentu 146, zaś materiał cząsteczkowy obecny w dymie zatrzymywany jest przez materiał wkładki filtra 142. Pozostały dym przechodzi następnie nad odcinkiem adsorbentu ogólnego przeznaczenia 134, gdzie pozostałe składniki mogą zostać zatrzymane przez materiał adsorbentu 144, zaś dodatkowa ilość materiału cząsteczkowego zatrzymywana jest przez materiał wkładki filtra 142. Ostatecznie pozostała część dymu przechodzi przez wkładkę filtra 132, gdzie usunięty może zostać dodatkowy materiał cząsteczkowy. Przefiltrowany dym dociera następnie do osoby palącej.

W pierwszym przykładzie wykonania niniejszego wynalazku przedstawionym na fig. 2 wieloodcinkowy filtr 110 zawiera wkładkę filtra 132 wykonaną z pakuł acetylocelulozowych, której długość wynosi około 7 mm, a także zawiera odcinek adsorbentu ogólnego przeznaczenia 134 zawierający 40 mg aktywowanego węgla kokosowego 144 rozproszonego w pakułach acetylocelulozowych 142 dociętych do postaci odcinka 134 o długości wynoszącej około 10 mm, przy czym pakuły acetylo-celulozowe poddawane są obróbce z wykorzystaniem plastyfikatora, a także odcinek 136 selektywnego adsorbentu zawierający 40 mg Duolite A7 rozproszonego w materiale 142 o postaci pakuł acetylocelulozowych dociętych do postaci odcinka 136 o długości wynoszącej około 10 mm, przy czym pakuły acetylocelulozowe poddawane są obróbce z wykorzystaniem plastyfikatora. Gdy laseczka tytoniu jest spalana w normalnym cyklu zaciągnięcia/cyklu spoczynkowym, badania fazy gazowej dymu opuszczającego ustnikowy koniec 131 papierosa 110 pokazują statystycznie znaczące zmniejszenie zawartości cyjanowodoru, furanu, aldehydu propionowego, acetonu, ketonu metylowo-etylowego/butyroaldehydu, siarkowodoru, 1,3-butadienu, 2-metylpropanalu, izoprenu, styrenu, pirydyny, toluenu i benzenu w porównaniu do papierosów, w których zastosowano podobne filtry zawierające tylko żywice. Gdy laseczka tytoniu jest spalana w normalnym cyklu typu cykl zaciągnięcia/cykl spoczynkowy, analiza fazy gazowej dymu opuszczającego ustnikowy koniec 131 papierosa 110 pokazuje znaczące zmniejszenie zawartości pirydyny, cyjanowodoru, siarkowodoru, styrenu, 2-metylopropanalu, benzenu, aldehydu propionowego, furanu, izoprenu, 1,3-butadienu, aldehydu krotonowego, acetonu, akrylonitrylu, acetaIdehydu, toluenu, dwusiarczku węgla, ketonu metylowo-etylowego/butyroaldehydu, aldehydu propionowego, acetonitrylu oraz metanolu w porównaniu z papierosami, w których zastosowano tylko filtry węglowe.

Jak przedstawiono na fig. 2, wieloodcinkowy filtr 130 zawiera wkładkę filtra 132 znajdującą się w sąsiedztwie ustnikowego końca 131, odcinek 136 selektywnego adsorbentu znajdujący się w sąsiedztwie końca 137 położonego od strony laseczki tytoniu, a także odcinek 134 adsorbentu ogólnego przeznaczenia znajdujący się pomiędzy wkładką filtra 132 a odcinkiem 136 selektywnego adsorbentu.

W alternatywnym przykładzie wykonania, takim jaki przedstawiono na fig. 3, papieros 210 zawiera wieloodcinkowy filtr 230, w którym wkładka filtra 132 znajduje się na ustnikowym końcu 131, odcinek 134 adsorbentu ogólnego przeznaczenia znajduje się w sąsiedztwie końca 137 leżącego od strony laseczki tytoniu, a także odcinek 136 selektywnego adsorbentu, który znajduje się pomiędzy wkładką filtra 132 a odcinkiem 134 adsorbentu ogólnego przeznaczenia. W tym przykładzie wykonania w trakcie normalnego zaciągnięcia dym przechodzi najpierw przez odcinek 134 adsorbentu ogólnego przeznaczenia, a następnie poprzez odcinek 136 selektywnego adsorbentu, zaś na koniec poprzez wkładkę filtra 132. Ponadto wieloodcinkowy filtr 230 jest zasadniczo identyczny z filtrem 130 (fig. 2) z pierwszego przykładu wykonania za wyjątkiem tego, że odcinek 134 adsorbentu ogólnego

PL 200 589 B1 przeznaczenia znajduje się w sąsiedztwie laseczki tytoniu 20, a odcinek 136 selektywnego adsorbentu znajduje się pomiędzy wkładką filtra 132 a odcinkiem 134 adsorbentu ogólnego przeznaczenia. Gdy laseczka tytoniu jest spalana w normalnym cyklu zaciągnięcia/cyklu spoczynkowym, analiza fazy gazowej dymu opuszczającego ustnikowy koniec 131 papierosa 210 (fig. 3) pokazuje statystycznie znaczne zmniejszenie poziomów zawartości aldehydu propionowego, acetonu, ketonu metylowoetylowego/butyroaldehydu, aldehydu krotonowego, siarkowodoru, 2-metylopropanalu, pirydyny, akroleiny, toluenu, acetaldehydu, akrylonitrylu, metanolu i benzenu w porównaniu do papierosów, w których zastosowano podobne filtry zawierające tylko żywice. Gdy laseczka tytoniu spalana jest w normalnym cyklu zaciągnięcia/cyklu spoczynkowym, analiza fazy gazowej dymu opuszczającego ustnikowy koniec 131 papierosa 210 pokazuje statystycznie znaczące zmniejszenie poziomów zawartości pirydyny, cyjanowodoru, benzenu, propionitrylu, aldehydu krotonowego, acetonu, akrylonitrylu, acetaldehydu, toluenu, dwusiarczku węgla, ketonu metylowo-etylowego/butyroaldehydu, aldehydu propionowego, acetonitrylu, a także metanolu w porównaniu z papierosami, w których zastosowano jedynie filtry węglowe.

Jak przedstawiono w innym przykładzie wykonania na fig. 4, w wieloodcinkowym filtrze 330 papierosa 310 absorbenty 144, 146 upakowane są wewnątrz materiału wkładki filtra w postaci krótkich odcinków absorbentu ogólnego przeznaczenia 344 oraz selektywnego absorbentu 346. W tym przykładzie wykonania upakowane warstwowo absorbenty odsłonięte są dla mniejszej ilości plastyfikatora niż absorbenty rozproszone w pakułach i utrzymują większe pole powierzchni służące do interakcji ze składnikami dymu. Ponadto jak przedstawiono na fig. 7, wieloodcinkowy filtr 630 przeznaczony dla papierosa 610 zawiera adsorbent ogólnego przeznaczenia 344 oraz selektywny adsorbent 346 rozproszone w odrębnych odcinkach w obrębie jednej długości włóknistego materiału filtracyjnego 342.

Zaletą przykładu wykonania 110 z fig. 2 jest to, że dym przechodzi nad materiałem 146 selektywnego adsorbentu przed przejściem nad materiałem 144 adsorbentu ogólnego przeznaczenia. Rozwiązanie takie pozwala na usunięcie przez selektywny adsorbent 146 niektórych specyficznych składników dymu zanim adsorbent ogólnego przeznaczenia 144 zostanie odsłonięty dla dymu, co pozwala na uzyskanie większej skuteczności usuwania pozostałych składników dymu przez adsorbent ogólnego przeznaczenia 144. Istnieje więc synergistyczne współdziałanie dla adsorbentów znajdujących się w materiałach o następującej konfiguracji acetyloceluloza/adsorbent ogólnego przeznaczenia/selektywny adsorbent, w porównaniu do konfiguracji acetyloceluloza/selektywny adsorbent/adsorbent ogólnego przeznaczenia.

Jak przedstawiono na fig. 5 i 6, w wieloodcinkowym filtrze 430 a także filtrze 530, odpowiednio papierosów 410 i 510, wkładka filtra 132 znajduje się pomiędzy odcinkiem 134 adsorbentu ogólnego przeznaczenia a odcinkiem 136 selektywnego adsorbentu na fig. 5, sąsiaduje zaś z jednym końcem laseczki tytoniu 20 na fig. 6. Na fig. 5 odcinek 136 selektywnego adsorbentu znajduje się w ustnikowym końcu filtra 430, zaś na fig. 6 to odcinek 134 adsorbentu ogólnego przeznaczenia znajduje się w ustnikowym końcu filtra 530. Ponadto zgodnie z tym, co pokazano na fig. 8, wieloodcinkowy filtr 730 papierosa 710 zawiera tylko odcinek 134 adsorbentu ogólnego przeznaczenia oraz odcinek 136 selektywnego adsorbentu.

Przedstawione poniżej przykłady wykonania stanowią przykłady realizacji wynalazku oraz przykłady skuteczności usuwania składników dymu. Przedstawione przykłady wykonania służą jedynie jako ilustracja wynalazku, nie zaś jako ograniczenie jego zakresu.

P r z y k ł a d 1: papieros 110 z wieloodcinkowym filtrem 130 przygotowany został zgodnie z tym, co przedstawiono na fig. 2, przy czym wkładka filtra 132 wykonana została z pakuł acetylocelulozowych a jej długość wynosi około 7 mm, odcinek 134 adsorbentu ogólnego przeznaczenia zawierał około 40 mg aktywowanego węgla kokosowego 144 rozproszonego w poddanych działaniu plastyfikatora acetylocelulozowych pakułach 142 dociętych do postaci odcinka 134 o długości wynoszącej około 10 mm, zaś odcinek 136 selektywnego adsorbentu zawierał około 40 mg Dulolitu A7 rozproszonego w poddanych działaniu plastyfikatora pakułach acetylocelulozowych 142 dociętych do postaci odcinka 134 o długości wynoszącej około 10 mm. Filtr przymocowany był do laseczki tytoniu o długości wynoszącej około 56,5 mm i zawierającej około 617 mg typowej niementolowej blendy tytoniu owiniętej w bibułę papierosową 50 Coresta z zawartością cytrynianu wynoszącą około 1,8%. Papieros wytwarzał około 10,3 mg substancji smolistych na sztukę.

P r z y k ł a d 2: Papieros 210 z wieloodcinkowym filtrem 230 przygotowany został z zastosowaniem rozmieszczenia odcinków zgodnego z fig. 3, gdzie wkładka filtra 132, odcinek 134 adsorbentu ogólnego przeznaczenia, a także odcinek 136 selektywnego adsorbentu są zasadniczo identyczne

PL 200 589 B1 z wkładką filtra 132, odcinkiem adsorbentu ogólnego przeznaczenia 134, a także odcinkiem selektywnego adsorbentu 136 z przykładu 1. Filtr przymocowany był do laseczki tytoniu o długości wynoszącej około 56,5 mm i zawierającej około 617 mg typowej niementolowej blendy papierosowej owiniętej w bibułę papierosową 50 Coresta z zawartością cytrynianu wynoszącą około 1,8%. Papieros ten dostarczał około 10,0 mg substancji smolistych na sztukę.

P r z y k ł a d 3: Papierosy przygotowano tak samo jak w przykładzie 1 za wyjątkiem tego, że w odcinku 136 selektywnego adsorbentu zastosowano około 20 mg Duolite A7 zamiast 40 mg. Papieros ten dostarczał około 10,2 mg substancji smolistych na sztukę.

P r z y k ł a d 4: Papierosy przygotowano tak samo jak w przykładzie 2 za wyjątkiem tego, że w odcinku 136 selektywnego adsorbentu zastosowano około 20 mg Duloite A7 zamiast 40 mg. Papieros ten dostarczał około 10,9 mg substancji smolistych na sztukę.

P r z y k ł a d 5: Papierosy przygotowano tak samo jak w przykładzie 1 za wyjątkiem tego, że w odcinku 136 selektywnego adsorbentu zastosowano około 60 mg Duloite A7 zamiast 40 mg. Papieros ten dostarczał około 10,0 mg substancji smolistych na sztukę.

P r z y k ł a d 6: Papierosy przygotowano tak samo jak w przykładzie 2 za wyjątkiem tego, że w odcinku 136 selektywnego adsorbentu zastosowano około 60 mg Duloite A7 zamiast 40 mg. Papieros ten dostarczał około 10,3 mg substancji smolistych na sztukę.

P r z y k ł a d 7: Papierosy przygotowano tak samo jak w przykładzie 1 za wyjątkiem tego, że w odcinku 136 adsorbentu ogólnego przeznaczenia zastosowano około 69 mg węgla drzewnego na bazie mineralnej wytworzonego z węgla pół-antracytowego zamiast 40 mg aktywowanego węgla kokosowego. Papieros ten dostarczał około 10,1 mg substancji smolistych na sztukę.

P r z y k ł a d 8: Papierosy przygotowano tak samo jak w przykładzie 2 za wyjątkiem tego, że w odcinku 136 adsorbentu ogólnego przeznaczenia zastosowano około 69 mg węgla drzewnego na bazie mineralnej wytworzonego z węgla pół-antracytowego zamiast 40 mg aktywowanego węgla kokosowego. Papieros ten dostarczał około 10,2 mg substancji smolistych na sztukę.

P r z y k ł a d 9: Przykładowe papierosy z przykładów 1 - 6 wypalone zostały do długości niedopałka wynoszącej około 4 mm od końcówki z wykorzystaniem maszyny do palenia marki Borgwalt RM-20. Postępując zgodnie z procedurami zalecanymi przez FTC, składniki dymu opuszczające filtr każdego z papierosów przepuszczane były przez filtr Cambridge, faza gazowa gromadzona była w woreczku i analizowana metodą GC/MS. Dane znormalizowano do wartości około 10 mg substancji smolistych na jeden papieros.

Średnie uzyski fazy gazowej (pg/papieros)

Papierosy przygotowane według przykładu	1	2	3	4	5	6
1	2	3	4	5	6	7
Zawartość Duolite w papierosie, mg	40	20	60
Porządek segmentów filtra	CA/GA/SA	CA/SA/GA	CA/GA/SA	CA/GA/SA	CA/GA/SA	CA/GA/SA
Acetaldehyd	330,9	333,7	380,7	346,2	320,3	310,9
Izopren	231,4	240,4	252,1	246,1	227,4	227,2
Aceton	144,1	163,5	156,0	160,5	148,0	151,4
Metanol	104,9	127,6	114,5	142,8	111,7	98,5
Acetonitryl	59,8	72,0	67,0	77,4	62,8	57,3
Akroleina	29,6	31,4	33,6	32,2	28,5	29,9
Keton metylowe-etylowy	29,3	35,9	30,9	38,5	30,1	31,6
Formaldehyd	23,5	25,8	25,5	25,0	22,1	24,5
Aldehyd propionowy	25,7	27,4	29,3	28,5	25,3	25,0
1,3-butadien	25,5	25,9	27,5	25,5	25,8	25,0
Toluen	22,5	25,3	22,0	27,5	23,9	22,5

PL 200 589 B1 cd. tabeli

1	2	3	4	5	6	7
Benzen	20,6	23,6	21,6	24,1	21,1	21,4
Akrylonitryl	16,8	17,7	18,0	18,0	17,0	16,5
Furan	16,2	17,0	17,3	16,4	16,4	16,2
Cyjanowodór	15,1	16,4	20,7	19,6	13,6	14,8
siarkowodór	12,9	13,0	14,0	12,9	13,1	12,7
Propionitryl	12,9	15,0	13,5	15,9	13,6	12,8
2-metylopropanal	6,4	6,7	7,0	7,0	6,6	6,4
Aldehyd krotonowy	5,1	5,9	5,5	6,3	5,3	5,0
Dwusiarczek węgla	2,5	2,6	2,7	2,6	2,6	2,5
Styren	2,0	1,8	2,2	1,9	2,1	1,7
Pirydyna	1,9	1,9	1,9	1,8	1,9	1,8

CA = acetylocelulozowa wkładka filtra; GA = odcinek adsorbentu ogólnego przeznaczenia SA = odcinek selektywnego adsorbentu

P r z y k ł a d 10: Papierosy z przykładów 7 i 8 wypalone zostały do długości niedopałka wynoszącej około 4 mm końcówki z wykorzystaniem maszyny do palenia marki Borgwalt RM-20. Postępując zgodnie z procedurami zalecanymi przez FTC, składniki dymu opuszczające filtr każdego z papierosów przepuszczane były przez filtr Cambridge, faza gazowa gromadzona była w woreczku i analizowana metodą GC/MS. Dane znormalizowano do wartości około 10 mg substancji smolistych na jeden papieros.

Średnie uzyski fazy gazowej (pg/papieros)

Papierosy przygotowane według przykładu	7	8
1	2	3
Zawartość Duolite w papierosie, mg	40
Porządek segmentów filtra	CA/GA/SA	CA/SA/GA
Acetaldehyd	343,4	364,2
Izopren	225,0	268,9
Aceton	138,6	162,3
Metanol	95,1	134,7
Acetonitryl	61,4	84,6
Akroleina	9,8	35,3
Keton metylowo-etylowy	28,3	39,8
Aldehyd propionowy	26,4	30,2
1,3-butadien	25,4	27,7
Toluen	18,7	24,2
Benzen	21,3	27,3
Akrylonitryl	7,5	9,0
Furan	17,0	18,4
Cyjanowodór	16,7	19,5
siarkowodór	14,7	14,1
Propionitryl	15,7	20,3
2-metylopropanal	13,0	14,8

PL 200 589 B1 cd. tabeli

1	2	3
Aldehyd krotonowy	3,3	5,1
Dwusiarczek węgla	2,8	2,8
Styren	1,8	2,1
Pirydyna	1,3	1,4

CA = acetylocelulozowa wkładka filtra; GA = odcinek adsorbentu ogólnego przeznaczenia; SA = odcinek selektywnego adsorbentu

Z punktu widzenia produkcji istnieją pewne zalety rozpraszania materiału 146 selektywnego adsorbentu oraz materiału 144 adsorbentu ogólnego przeznaczenia w pakułach filtra 142. W szczególności wtedy, gdy adsorbenty 144, 146 są rozproszone wewnątrz pakuł 142, adsorbenty te są łatwiejsze do obróbki niż gdyby występowały w postaci luźnych cząstek. Jednakże wtedy, gdy adsorbenty 144, 146 są rozpraszane wewnątrz pakuł 142 istnieje ryzyko tego, iż plastyfikator wykorzystywany w pakułach 142 będzie oddziaływał na powierzchnię adsorbentów 144, 146 zmniejszając tym samym pojemność adsorpcji. Jak przedstawiono więc na fig. 4, adsorbenty 144, 146 mogą być upakowane wewnątrz materiału wkładki filtra 142 w postaci odcinków cienkich warstw adsorbentu ogólnego przeznaczenia 344 oraz selektywnego adsorbentu 346.

Ze względu na to, iż upakowane warstwowo nie będą wystawione w takim samym stopniu na działanie plastyfikatora, jak miałoby to miejsce w przypadku adsorbentów rozproszonych w pakułach, adsorbenty te zatrzymywać będą więcej dostępnej powierzchni przydatnej do oddziaływania ze składnikami dymu.

Czytając powyższy opis osoba o typowej znajomości tej dziedziny będzie zdolna dokonać zmian w odniesieniu do właściwości wynalazku. Przykładowo wkładka filtra, odcinek adsorbentu ogólnego przeznaczenia, a także odcinek selektywnego adsorbentu mogą mieć inne długości i średnice w stosunku do wymiarów wyszczególnionych w niniejszym opisie i wzajemnie względem siebie. Ponadto rozmaite wymiary odcinków mogą zostać zoptymalizowane pod względem szczególnej blendy tytoniowej lub też pod względem szczególnych wymiarów laseczki tytoniu. Uważa się, iż takie a także inne zmiany leżeć będą w zakresie załączonych zastrzeżeń.

Claims

1. Wieloodcinkowyfiitr papierosowy, z^\^i^r^;^j^(^\r odcinekselekhywnegoadsorbentu z^\^i^r^^j^r^'/ materiał selektywnego adsorbentu i odcinek adsorbentu ogólnego przeznaczenia zawierający materiał adsorbentu ogólnego przeznaczenia, a także wkładkę filtra, znamienny tym, że materiał selektywnego adsorbentu stanowi żywicę jonowymienną, odznaczającą się powinowactwem w stosunku do wstępnie określonej klasy związków chemicznych, rozproszonych w materiale włóknistym i posiadającą matrycę z żywicy fenolowo-formaldehydowej i ufunkcyjnioną powierzchniowo pierwszorzędowymi i drugorzędowymi grupami aminowymi, zaś materiał adsorbentu ogólnego przeznaczenia odznacza się dużym polem powierzchni, ma zdolność adsorbowania składników dymu bez dużego stopnia specyficzności i wybrany jest z grupy składającej się z aktywowanego węgla drzewnego, aktywowanego węgla kokosowego, aktywowanego węgla na bazie węgla kamiennego, zeolitu, żelu krzemionkowego, pianki morskiej, tlenku glinowego, węgla drzewnego na bazie węgla w postaci węgla pół-antracytowego, węglowej żywicy otrzymanej w wyniku pirolizy sulfonowanego styrenu-dwuwinylobenzenu lub ich kombinacji, przy czym odcinek adsorbentu ogólnego przeznaczenia jest osiowo rozmieszczony w konfiguracji jeden za drugim pomiędzy wkładką filtra i odcinkiem selektywnego adsorbentu.

2. Fiitr papierosowy według zastrz. 1, zn^i^i^i^^^ tym, że odcinek adsorbentu ogólnego przeznaczenia zawiera materiał adsorbentu ogólnego przeznaczenia rozproszony w materiale włóknistym.

3. Fiitr p^pi^r^r^^(^\^'y według zastrz. 1, zn^i^i^i^^^ tym, że odcinek adsorbentu ogólnego przeznaczenia zawiera ciasno upakowane złoże materiału adsorbentu ogólnego przeznaczenia.

4. Filtr p^pi^r^r^^(^\^'/ według zastrz. 1, zn^i^i^i^i^^ tym, że odcinek adsorbenu ogólnego przeznaczenia zawiera ponadto tlenek metalu lub inny kompleks na bazie metalu.

5. Filtr papierosowy według zastrz. 1, znamienny tym, że wkładka filtra zawiera włóknistą wkładkę filtra, wykonaną z materiału wybranego z grupy składającej się z celulozy, pakuł acetylocelu10

PL 200 589 B1 łozowych, papieru, bawełny, tkaniny polipropylenowej, pakuł polipropylenowych, tkaniny poliestrowej, pakuł poliestrowych a także ich kombinacji.

6. Filtr papierosowy według zastrz. 5, znamienny tym, że wkładka filtra zawiera ponadto plastyfikator, ciekły dodatek, środek zapachowy lub ich kombinacje.

7. Filtr papierosowy według zastrz. 1, znamienny tym, że materiał selektywnego adsorbentu odznacza się polem powierzchni większym niż około 35 m²/g.

8. Wieloodcinkowy filtr papierosowy, zawierający wstępnie wybrany odcinek materiału włóknistego, odcinek selektywnego adsorbentu i odcinek adsorbentu ogólnego przeznaczenia, znamienny tym, że odcinek selektywnego adsorbentu zawiera materiał selektywnego adsorbentu rozproszony w pierwszej wybranej części wzdłuż wstępnie wybranego odcinka materiału włóknistego, odznaczający się powinowactwem w stosunku do wstępnie określonej klasy związków chemicznych, rozproszonych w materiale włóknistym, stanowiący żywicę jonowymienną, posiadającą matrycę z żywicy fenolowo-formaldehydowej i ufunkcyjnioną powierzchniowo pierwszorzędowymi i drugorzędowymi grupami aminowymi, zaś odcinek adsorbentu ogólnego przeznaczenia zawiera materiał adsorbentu ogólnego przeznaczenia wybrany z grupy składającej się z aktywowanego węgla drzewnego, aktywowanego węgla kokosowego, aktywowanego węgla na bazie węgla kamiennego, zeolitu, żelu krzemionkowego, pianki morskiej, tlenku glinowego, węgla drzewnego na bazie węgla w postaci węgla pół-antracytowego, węglowej żywicy otrzymanej w wyniku pirolizy sulfonowanego styrenu-dwuwinylobenzenu lub ich kombinacji, rozproszony w drugiej wstępnie wybranej części wzdłuż wstępnie wybranego odcinka materiału włóknistego, przy czym materiał adsorbentu ogólnego przeznaczenia odznacza się dużym polem powierzchni i ma zdolność adsorbowania składników dymu bez dużego stopnia specyficzności, a ponadto odcinek adsorbentu ogólnego przeznaczenia jest osiowo rozmieszczony w konfiguracji jeden za drugim pomiędzy tym materiałem włóknistym i odcinkiem selektywnego adsorbentu.

9. Fiitr papierosowy według zastrz. 8, znamienny tym, że materiał adsorbentu ogólnegoprzeznaczenia zawiera tlenek metalu lub inny kompleks na bazie metalu.

10. Fiilr papierosowy według zas^z. 8, znamjenny tym, że materiał włóknissy zawiera pl^^t^fi^ kator, ciekły dodatek, środek zapachowy lub ich połączenie.