RU2220632C2

RU2220632C2 - Filter for tobacco articles

Info

Publication number: RU2220632C2
Application number: RU2000123656/13A
Authority: RU
Inventors: Н.И. Бурангулов; А.П. Моравский; Г.И. Мамлеева; зев А.С. Кн; А.С. Князев
Original assignee: Бурангулов Наиль Идрисович
Priority date: 2000-09-18
Filing date: 2000-09-18
Publication date: 2004-01-10

Abstract

FIELD: tobacco industry. SUBSTANCE: filter has fibrous or microcellular structure and filler. Filler is mixture of fullerons with fulleron-containing carbon black and pyrocarbon. Filler may be located between filter structure and tobacco mixture or in filter structure. EFFECT: increased sorbing activity with respect to components of tobacco mixture combustion products. 3 cl

Description

Изобретение относится к области удовлетворения жизненных потребностей человека и касается конструкций фильтров для табачных изделий, а также фильтров для очистки газовых сред. The invention relates to the field of satisfying human needs and for the construction of filters for tobacco products, as well as filters for cleaning gas environments.

В настоящее время известны принципиальные направления развития технических решений этой проблемы, из которых наиболее характерным и наиболее близким, по мнению заявителя, является фильтр для табачных изделий, преимущественно сигарет, включающий волокнистую или микропористую структуру с наполнителем /1/. Currently known are the principal directions for the development of technical solutions to this problem, of which the most characteristic and closest, according to the applicant, is a filter for tobacco products, mainly cigarettes, including a fibrous or microporous structure with a filler / 1 /.

В качестве основного материала фильтра используют пористые вставки из материала на основе хлопка, древесины и другого фитоматериала, а также синтетические материалы; эту основу пропитывают или прокатывают активным наполнителем, включающим микропористую углеродистую матрицу, пропитанную гемоглобином, получаемым из веществ животного происхождения. As the main filter material, porous inserts from a material based on cotton, wood and other phytomaterial, as well as synthetic materials, are used; this base is impregnated or rolled with an active filler comprising a microporous carbon matrix impregnated with hemoglobin obtained from substances of animal origin.

При определенной эффективности известного фильтра, предназначенного для улавливания и задержания токсично-канцерогенных веществ при пиролизе табачной смеси, этот известный фильтр обладает существенными и очевидными недостатками, заключающимися в его низкой эффективности выполнения предписанного ему назначения - задерживать наиболее опасные продукты пиролиза табачной смеси при выполнении одновременного насыщения крови и лимфы курильщика никотином для введения его центральной нервной системы в иллюзию получаемого "удовольствия" ("удовлетворения"), принимаемое ошибочно курильщиком как "потребность" его несовершенного генотипа. With a certain effectiveness of the known filter designed to capture and retain toxic-carcinogenic substances during the pyrolysis of the tobacco mixture, this known filter has significant and obvious drawbacks in its low efficiency in fulfilling its intended purpose - to delay the most dangerous products of the pyrolysis of the tobacco mixture while performing saturation smoker's blood and lymph with nicotine to introduce his central nervous system into the illusion of "pleasure" (" dovletvoreniya "), received erroneously a smoker as a" need "it imperfect genotype.

Эти существенные недостатки известного фильтра проявляются за счет его принципиально несовершенного подбора состава, включающего наряду с пористой и микропористой структурой еще и гемоглобин, который и взаимодействует с кислородом с образованием оксигемоглобина, довольно слабо удерживающего кислород. Гемоглобин для пропитки фильтра получают из крови крупного рогатого скота и свиней. Даже если и не иметь в виду значительного (на 30-40%) удорожания сигарет, гемоглобин фильтра обладает малой сорбционной емкостью, не удерживает "горячих" свободно-радикальных частиц и в результате не может обеспечить полноценное задержание свободных радикалов. Кроме того, гемоглобин термически неустойчив и по мере продвижения зоны огня к фильтру теряет свои свойства. These significant disadvantages of the known filter are due to its fundamentally imperfect selection of the composition, which includes, along with the porous and microporous structure, hemoglobin, which interacts with oxygen to form oxyhemoglobin, which retains oxygen rather weakly. Hemoglobin for filter impregnation is obtained from the blood of cattle and pigs. Even if one does not mean a significant (30–40%) increase in the cost of cigarettes, the hemoglobin of the filter has a small sorption capacity, does not hold on to “hot” free radical particles, and as a result cannot provide a complete retention of free radicals. In addition, hemoglobin is thermally unstable and loses its properties as the fire zone moves toward the filter.

В настоящее время появилась техническая возможность создания "суперфильтра" на основе фуллеренсодержащих композиций. Фуллерены - недавно открытая третья модификация углерода (наряду с графитом и алмазом), обладают сферической формой, на поверхности которой в углах пента- и гексогенов расположены атомы углерода, связанные друг с другом двойными связями. Такая структура молекулы фуллерена обеспечивает ее уникальные физико-химические свойства. Наиболее устойчивой структурой является С₆₀ - молекула с 60 атомами углерода.Currently, there is a technical possibility of creating a “super filter” based on fullerene-containing compositions. Fullerenes, the recently discovered third modification of carbon (along with graphite and diamond), have a spherical shape, on the surface of which carbon atoms are located at the corners of penta- and hexogens, connected by double bonds. Such a structure of a fullerene molecule provides its unique physicochemical properties. The most stable structure is C ₆₀ - a molecule with 60 carbon atoms.

Одним из наиболее перспективных направлений технологического применения фуллеренов и фуллеренсодержащих веществ является их использование в качестве сорбентов, в том числе для создания нового поколения фильтров для сигарет. One of the most promising areas of technological application of fullerenes and fullerene-containing substances is their use as sorbents, including for creating a new generation of cigarette filters.

Фуллеренсодержащие композиции обладают также исключительно высокой антиокислительной активностью, основанной на способности молекул фуллеренов и их производных реагировать со свободными радикалами, обеспечивая их рекомбинацию или превращение в неактивные формы и неактивные соединения, способные нанести живому организму курильщика существенный вред, как его слаборазвитой нервной системе, так и управляемой ею всей биомассе пользователя. Fullerene-containing compositions also have extremely high antioxidant activity, based on the ability of fullerene molecules and their derivatives to react with free radicals, ensuring their recombination or transformation into inactive forms and inactive compounds that can cause significant harm to the smoker's living body, both its weakly developed nervous system and managed by her entire biomass of the user.

Технический и социальный результат данного изобретения заключается в повышении эффективности процесса улавливания и сорбирования вредных продуктов пиролиза табачной смеси за счет повышения фильтрующей способности разработанного фильтра по задержанию в своей основе сверхнормативных содержаний смол и никотина, и при возможности регулирования содержаний этих веществ. The technical and social result of this invention is to increase the efficiency of the process of capturing and sorbing harmful products of the pyrolysis of the tobacco mixture by increasing the filtering ability of the developed filter to retain in its basis the excess contents of resins and nicotine, and if possible, control the contents of these substances.

Указанный результат в изобретении достигают за счет того, что фильтр, включающий волокнистую или микропористую структуру с наполнителем, в качестве такого наполнителя содержит фуллерит, представляющий собой смесь фуллеренов: C₆₀, С₇₀ и высших фуллеренов совместно с фуллеренсодержащей сажей и пироугдеродом.The specified result in the invention is achieved due to the fact that the filter comprising a fibrous or microporous structure with a filler contains fullerite as such a filler, which is a mixture of fullerenes: C ₆₀ , C ₇₀ and higher fullerenes together with fullerene-containing soot and pyrocarbon.

При этом наполнитель или размещают между структурой фильтра и табачной смесью, или выполняют заодно с этой структурой. In this case, the filler is either placed between the structure of the filter and the tobacco mixture, or is performed along with this structure.

Также возможно размещение между табачной смесью и указанным фильтром дополнительной микропористой структуры. It is also possible to place between the tobacco mixture and said filter an additional microporous structure.

Описываемый фильтр исследован по его существенным признакам на соответствие изобретению по основным критериям, в том числе по новизне и уровню решенной технической задачи. При этом во внимание были приняты источники информации в данной области человеческой деятельности. Выявлены известные признаки, как использование активированного угля для очистки дымных смесей; использование микропористых материалов. Выполненный предметный анализ показал, что известные признаки не порочат изобретение, не проявляют аналогичных свойств и адекватного эффекта. Это позволяет отнести разработанный фильтр к категории решения, обладающего патентоспособностью. The described filter is investigated according to its essential features for compliance with the invention by the main criteria, including the novelty and level of the solved technical problem. At the same time, information sources in this area of human activity were taken into account. Known signs have been identified, such as the use of activated carbon for cleaning smoke mixtures; the use of microporous materials. The performed subject analysis showed that the known features do not discredit the invention, do not exhibit similar properties and an adequate effect. This allows us to classify the developed filter as a patentable solution.

Эффективность разработанного фильтра обеспечивается его исключительно высокой сорбционной способностью к вредным веществам при пиролизе табачной смеси, что обеспечивает перевод их в неактивные радикалы, не способные продолжать цепочки радикального окисления. По сравнению с известными антиоксидантами (хиноны, амины и их композиции) фуллерены обладают намного большей активностью, т. е. одна молекула фуллерена способна присоединять (т.е. уничтожать) несколько десятков активных свободных радикалов, а также обеспечивать процесс каталитического ингибирования цепного радикального окисления и деструкции. The effectiveness of the developed filter is ensured by its extremely high sorption ability to harmful substances during the pyrolysis of the tobacco mixture, which ensures their conversion to inactive radicals that are not able to continue the radical oxidation chain. Compared with the known antioxidants (quinones, amines and their compositions), fullerenes have much higher activity, i.e., one fullerene molecule is capable of attaching (i.e. destroying) several tens of active free radicals, as well as providing a process of catalytic inhibition of chain radical oxidation and destruction.

Проведенные с помощью газового ультрафиолетового хроматографа анализы показали, что фуллеренсодержащий фильтр задерживает свыше 95% свободных радикалов и улавливает около 90% полихиноновых и бензохиноновых радикалов, что предотвращает окисление аскорбиновой кислоты, служащей одним из защитных барьеров в сигарете. В результате, опасное воздействие табачного дыма на ДНК клеток минимизируется. Исследования также показали, что фуллереновый фильтр снижает содержание в дыме изопрена, бутадиена, бензола, оксидов азота и нитрозаминов в 2-2,5 раза больше, чем обычный фильтр. Analyzes carried out using a gas ultraviolet chromatograph showed that a fullerene-containing filter traps over 95% of free radicals and traps about 90% of polyquinone and benzoquinone radicals, which prevents the oxidation of ascorbic acid, which serves as one of the protective barriers in a cigarette. As a result, the dangerous effects of tobacco smoke on cell DNA are minimized. Studies have also shown that the fullerene filter reduces the content of isoprene, butadiene, benzene, nitrogen oxides and nitrosamines in the smoke by 2-2.5 times more than a conventional filter.

В итоге использования фуллеренового фильтра таким образом блокируется попадание в организм свободных радикалов и сорбируются токсиканты дыма, что существенно снижает физиологическую нагрузку, испытываемую курильщиком, а кроме того, намного уменьшается количество токсинов, воздействующих на пассивных курильщиков. As a result of using the fullerene filter, free radicals are blocked in the body and smoke toxicants are sorbed, which significantly reduces the physiological load experienced by the smoker, and in addition, the amount of toxins affecting passive smokers is much reduced.

По предварительным оценкам при объеме нового фильтра 0,1 см³ потребуется около 1 г фуллеренсодержащей композиции (при 10% содержании чистых фуллеренов) на 100 сигарет. При стоимости фуллереновой композиции 1 USD за 1 г стоимость пачки сигарет изменится незначительно и не окажет существенного влияния на корректировку вредных и пагубных привычек газовых наркоманов-курильщиков.According to preliminary estimates, with a new filter volume of 0.1 cm ^3, about 1 g of a fullerene-containing composition (at 10% pure fullerene content) per 100 cigarettes will be required. If the cost of the fullerene composition is 1 USD per 1 g, the cost of a pack of cigarettes will change slightly and will not have a significant impact on the correction of harmful and destructive habits of gas smokers.

Примером конкретного выполнения разработанного фильтра является его изготовление из целлюлозы, между которой и табачной смесью размещают цилиндрик из спрессованного фуллерита, включающего фуллеренсодержащую сажу и пироуглерод; диаметр этого цилиндрика выбирают по диаметру целлюлозного фильтра, а его толщину выбирают от 1 до 5 мм, что полностью обеспечивает эффективность фильтра, как это указано выше. При этом заявитель не указывает соотношение м. ч. ингредиентов, составляющих фильтр, т.к. для различных типов табачных изделий и различных целей это соотношение будет различным. Но при необходимости заявитель может привести более подробные данные, показывающие высокую эффективность и технологичность разработанного фильтра для табачных изделий. An example of a specific implementation of the developed filter is its manufacture from cellulose, between which a compressed fullerite cylinder is placed between the tobacco mixture and the fullerene-containing soot and pyrocarbon; the diameter of this cylinder is chosen according to the diameter of the cellulose filter, and its thickness is selected from 1 to 5 mm, which fully ensures the effectiveness of the filter, as described above. However, the applicant does not indicate the ratio of parts by weight of the ingredients that make up the filter, because for different types of tobacco products and for different purposes, this ratio will be different. But if necessary, the applicant can provide more detailed data showing the high efficiency and manufacturability of the developed filter for tobacco products.

Источники информации
1. JP 8164309 А2, 1995 (прототип).Sources of information
1. JP 8164309 A2, 1995 (prototype).

2. Методы снижения отрицательного воздействия продуктов пиролиза табачных смесей. СПб СТА, 1997. 2. Methods of reducing the negative impact of the products of the pyrolysis of tobacco mixtures. St. Petersburg STA, 1997.

3. RU 2143291, 1998. 3. RU 2143291, 1998.

4. US 5364993, 1994. 4. US 5364993, 1994.

Claims

1. Filter for tobacco products, characterized in that it includes a fibrous or microporous structure and a filler, while a mixture of fullerenes with fullerene-containing soot and pyrocarbon is used as filler.

2. The filter according to claim 1, characterized in that the filler is placed between the structure of the filter and the tobacco mixture.

3. The filter according to claim 1, characterized in that the filler is placed in the structure of the filter.