TWM627054U - 菸草製品之過濾器 - Google Patents

菸草製品之過濾器

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TWM627054U
TWM627054U TW111200469U TW111200469U TWM627054U TW M627054 U TWM627054 U TW M627054U TW 111200469 U TW111200469 U TW 111200469U TW 111200469 U TW111200469 U TW 111200469U TW M627054 U TWM627054 U TW M627054U
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坎德拉 湯瑪斯 本斯
伊薩斯門迪 瑪吉拉 瑪利亞 班切羅
巴斯克斯 艾爾特里歐 法蘭西斯科 翁皮埃雷斯
克莉絲汀娜 魯費納
胡安 巴勃羅 維拉紐瓦
海倫娜 帕爾多
里卡多 法西歐
阿爾瓦羅 蒙布魯
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烏拉圭商蒙提帕斯菸草工業公司
烏拉圭共和大學
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Abstract

一種菸草製品之過濾器，其包含：一第一圓柱形隔室，其具有一10公 釐(mm)的長度；以及一第二圓柱形隔室，其具有一與該第一圓柱形隔室相似的尺寸及形狀並與該第一圓柱形隔室相鄰，其中該第一圓柱形隔室中包含一具有一多孔結構的混合石墨烯複合材料，該多孔結構是分布有奈米孔、微米孔，和/或大孔的孔徑尺寸，以及，其中該第一圓柱形隔室以及該第二圓柱形隔室通過一煙捲紙以及一菸草柱彼此連接，並且設有一側面包含至少一穿孔的煙嘴，該煙嘴與該些醋酸纖維素圓柱形隔室連接，並具有一介於1公分到2.5公分(cm)之間的長度。

Description

菸草製品之過濾器
本新型屬於過濾系統及材料之領域，更具體地屬於主要基於多孔聚合性結構體中負載微米及奈米碳材料之混成濾器。
特別但非僅限於同時對多環芳香烴具有特殊選擇性(如該等主要存在於菸草製品煙霧流中者)及對羰基及其他煙霧化合物具有高選擇性之氣體過濾器。
香煙之煙霧被區分為進入吸煙者身體之主流煙，及支流煙或「二手煙」(吸菸者呼出之煙霧及該香煙支流煙霧之混合物)與「三手煙」(即該菸草製品熄滅後存續之環境污染)。香煙煙霧中之顆粒及蒸氣部分包括有上千種化學物質，其根據圖1所示方式分佈。其中，有一些化學基團或家族由於其毒性而特別不受歡迎。對健康不利之化合物或家族通常被稱為霍夫曼(Hoffman)化合物或家族並且按其化學結構及功能分類。
用以去除或減少此等物質量之無區別過濾也將去除無毒性但有助於香煙味道及香氣之物質，從而影響其官能特性並因此影響其商業價值。
因此，為調和菸草製品之商業及健康要求，可選擇性提取以減少或去除煙霧中不良產品之技術變得尤其重要，既改善其健康狀況又尊重感官特性。
對選擇性過濾器及其在市場上存在並非新興趣，典型之實例醋酸纖維素纖維上之活性碳顆粒為數十年來眾所周知之「達爾馬提安(Dalmatian)」過濾器。
長期以來已經證明煤對羰基之選擇性，並且可以在高孔隙度聚合性載體上承受煤，其可得到具高濃度碳材料之過濾器，因此可獲得較佳結果。
近年來，人們對石墨烯系多孔奈米材料之開發及研究越來越感興趣，因為其將石墨烯材料之特性與孔結構相結合而為此等材料提供較大比表面積。由於潛在商業應用及與各類分子(尤其有機物)留滯能力相關之有趣物理化學特性，使其成為製造不同類型過濾系統之極佳候選者。因此，此能力為高效過濾系統之開發打開大量潛在應用。
活性碳/黏合劑聚合物系統(非常高分子量聚乙烯)已經由Celanese Acetate(CelFx Technology)開發，其新穎性係由於高濃度活性碳被封裝在高孔隙度支撐體(support mass)中。在與Celanese達成貿易協議後，共有人將此開發利用在Floyd香煙品牌各種版本中。文獻WO2012/054111提到研究將此多孔體(porous mass)用作為無數可能材料及化學物質(包括新形式碳如石墨烯、奈米管、富勒烯等)載體之可能性，儘管實際上到目前為止尚未被應用在任何市場產品中。該文獻描述一高分子量有活性顆粒及塑化劑之多孔體過濾器，在同一過濾器單獨隔室中多孔體係可擇地以活性碳及石墨烯沿縱軸纏繞。因此，該文獻中描述之過濾器無法對應本新型之過濾器。
文獻U 2019/0000136 A1(其優先權文件為中國專利CN 2017/071331)在二主要態樣中描述與本新型不同之石墨烯系過濾器。其所述材料並非混成材料，且其引用之石墨烯(石墨烯氣凝膠)係純石墨烯。此態樣使得本新型由於習知香煙之成本而難以實施。另一區別為該文獻所描述之過濾器類型有分段，而本新型之過濾器類型為獨特之腔室過濾器。
文獻CN 105054291(A)指出一具過濾能力之材料，其有石墨烯吸附在纖維素纖維上。該材料與本新型材料不同之處在於，其請求之混成材料中存在之石墨烯係被吸附在活性碳微粒上且此等顆粒被摻入到高孔隙度聚合物基材中。此使得獲得混成材料之製程更具可擴展性且在經濟上具可行性。
其他中國專利文獻CN 204444223、CN 204444224、CN 108378416A及CN 107373750指出各種腔室(cavities)或區段(sections)之過濾器，其中之一係由石墨烯或氧化石墨烯製成，單獨存在或承載在醋酸纖維素上。但是，其皆未描述如本新型所述之混成式石墨烯材料之使用、獲得石墨烯之方法或在表面活性劑輔助之水性介質中使用片狀石墨烯。
文獻WO 2017/187453描述合成石墨烯之方法，以及基於此可重複使用之過濾器，該過濾器可為獨立物件也可結合到香煙上。WO 2017/187453之新型標的與本新型所請求者完全不同，由於前者不使用混成式石墨烯材料，其合成方法與本新型使用之合成方法不同，且提出之過濾器類型也與本新型使用之過濾器不同。
文獻WO 2010/126686指出碳奈米管散佈在過濾器基板上以減少及/或去除流體(可能為水或空氣)中組分數之用途。
在上述文獻中皆未如本新型那樣考慮到使用以活性碳及石墨烯材料為基礎負載在同一隔室中之聚合物基體上之多組分複合物材料，也未考慮到實現承載有石墨烯並使其可製造出可行過濾器之基材。
總之，本文所揭露之文件皆未曾彰顯出如何將碳奈米材料結合到高孔隙度聚合物基體中使其能夠根據預期應用方式製造出具足夠壓降之過濾器(例如製造用於過濾菸草煙霧之過濾器)之技術解決方案。
同樣地特別重要者為，在任何情況下根本未曾考慮到如同本新型所述要在同一隔室中使用石墨烯或石墨烯材料及活性碳，從過濾器製造及成本效益之角度觀察此為主要之技術優勢。
廣義而言，本新型涉及一混成材料(複合物)之發展，該材料係負載於活性碳上並包含在多孔聚合物基材中由不具活性及/或具活性之微米及奈米碳材料(如石墨烯(graphene)、氧化石墨烯(graphene oxide)、寡層石墨烯片(few-layer graphene sheets)、碳奈米管(carbon nanotubes)、石墨奈米顆粒(nanoparticles of graphite)及由純石墨獲得之碳)所組成，其特別適合用於製造過濾器，特別但不僅限於氣體。
即，本新型涉及一種菸草製品之過濾器，其包含：一第一圓柱形隔室，其具有一10公釐(mm)的長度；以及一第二圓柱形隔室，其具有一與該第一圓柱形隔室相似的尺寸及形狀並與該第一圓柱形隔室相鄰；其中該第一圓柱形隔室中包含一具有一多孔結構的混合石墨烯複合材料，該多孔結構是分布有奈米孔、微米孔，和/或大孔的孔徑尺寸，該混合石墨烯複合材料是由微粉化石 墨、活性碳和/或石墨烯或氧化石墨烯所組成，且是與一聚合物多孔物質載體相關聯的複合物質形成一圓柱形形狀以具受控的孔隙率和壓降，並具超過70%總量的活性碳，該聚合物多孔物質是Ticona GMBH'S GUR 2122或GUR 4120/4150產品或具有類似特性的其他產品；其中該混合石墨烯複合材料與多孔物質重量比介於1%到30%之間，該活性碳含量在重量計總組成的30%到70%之間，該聚合物多孔物質載體含量在重量計總組成的5%到60%之間；其中該過濾器可不具有該第二圓柱形隔室，該第一圓柱形隔室、第二圓柱形隔室皆由醋酸纖維素組成圓筒形狀，並該第二圓柱形隔室用於吸附羰基，該第一圓柱形隔室用於吸附碳氫化合物；其中，該第一圓柱形隔室至少具有如下的多芳烴吸附性能(與肯塔基大學國際參考香煙1R6F相比)：萘(94%)、苊(74%)、苊萘(73%)、茀(68%)、蒽(63%)、菲(54%)、螢蒽(52%)、苯并菲(52%)、芘(49%)、苯并(a)蒽(45%)、苯并(b)芘(53%)；此等複合物材料在減少先前所述者之同時與相同之肯塔基大學香煙相比也能按以下比例減少以下羰基化合物：甲醛(72%)、乙醛(82%)、丙酮(87%)、丙烯醛(89%)、丙醛(82%)、巴豆醛(88%)、甲乙酮(85%)及丁醛(85%)；以及，其中該第一圓柱形隔室以及該第二圓柱形隔室通過一煙捲紙以及一菸草柱彼此連接，並且設有一側面包含至少一穿孔的煙嘴，該煙嘴與該些醋酸纖維素圓柱形隔室連接，並具有一介於1公分到2.5公分(cm)之間的長度。
此外，本新型涉及設計開發對一般揮發性化合物(尤其為羰基及芳族及多環芳香烴)具高選擇性及高效率之過濾器，其係由本新型之混成材料製成，特別適合但非僅限用於製造菸草製品之煙霧過濾器。但是，該材料可被用於菸草以外之其他產業所生產之水及氣體過濾器中。
1:菸草
2:煙嘴
3:醋酸纖維素
4:第一圓柱形隔室
5:第二圓柱形隔室
6:聚乙烯燒結多孔體之SEM影像
7:過濾器目標之SEM影像
S1、S2、S3、S4、S5、S6:製備組成物之步驟
A:σ-π鍵結
R:π-π鍵結
圖1說明先前技術描述香煙煙霧化學組成之示意圖。
圖2說明本新型一實施例的結構示意圖。
圖3說明一描述獲得本新型材料不同階段之圖示。
圖4說明石墨烯芳環與活性碳石墨烯奈米晶體間σ-π軌道組相互作用之圖示。
圖5說明由超高分子量聚乙烯所合成之多孔體之SEM(掃描式電子顯微鏡)影像，並且可觀察到其多孔結構。
圖6說明本新型過濾器之SEM影像，其中能觀察到合成顆粒及清晰色調，其在碳顆粒間形成支撐結構。
本新型包括一混成材料(複合物)之開發，其係基於氧化石墨烯及/或石墨烯及/或寡層石墨烯片及/或負載在活性碳微粒上之碳納米管(全部或部分具活性)及/或微粒化之石墨，從而可作為奈米碳材料之微結構載體。將此等混成微粒均勻地摻入高孔隙度聚合物載體中以獲得宏觀(macroscopic)混成系統，該系統表現出高孔隙度之奈米級(nanoscopic)結構及極高比表面積(大於900m2/g)。
此外，本新型揭露獲得此混成材料之方法，及對揮發性化合物具高選擇性及高效率過濾器之設計及開發，其通常用於香煙煙霧過濾但不僅限於此。
〔本新型之材料目標〕
所謂混成或複合材料係由二種或二種以上具不同物理化學性質之材料組成，其在組合時會產生與單一成分特性具不同特性之另一材料。
奈米碳材料係基於碳之奈米材料，例如富勒烯、奈米管、奈米纖維、石墨烯、氧化石墨烯、寡層石墨烯片、剝層狀石墨等，由於其不常見之物理、化學及機械性能，其已成為過去十年間最重要之材料族系之一。
用於本新型之奈米碳材料為碳奈米管。碳奈米管為石墨烯平面之捲繞形成具開放或封閉端之管狀物。奈米管有二類型：多壁奈米管(MWNT)(最容易獲得)及單壁奈米管(SWNT)。MWNT基本上係由彼此同心之複數個半徑SWNT構建而成。就其機械性能而言，所有證據皆表示奈米管極具彈性，能防斷裂、延伸及壓縮。其具有相對較大之熱穩定性(其在750℃空氣中及在大約2800℃真空中會開始劣化)，據估計其導熱係數為金剛石之二倍。其具有在1.33至1.44g/cm3之相對較低密度(此為本新型之關鍵)，由於其結構及物理形式，其具有較大之表面積-單壁納米管約為1000m2/g。
氧化石墨烯可被摻入本新型所請求之材料中。氧化石墨烯本身即為人們有興趣之石墨烯材料，並且也為石墨烯之主要前驅物之一。其原子結構由單層碳原子組成，該單層碳原子由具sp2混成之碳六邊形組成，但與石墨烯不同在於其中一定比例之碳原子隨機鍵結到氧原子上從而形成混成sp3。因此，氧化石墨烯之表面兩側均被羥基、環氧化物及羰基基團官能化，且其邊緣被羧基官能化。不同類型之分子可藉由共價鍵及非共價鍵與氧化石墨烯結合。
摻入混成材料中之另一奈米材料為石墨烯。石墨烯晶體結構係由藉sp2鍵共價結合之蜜蜂型(honeybee type)碳原子二維陣列組成，使其成為實 際存在二維晶體之首例。單層石墨烯厚度在0.34至1.6nm之間。就石墨烯而言其反應性主要歸因於非共價作用力，因為在理想情況下其結構中不應表現出氧化功能。儘管如此，在實行時該方法仍產生一定比例之殘餘氧代基團(oxo groups)，因此延伸雖小但其仍可藉由與有機分子共價形成。
在獲得本文揭露之混成材料過程中，可獲得石墨烯及寡層石墨烯片之混合物。藉由堆疊3至10個石墨烯片可獲得寡層石墨烯片(寡層石墨烯)。
特別地，表徵出石墨烯系統之π非定域電子巨大系統提供兩側富含電子之片狀結構，導致對芳族化合物具強親和力，因此使其成為優異吸附劑。
本新型揭示之材料被定義為具迄今未被報導過之特性之混成式石墨烯材料。另外，此材料在用於製造香煙過濾器時表現出優異性能。
〔混成材料收集方法〕
上述混成材料方法(圖3)示出製備組成物之步驟S1、S2、S3、S4、S5、S6：基本上包括藉由對所述材料水性分散體施加超聲波而將石墨或碳材料微粒化之第一階段(步驟S1)。使用可商購石墨對於此方法很有用。在此方法中，可能會或可能不會以合適濃度將表面活性劑或穩定劑(例如聚山梨醇酯、聚乙烯吡咯烷酮、N-甲基吡咯烷酮、十二烷基硫酸鈉等)摻入該水溶液中。
二具體實施例被用來製造奈米碳材料或用來獲得氧化石墨烯，其係在介質中使用高性能轉子-定子型設備藉由常用方法(例如改良式Hummer法)或藉由表面活性劑及/或穩定劑(如上所述)輔助之液相剝離。
在典型氧化石墨烯合成中(步驟S2,S3,S4)，稱重2g石墨，在室溫下向其中以搖板攪拌加入100ml濃H2SO4。將該混合物置於冰浴中直到冰浴溫度降到5℃左右，並將約8g之KMnO4以磁力攪拌加入至混合物中並冰浴。非常緩慢地 添加100ml冷蒸餾水。繼續攪拌1.5小時。逐滴加入H2O2直到該混合物停止冒泡。使該混合物靜置整夜。棄上清液。以離心或以傾析溶液洗滌。在接續步驟中用5%HCl洗滌該沉澱物直到pH值接近3或以上。用指針超聲波震盪器(pointer sonicator)對其進行超聲波處理來獲得剝層狀氧化石墨烯(步驟S5)。
由此獲得之氧化石墨烯可以原樣使用及/或作為還原氧化石墨烯(步驟S6)。可使用各種方法(例如化學還原法、熱還原法或水熱還原法)來實現該還原。使用水熱反應器獲得氧化石墨烯。放置剝離之氧化石墨烯懸浮液直到填入量達到高壓釜總體積70%至80%，然後將其加熱到100及130℃間持續4至12個小時。
寡層石墨烯之合成係在液相輔助下，使用高能指針超聲波震盪器或高性能定子-轉子型裝置在表面活性劑之輔助下進行。
典型合成方法為處理10g石墨，懸浮量在200到1000ml間。將待使用之表面活性劑以1至20%比例溶解在該溶液中。用作上述合成之前驅體石墨之微粒化也可藉由水相超聲波處理來實現。
上述之形式提供之後用於混成材料製造之奈米碳材料：氧化石墨烯，石墨烯，寡層石墨烯片，剝層狀石墨烯，碳奈米顆粒或碳奈米管。
活性化過程係在碳材料中形成孔隙之過程。該活性化過程可確定所得材料之微觀及奈米級結構(缺陷、孔隙、邊緣、層之大小)，因此對其作為分子過濾器之性能產生重大影響。
可使用不同方法來活性化碳材料，例如：在強酸(如硫酸及硝酸)存在下進行氧化處理；在高溫下用氫氧化鈉或氫氧化鉀對碳前驅體進行固態處理；或者較佳地在高溫下以氣體或其混合物(如氮氣或二氧化碳)進行處理。
所獲得之石墨烯材料之活性化過程較佳係在氣相中進行，為此將此等乾燥材料在密閉烘箱中在500至1100℃溫度範圍內進行例如熱CO2流動持續1到10小時。
將如此獲得之石墨烯材料與粒度為介於例如35至70目之顆粒活性碳在例如50至90℃溫度下攪拌混合足夠長時間以使懸浮液暫時穩定。在此段時間後，將系統在例如50至70℃溫度下進行真空蒸發獲得乾燥碳材料，然後將其與高分子量聚乙烯結合。
本新型還包括由上述混成材料製成負載於高孔隙度聚合物載體上於其中摻入金屬鹽(特別為銅、鋅及鐵)之複合材料之開發。
本新型還包括由上述混成材料及金屬奈米顆粒(如銅、鋅及鐵)製成負載於高孔隙度聚合物載體上之複合材料之開發。
本新型還包括由上述混成材料及經以金屬(如銅、鋅及鐵)取代之微顆粒沸石製成負載於高孔隙度聚合物載體上之複合材料之開發。
〔過濾器設計與開發〕
關於本新型之過濾系統，其開發一種過濾材料，同時包括有石墨烯及固定在由超高分子量聚乙烯組成之多孔體上之活性碳，其具有形成能結合吸附顆粒之化合物結構之優點，且對煙霧通過之阻力極小，因此可獲得極低壓降之過濾器。
在吾輩考慮中之複雜系統中，確實存在不同類型分子間之相互作用，主要為非極性類型分子間相互作用，並且主要受碳原子sp2混成影響。通常，此等相互作用常被分散力(dispersal forces)之概念所涵蓋(Van der Waals、London、Debye、Keeson等)。
在本案中，將活性碳視為具有隨機或無定形結構(amorphous structure)無規則形態(disorganized form)石墨，但在原子標度上，芳族環局部結構係以隨機取向之石墨烯奈米晶體(1)形式存在，在石墨烯芳環與活性碳石墨烯奈米晶體間之σ-π鍵結A軌道組相互作用(Hunter及Sanders(2,3))特別具相關性。此等相互作用概述在圖4中，並且將根據作用系統之相互定位而以不同強度表現出來。給定最大之σ-π鍵結A穩定力可克服π-π鍵結R排斥。
在本專利之過濾系統中，將此等奈米碳組合物與高分子量聚乙烯混合並在200℃溫度下進行20分鐘，從而得到能支撐吸附劑顆粒之高孔隙物體。此為典型燒結過程，其中將熱塑性材料加熱至高溫但低於熔化溫度，藉由在此等顆粒間之接觸點處經原子擴散在其顆粒間建立牢固之結合。
可在金屬模具上執行該燒結過程，在香煙過濾器之案例中，該金屬模具可被設計成具合適直徑可與該香煙連接之圓柱體。此操作也可在專門為此目的設計之設備上連續執行。
在圖5中可觀察到超高分子量聚乙烯燒結多孔體之SEM(掃描式電子顯微)影像6。在圖6顯示本新型過濾器目標SEM影像7，其中觀察到在碳質顆粒間產生支撐結構之燒結顆粒(淺色)。
本新型涉及對組分粒度(奈米及公制)間平衡之研究及對最合適混合方法之研究，以避免所涉及之吸附劑吸附能力間相互破壞之作用。
此研究顯示如此之負相互作用不存在，且該過濾器可有效地留滯多環芳香烴、羰基化合物及揮發性化合物。調節過濾器組分比例以產生最佳物理性能之多孔體，特別在硬度、孔隙率及過濾容量方面。
本新型過濾器還具有在單個過濾器區段內成功過濾兩大類不良香煙煙霧成分之優點，且可被應用於不同菸草製品，例如香煙、煙斗、水煙斗、電子煙、加熱但不燃燒菸草之產品(HNB「加熱不燃燒」)，以及任何其他煙霧或蒸氣排放裝置。在將其商業應用至香煙設計之特定案例中，由醋酸纖維素纖維組成之另一區段會根據習知過濾香煙之傳統結構附接到所述區段。儘管第二取段提供部分非選擇性過濾效果，但本案例主要目的在於：在香煙嘴端採用齊整端接；最終以設計觀察，在煙嘴中藉由微雷射穿孔之通風系統；藉手動加壓引入釋放香氣之膠囊；甚至干預煙霧與過濾材料接觸停留時間之調節。
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本新型揭露之過濾器效率實施例
如圖2所示，為本新型提供之一種菸草製品之過濾器的實施例，其包含：一第一圓柱形隔室4，其具有一10公釐(mm)的長度；以及一第二圓柱形隔室5，其具有一與該第一圓柱形隔室4相似的尺寸及形狀並與該第一圓柱形隔室4相鄰；其中該第一圓柱形隔室4中包含一具有一多孔結構的混合石墨烯複合材料，該多孔結構是分布有奈米孔、微米孔，和/或大孔的孔徑尺寸，該混合石墨烯複合材料是由微粉化石墨、活性碳和/或石墨烯或氧化石墨烯所組成，且是與一聚合物多孔物質載體相關聯的複合物質形成一圓柱形形狀以具受控的孔隙率和壓降，並具超過70%總量的活性碳，該聚合物多孔物質是Ticona GMBH'S GUR 2122或GUR 4120/4150產品或具有類似特性的其他產品；其中該混合石墨烯複合材料與多孔物質重量比介於1%到30%之間，該活性碳含量在重量計總組成的30%到70%之間，該聚合物多孔物質載體含量在重量計總組成的5%到60%之間；其中該過濾器可不具有該第二圓柱形隔室，該第一圓柱形隔室4、第二圓柱形隔室5皆由醋酸纖維素3組成圓筒形狀，並該第二圓柱形隔室5用於吸附羰基，該第一圓柱形隔室4用於吸附碳氫化合物；其中，該第一圓柱形隔室4至少具有如下的多芳烴吸附性能(與肯塔基大學國際參考香煙1R6F相比)：萘(94%)、苊(74%)、苊萘(73%)、茀(68%)、蒽(63%)、菲(54%)、螢蒽(52%)、苯并菲(52%)、芘(49%)、苯并(a)蒽(45%)、苯并(b)芘(53%)；此等複合物材料在減少先前所述者之同時與相同之肯塔基大學香煙相比也能按以下比例減少以下羰基化合物：甲醛(72%)、乙醛(82%)、丙酮(87%)、丙烯醛(89%)、丙醛(82%)、巴豆醛(88%)、甲乙酮(85%)及丁醛(85%)；以及，其中該第一圓柱形隔室4以及該第二圓柱形隔室通過一煙捲紙以及一菸草1柱彼此連接，並且設有一側面包含至少一穿孔的煙嘴2，該煙嘴2與該些醋酸纖維素3圓柱形隔室連接，並具有一介於1公分到2.5公分(cm)之間的長度。
案例1.
分析香煙A及香煙B，其對應於圖2之總體設計
此等香煙多孔體之組成係如下所示：
香煙A：活性碳70%+石墨烯6%+GUR 24%
香煙B：活性碳70%+GUR 30%(基準)
二香煙間之主要區別為A之多孔體中存在有石墨烯。二產品之其他物理及化學性質皆非常近似，該二案例中噴嘴通風量皆為60%。壓降保持在120至140mmH2O範圍內。二菸草柱中之菸草相同。
二組香煙同時在Health Canada Intensive regimen下Cerulean SM450吸煙機中抽吸(每支香煙重複六次)，並根據內部方法分析提取物，其中定量出13種多環芳香烴。分析結果總結在表I中，該表顯示相對於香煙B(基準)主要香煙流中數種多環芳香烴顯著減少。
Figure 111200469-A0305-02-0016-1
案例2.
分析香煙C，相較於肯塔基大學參考香煙1R6F其設計對應於其案例1之設計。香煙1R6F係用於研究工作之國際標準香煙，係作為不同實驗室數據比較之基礎。香煙C一區段包含具以下組成之多孔體：
香煙C：活性碳71%+石墨烯11%+GUR 18%
香煙1R6F係一具習知醋酸纖維素過濾器之香煙。
使用Health Canada Intensive method(每支香煙重複六次)在Cerulean SM450吸煙機上同時進行二香煙之吸煙試驗。
分析結果總結在表II中，可比較本專利之過濾器對數種多環芳香烴之減少能力。
Figure 111200469-A0305-02-0017-2
案例3.
在案例2香煙C之煙霧中，藉由與參考香煙1R6F之結果比較來評估羰基減少率。使用ISO 3308：2012方法對二香煙進行抽煙，並根據CRM 74：2018對提取物進行分析，以確定八個羰基(每支香煙重複六次)。結果總結在表III中，並可比較本專利過濾器之羰基減少能力。
Figure 111200469-A0305-02-0018-3
1:菸草
2:煙嘴
3:醋酸纖維素
4:第一圓柱形隔室
5:第二圓柱形隔室

Claims (1)

  1. 一種菸草製品之過濾器，其包含： 一第一圓柱形隔室，其具有一10公釐(mm)的長度；以及 一第二圓柱形隔室，其具有一與該第一圓柱形隔室相似的尺寸及形狀並與該第一圓柱形隔室相鄰； 其中該第一圓柱形隔室中包含一具有一多孔結構的混合石墨烯複合材料，該多孔結構是分布有奈米孔、微米孔，和/或大孔的孔徑尺寸，該混合石墨烯複合材料是由微粉化石墨、活性碳和/或石墨烯或氧化石墨烯所組成，且是與一聚合物多孔物質載體相關聯的複合物質形成一圓柱形形狀以具受控的孔隙率和壓降，並具超過70%總量的活性碳，該聚合物多孔物質是Ticona GMBH'S GUR 2122 或 GUR 4120/4150產品或具有類似特性的其他產品；其中該混合石墨烯複合材料與多孔物質重量比介於1%到30%之間，該活性碳含量在重量計總組成的30%到 70%之間，該聚合物多孔物質載體含量在重量計總組成的5%到60%之間；其中該過濾器可不具有該第二圓柱形隔室，該第一圓柱形隔室、第二圓柱形隔室皆由醋酸纖維素組成圓筒形狀，並該第二圓柱形隔室用於吸附羰基，該第一圓柱形隔室用於吸附碳氫化合物；其中，該第一圓柱形隔室至少具有如下的多芳烴吸附性能（與肯塔基大學國際參考香煙 1R6F 相比）：萘(94%)、苊(74%)、苊萘(73%)、茀(68%)、蒽(63%)、菲(54%)、螢蒽(52%)、苯并菲(52%)、芘(49%)、苯并(a)蒽(45%)、苯并(b)芘(53%)；此等複合物材料在減少先前所述者之同時與相同之肯塔基大學香煙相比也能按以下比例減少以下羰基化合物：甲醛(72%)、乙醛 (82%)、丙酮(87%)、丙烯醛(89%)、丙醛(82%)、巴豆醛(88%)、甲乙酮(85%)及丁醛(85%)；以及，其中該第一圓柱形隔室以及該第二圓柱形隔室通過一煙捲紙以及一菸草柱彼此連接，並且設有一側面包含至少一穿孔的煙嘴，該煙嘴與該些醋酸纖維素圓柱形隔室連接，並具有一介於1公分到2.5公分(cm)之間的長度。
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