专利名称：制造具有可挤压的香料胶囊的过滤器子组件和香烟的方法
技术领域：
本发明涉及香烟和用于与香烟一起使用的过滤器子组件以及制造香烟和香烟过滤器的方法。
背景技术：
美国专利公报No. 2007/0012327公开了一种香烟过滤器子组件，其包括限定第一端面的第一圆柱形醋酸纤维素吸收构件，所述第一吸收构件的第一端面形成香烟过滤器子组件的第一端部。第二圆柱形醋酸纤维素吸收构件限定了第二端面，所述第二吸收构件的第二端面形成香烟过滤器子组件的第二端部。在第一吸收构件与第二吸收构件之间设置有至少一个胶囊，一个或多个所述胶囊容纳有用于在香烟发烟期间改变烟草烟雾特性的可释放的添加材料。一个或多个胶囊在受到外力时释放可释放的材料的至少一部分。香烟过滤器子组件具有基本从香烟过滤器子组件的第一端部延伸到香烟过滤器子组件的第二端部 的外罩，并且包封一个或多个胶囊。外罩由一个或多个胶囊的可释放的材料基本不能渗透的材料形成。用于制造这些香烟过滤器子组件的方法包括以下步骤设置一系列吸收构件；在相邻的吸收构件之间设置至少一个胶囊，一个或多个所述胶囊容纳有用于在香烟发烟期间改变烟草烟雾特性的可释放的材料。一个或多个胶囊在受到外力时释放可释放的材料的至少一部分。该方法还包括以下步骤围绕所述一系列吸收构件和一个或多个所述胶囊设置外罩。外罩由一个或多个胶囊的可释放的材料基本不能渗透的材料形成。然后，围绕香烟过滤器子组件的外罩形成环形的醋酸纤维素层。感兴趣的是提供一种改进的制造香烟过滤器子组件的方法。
发明内容
根据本发明，提供一种制造香烟过滤器子组件的方法，所述方法包括以下步骤设置过滤器构件，其包括被罩包围的吸收材料，所述过滤器构件限定纵向中心轴线；使柱塞轴向地穿过吸收材料，以便使柱塞的大致尖的前端使吸收材料抵靠罩径向向外地位移，其中位移的吸收材料沿着罩的内表面形成吸收材料的衬套并且在吸收材料内限定中空的轴向开口；以及，将至少一个吸收构件和至少一个胶囊轴向地插入到中空的空间中，胶囊容纳有用于在发烟期间改变烟草烟雾的特性的可释放的材料。优选地，在所述轴向插入步骤之前，在衬套的内表面上设置有涂层，至少一个胶囊中的可释放的材料基本不能渗透所述涂层。衬套上的涂层优选地通过将粘合材料施加到柱塞的圆柱形外表面而形成，所述粘合材料在形成衬套时转移到衬套的内表面。根据本发明，还提供一种通过本发明的方法形成的香烟过滤器子组件。根据本发明，还提供一种形成香烟的方法，所述方法包括以下步骤形成根据本发明的香烟过滤器子组件，以及将香烟棒附装到香烟过滤器子组件的一个端部。本发明还提供一种通过该方法形成的香烟。
图I是根据一个实施例的香烟过滤器子组件的透视图，其外罩被移除；图2是根据一个实施例构造的香烟的纵向剖视图；图3是过滤器结构的剖视图，其示出了在制造图I的香烟过滤器子组件的过程中包含的步骤；图4绘制出已经被柱塞穿透的图3的过滤器结构；图5是在穿透步骤之后的与图4类似的视图，其示出了吸收构件和胶囊正被插入已穿透的过滤器构件中；
图6是根据一个实施例形成的过滤器结构的纵向剖视图；图7是从图6中所示的过滤器结构切出的过滤器结构的纵向剖视图，香烟棒附装到所述过滤器结构上；图8是在使用图7的双过滤器结构制造香烟的过程中的中间步骤的示意图；以及图9是在使用图7的双过滤器结构制造香烟的过程中的后续步骤的示意图。
具体实施例方式下文描述一种制造香烟过滤器的方法，所述香烟过滤器在诸如香烟的烟草产品中主要具有诸如香料组分的可释放的添加材料。通过使用一个或多个胶囊，可以通过添加材料的受控释放而改进该添加材料到香烟的输送，所述一个或多个胶囊优选地是密封的或易碎的胶囊，其容纳有添加材料。过滤器子组件通过使尖头柱塞穿过传统过滤器的醋酸纤维素吸收材料以使该吸收材料径向向外位移而形成，由此吸收材料被压缩并且沿着过滤器的外罩形成衬套。柱塞用粘性粘合材料覆盖，所述粘性粘合材料在形成衬套时被涂抹到衬套的内表面上。然后，一个或多个吸收构件和一个或多个胶囊轴向地插入由衬套形成的开口中。当被吸烟者使胶囊破裂时，胶囊释放添加材料。衬套上的粘合材料涂层形成所释放的材料(例如液体或汽)不能渗透的涂层，以阻止添加材料的向外迁移。优选地，粘合材料是三醋精。A.香烟香烟典型地包括两段含烟草的部分，其有时称为烟草棒或香烟棒；和过滤器部分，其可以称为过滤嘴(filter tipping)。接装纸典型地包围过滤器，所述过滤器形成香烟的嘴端部。接装纸与烟草棒交叠，以便将过滤器和烟草棒保持在一起。烟草棒或香烟的含烟草的元件包括卷烟纸，在所述卷烟纸中包裹有烟草；和粘结剂，所述粘结剂将卷烟纸的接缝保持在一起。烟草棒具有第一端部，所述第一端部一体地附装到过滤器；和第二端部，所述第二端部被点燃或被加热，以用于使烟草发烟。当烟草棒被点燃或被加热以用于发烟时，烟从烟草棒的点燃的端部向下游行进到过滤器端部，并且进一步向下游行进通过过滤器。过滤器可以与传统的香烟和非传统的香烟一起使用。非传统的香烟包括例如用于电发烟系统的香烟，如在共同受让的美国专利No. 6，026，820 ;5，988，176 ;5，915，387 ；5，692，526 ;5，692，525 ;5，666，976 ;和5，499，636中说明的那些，这些专利的整个公开内容通过参考包含于此。制造香烟的方法的示例性实施例包括为卷烟机提供配方烟丝(cut filler)以形成烟草部分(例如，烟草柱)；围绕烟草柱放置卷烟纸以形成烟草棒；以及，将过滤器部分附装到烟草棒以形成香烟。术语“主流烟雾”包括气体和/或浮质的混合物，所述气体和/或浮质的混合物通过香烟(例如烟草棒)，并且从端部流出，例如通过过滤器端部从端部 流出，即，在香烟发烟期间从香烟的嘴端部流出或吸出的大量的烟雾。主流烟雾包括通过香烟的被加热的区域吸入和通过卷烟纸吸入的空气。香烟的“发烟”指的是加热、燃烧或以其它方式致使某些化学制品从烟草的释放。通常，香烟的发烟包括，点燃香烟的一个端部并且通过香烟的嘴端部向下游吸入烟，而其中含有的烟草经历挥发物的燃烧、热解、或蒸馏。然而，香烟也可以通过其它方式发烟。例如，香烟可以通过使用电加热器加热香烟而发烟，如在共同受让的美国专利No. 6,053, 176 ；5，934，289 ;5，591，368或5，322，075中说明的那样，这些专利中的每个的整个公开内容通过参考包含于此。B.烟草可以使用的适当类型的烟草材料的示例包括但不限于烤烟(flue - curedtobacco)、白肋烟(Burley tobacco)、马里兰烟(Marylandtobacco)、东方烟草(orientaltobacco)、罕见烟草(rare tobacco)、特种烟草(specialty tobacco)、它们的混合物，等等。烟草材料可以以任何适当的形式提供，所述任何适当的形式包括但不限于烟草叶片；处理过的烟草材料，例如体积膨胀或膨化的烟草；处理过的烟梗，例如梗丝(cut-rolledstem)或膨化的梗丝(cut-puffed stem);再造烟草材料；它们的混合物；等等。也可以使用烟草替代物。在传统的香烟制造中，通常以配方烟丝(cut filler)的形式使用烟草，S卩，以条或束的形式使用烟草，所述条或束被切成约1/10英寸与约1/20英寸或甚至约1/40英寸的范围的宽度。束的长度是在约0.25英寸至约3. O英寸之间的范围。香烟还可以包括一种或多种香料，或其它适当的添加剂(例如，燃烧添加剂、燃烧改性剂、着色剂、粘合剂，等等)。C.过滤器过滤器的过滤材料可以是适于在烟草烟雾过滤元件中使用的各种纤维材料中的任一种。典型的纤维材料包括醋酸纤维素、聚丙烯或纸。优选地，过滤材料将是醋酸纤维素。香烟的过滤器也可以包括诸如吸附剂颗粒的吸附剂。优选地，吸附剂颗粒具有约
0.3mm至约0. 85mm的尺寸或20至50的筛目尺寸(mesh size),以便装入香烟过滤器的空腔中，从而实现期望的过滤器压降(吸阻)。这适用于这样的情况，即，吸附剂填充过滤器段中的适当限定的空腔。吸附剂可以以其它形式用在香烟过滤器中，例如，吸附剂颗粒可以以如下形式分布在细丝丝束中，即，所述形式可以在过滤器中作为不同的分段长度使用，以期望地减少一种或多种主流气相成分。可以使用各种香烟过滤器构造，其中可以包含一个或多个胶囊。可以使用的示例性的过滤器结构包括但不限于单过滤器、双过滤器、三过滤器、单腔或多腔过滤器、凹陷式过滤器、自由流过滤器、它们的组合，等等。单过滤器典型地包含醋酸纤维素丝束或纤维素纸材料。纯的单纤维素过滤器或纸过滤器提供良好的焦油和尼古丁保持能力，并且是可高度降解的。双过滤器典型地包括醋酸纤维素嘴端部和纯纤维素或醋酸纤维素分段。双过滤器中的分段的长度和压降可以被调节成提供最优吸附，而同时保持可接受的吸阻。三过滤器可以包括嘴侧和发烟材料或烟草侧分段，以及包括纸的中间分段。空腔过滤器包括至少两个分段，例如，由至少一个空腔分离的醋酸盐-醋酸盐、醋酸盐-纸、或纸-纸。凹陷式过滤器包括位于嘴侧上的开口空腔。这些过滤器也可以通风并且/或者包括适于在香烟过滤器中使用的额外的吸附剂、催化 剂或其它添加剂。香烟的示例性实施例的过滤器区域可以构造有上游吸附剂和下游胶囊。诸如活性碳的吸附剂可以位于与一个或多个胶囊相距一定距离的空腔中，所述一个或多个胶囊可以位于与所述吸附剂间隔开的过滤器的第二段或部分中。这种布置将允许通过吸附剂实现香烟的过滤，并且允许在香烟内处理香料，同时吸收剂所产生的吸收或吸附不会影响香料的效力。D.吸附剂本文所使用的术语“吸附”指的是通过吸附和/或吸收实现的过滤。吸附包括吸附齐IJ的外表面上的相互作用以及吸附剂的小孔和通道内的相互作用。换言之，“吸附剂”是这样一种物质，其可以将其它物质的分子凝结或保持在其表面上并且/或者吸收其它物质，即，通过使其它物质渗透到其内部结构中或渗透到其小孔中。本文所使用的术语“吸附剂”指的是吸着剂、吸收剂或可以执行这两种功能的物质。本文所使用的术语“去除”指的是吸附和/或吸收主流烟草烟雾的成分中的至少某些部分。虽然任何适当的材料都可以用作吸附剂，但是优选的实施例包括活性碳吸附剂或微孔材料。吸附剂可以是具有将气体成分吸收和/或吸附到其表面上的能力的任何材料，或是具有将这些成分吸收到其本体中的能力的任何材料。如果期望，吸附剂中可以包括催化剂材料。作为示例，吸附剂材料可以包括但不限于诸如活性碳的碳、氧化铝、硅酸盐、分子筛和沸石，并且可以吸附剂材料可以单独地或组合地使用。在优选的实施例中，吸附剂材料是活性碳。诸如活性碳的微孔材料(B卩，微孔吸附剂)可以用于从香烟的烟雾中过滤出气体成分。微孔吸附剂可以具有宽度或直径小于约20人的小孔。虽然微孔材料对于过滤香烟的烟雾是有用的，但是微孔材料也会妨碍香烟设计者添加挥发性香料组分(例如薄荷醇)的能力。尤其，微孔吸附剂趋向于在香烟制造与消费者使用之间的时间期间吸附和/或吸收香料组分，从而降低了香烟中的香料组分的效用。除了由于被微孔吸附剂吸附和/或吸收而降低了香料组分的效用以外，当香料组分迁移到吸附剂并且被吸附剂吸附和/或吸收时也存在两个额外的问题。首先，香料组分会占据吸附剂中的活性部位；由此降低了吸附剂从烟雾中去除目标气相成分的能力。其次，因为香料组分通常被吸附剂强烈地吸附和/或吸收，所以香料组分会不能充分地释放。因而，希望微孔材料与香料组分或其它添加剂之间分离。过滤器中的封装起来的挥发性香料的受控释放的另一个优点是，封装起来的挥发性添加剂通过过滤器部分添加到烟雾流。E.添加剂
术语“添加剂”的意思是当香烟发烟时改变香烟特性的任何材料或部件。任何适当的添加剂材料或材料的组合可以容纳在一个或多个胶囊内，以改变香烟特性。这些添加剂材料包括香料；中和剂；或其它烟雾改性剂，例如与烟雾成分相互作用的化学试剂(如3-aminopropylsilyl (APS))。另外,添加剂材料也可以包括稀释剂、溶剂或加工助剂,所述加工助剂会或不会影响主流烟雾的感官特性，但是有助于处理添加剂和将其封装和储存在香烟中。在优选的实施例中，添加剂材料可以包括一种或多种香料，例如液体或固体香料和香料配制物(formulation)或含香料的材料。术语“香料”或“烟草香料”可以包括任何香料化合物或烟草提取物，其适于以液体形式可释放地布置在一个或多个胶囊中(例如单件胶囊、两部件胶囊或大胶囊(macrocapsule))，以增强例如由香烟所产生的主流烟雾的味道。适当的香料或香精包括但不限于薄荷醇；诸如胡椒薄荷和荷兰薄荷的薄荷；巧克力；欧亚甘草；柑橘和其它水果香料；Y-辛内酯(gamma octalactone);香兰素；乙基香 兰素；口气清新剂香料；诸如肉桂的香味香料；水杨酸甲酯；芳樟醇；佛手柑油；香叶天竺葵油；柠檬油；姜油；和烟草香料。其它适当的香料可以包括从下列各物组成的组中选出的香料化合物酸；乙醇；酉旨-M ;酮；吡嗪；它们的组合或它们的混合物，等等。在一个实施例中，添加剂材料可以用作用于主流烟雾的一种或多种成分的化学试齐U。作为示例，这种添加剂材料可以包括与主流烟雾中的一种或多种成分相互作用的化学添加剂。例如，参见共同受让的美国专利No. 6，209, 547和6，595，218，这些专利讨论了可以与烟雾流的气态成分相互作用并且可以去除所述气态成分的试剂，并且这些专利的整个内容明确地通过参考包含于此。F.胶囊过滤器结构中的胶囊提供了尤其用于含有活性碳的香烟的优点。通过将过滤器中的密封胶囊放置在过滤器中含有活性炭的香烟中的活性炭的下游，基本上防止活性碳吸附已释放的添加剂材料，结果基本上防止碳的失活。因而，在添加剂材料是香料组分的情况下，在香烟储存期间和在发烟期间基本上防止香料被活性碳吸附。通过将诸如固体的、汽的或液体的添加剂材料布置在过滤器中的一个或多个胶囊中，显著减少了香料到侧流烟的损失，并且在香烟发烟期间较少的香料组分或几乎没有香料组分发生热解。另外，通过将含有添加剂材料的一个或多个胶囊定位在过滤器段中，活性碳可以保持其改变香烟的烟雾的能力，所述能力包括从主流烟雾去除诸如1，3-丁二烯、丙烯醛、异戊二烯等的挥发性有机组分。 本文所使用的术语“可释放地布置”指的是添加剂材料在胶囊中的容纳和释放，以便使添加剂材料被充分地容纳，以例如在储存期间基本避免或最小化不期望的渗移。该术语还包括但不限于，胶囊中的添加剂材料具有充分的流动性，以当例如胶囊被机械力破坏或打开时从胶囊释放。例如，可以通过挤压香烟过滤器的容纳有胶囊的一部分而破坏胶囊，从而从胶囊内释放添加剂材料。胶囊可以形成为各种物理形式，包括单部件的胶囊或多部件的胶囊、较大的胶囊、较小的胶囊，等等。一个优选的胶囊形状是球形，如附图中所示。另一个优选的胶囊形状是卵形，所述卵形限定了长轴或纵轴，胶囊布置成使得长轴与胶囊的纵向中心轴线大致平行。这些优选的实施例可以包括液体添加剂，并且添加剂可以通过机械作用类似地被释放。如果提供较小的大胶囊(macrocapsule)，则胶囊可以以散布的布置存在于香烟的过滤器段中；或者胶囊可以存在于过滤器中的塞子或空腔中，所述塞子或空腔用于另一个胶囊，优选地，用于单个大致球形的胶囊。然而，一个胶囊或多个胶囊可以优选地存在于香烟中的诸如活性碳的任何吸附剂的下游。单层或多层的胶囊可以用于调节(tailor)胶囊稳定性、强度、抗破裂性、过滤器制造中的处理容易度，等等。胶囊可以由任何适当的材料制成，例如在用于药物输送的胶囊、封装液体的胶囊中使用的那些材料或其它封装的材料。作为示例，可以使用典型地在制药工业中所使用的胶囊。这些胶囊可以例如是基于凝胶的，或者可以由诸如改性纤维素的聚合材料形成。可以使用的一种类型的改性纤维素是羟丙基甲基纤维素(hydroxypropyImethyI cellulose)。胶囊的期望的爆裂强度可以通过用这样的材料涂覆胶囊而实现，即，所述材料使胶囊外部变得更加易碎，由此在不需要设计胶囊壁中的弱点的情况下帮助胶囊破裂。这样使胶囊壁能够由提供某些益处的材料形成，但是所述材料会是太柔性的而不能被使用者弄破。在这种情况下，用增加胶囊壁的脆性的材料涂覆胶囊壁，可以为胶囊提供期望的爆裂强度。 优选地，胶囊包括外壳，所述外壳包括由更加脆的涂层覆盖的柔性壁。G.优选的实施例参照图2，香烟20包括烟草棒22，所述烟草棒22设置成与过滤器组件24相邻。过滤器组件24包括过滤器子组件26，所述过滤器子组件26具有沿着该子组件的纵向中心轴线L间隔开的第一吸收构件32和第二吸收构件34，在第一吸收构件32和第二吸收构件34之间形成的空间中设置有胶囊36。在过滤器子组件26的第一侧上设置有第三吸收构件28，并且在过滤器子组件26的第二侧上设置有第四吸收构件30。在第四吸收构件30与过滤器子组件26的第二端部之间设置有一定量的活性碳38。第四吸收构件30还可以容纳有一定量的活性碳38，其中吸附剂颗粒以细丝丝束分布。现在参照图1，该图更加详细地示出了过滤器子组件26，第一吸收构件32具有大致圆柱形的形状并且限定了第一端面44。第一吸收构件32的第一端面44形成用于香烟过滤器子组件26的第一端部48。第二吸收构件34也具有大致圆柱形的形状并且限定了第二端面46。第二吸收构件34的第二端面46形成香烟过滤器子组件26的第二端部50。第一吸收构件32和第二吸收构件34被适当的传统塞包装材料(plug wrap)形式的罩52围绕第一吸收构件32和第二吸收构件34的外表面包封起来。胶囊36是球形形状的，并且设置在第一吸收构件32与第二吸收构件34之间。或者，胶囊可以是卵形形状的，其长轴布置成与过滤器子组件的纵向中心轴线平行。胶囊36容纳有可释放的添加剂，所述可释放的添加剂可以是固体的材料或流体的材料，例如液体或汽(vapor)，用于在香烟20发烟期间改变烟草烟雾的特性。当胶囊36例如通过吸烟者挤压而受到外力时，胶囊36释放添加剂材料的至少一部分。在优选的实施例中，第一吸收构件32与第二吸收构件34包括醋酸纤维素。虽然在优选的实施例中，在第一吸收构件32与第二吸收构件34之间仅设置单个胶囊36，但是可以在第一吸收构件32与第二吸收构件34之间设置额外的胶囊36或多个更小的胶囊。胶囊36具有基本连续的外壳,所述外壳将额外的材料包封在外壳内。外壳包括柔性壁，所述柔性壁用增加外壳的脆性的材料涂覆，由此响应于外力的施加而促进材料的破
ο围绕吸收构件32、34和胶囊36设置有压缩醋酸纤维素制成的环形衬套42。围绕压缩醋酸纤维素制成的环形衬套42设置有塞包装材料52。衬套42的内表面设有粘合材料(例如三醋精)或其它适当的材料的涂层43，以使设置在胶囊中的可释放液体或汽不能渗透衬套。在用于制造过滤器子组件26的方法的优选实施例中，提供一种过滤器材料的棒100 (图3)，其包括由罩52包围的诸如醋酸纤维素的吸收材料112，所述罩52例如是传统的塞包装材料。柱塞104 (图4)沿着过滤器的轴向方向穿透醋酸纤维素，所述柱塞104具有尖的前端106，例如，大致尖锥形状的端部。柱塞的圆柱形表面的外径小于罩52的内径，以便柱塞使醋酸纤维素径向向外位移，并且在罩与柱塞的圆柱形外表面107之间压缩醋酸纤维素。结果，形成了压缩的醋酸纤维素制成的衬套42，其包围纵向延伸贯通过滤器的中空开口 114。过滤器的外部可以以任何适当的方式被接合罩的外表面的抓持结构116抓持和 支撑(仅图3中示出)。在穿透步骤期间，可以以任何期望的取向(例如竖直地或水平地)处理过滤器。醋酸纤维素材料可以是相对轻质的材料，以有助于柱塞通过。柱塞104的外表面涂覆有粘性的粘合剂(例如三醋精)或其它适当的材料，所述粘性的粘合剂或其它适当的材料随着柱塞前进通过醋酸纤维素吸收材料而被涂抹到衬套42的内表面上，以便在该内表面上形成涂层43，该涂层43使容纳在胶囊中的任何类型的添加剂材料都不能渗透通过衬套。从而，罩52将通过涂覆的压缩衬套42、43与添加剂材料有效地隔尚。一旦在吸收材料112中形成中空开口 114，则圆柱形醋酸纤维素构件130和胶囊36可以以任何适当的方式交替地沿着轴向方向(图5)插入到该开口中。在进行上述操作时，中空的过滤器可以被置于任何期望的取向上，例如竖直方向或水平方向。在插入一系列构件130和胶囊36之后，如图6中所示，可以沿着通过相应的过滤器构件130的中点的切割线1-1、2-2、和3-3进行切割，以形成图I中所示的相应的过滤器子组件26。然后，烟草棒22可以被附装到每个过滤器子组件26的端部之一，以形成香烟20。或者，图6中的切割可以仅沿着切割线1-1和3-3进行，以形成过滤器结构26Α(即，图7中所示的双过滤器结构)，其中中心过滤器构件122的长度是外部过滤器构件124的长度的两倍。烟草棒22可以被附装到双过滤器结构120的相应的端部。然后，通过沿着切割线4-4将中心过滤器构件122切成两半，将形成两支香烟。另一种制造技术包括，布置一系列双过滤器结构26Α，在这些双过滤器结构26Α之间设置有额外的构件200 (参见图8)。额外的吸收构件200通过如下方式由醋酸纤维素形成将过滤器棒202切成额外的吸收构件200，所述额外的吸收构件200可以被包封在塞包装材料中。另外，在每个额外的吸收构件200与相邻的双过滤器结构26Α之间设置一定量的活性碳204。这样，一定量的活性碳204设置在每个额外的吸收构件200的两侧上。如在多部件的香烟过滤器的制造中传统地已知的那样，这一系列额外的吸收构件200、一定量的活性碳204以及双过滤器结构26Α被包封在塞包装材料中。在优选的制造方法中，一系列额外的吸收构件中的每隔一个额外的吸收构件在相邻的双过滤器结构26A之间的基本中间被切割。切割步骤产生一系列四个(quad)子组件210。四个子组件210中的每个都包括第一额外的吸收构件212的一半、第一一定量的活性碳204、第一双过滤器结构26A、第二一定量的活性碳204、第二额外的吸收构件200、第三一定量的活性碳204、第二双过滤器结构26A’、第四一定量的活性碳204、和第三额外的吸收构件212的一半。现在参照图9，在优选的制造方法中，四个子组件210中的每个都被切成单独的香烟过滤器子组件220。在制造期间，第一双过滤器结构26A在相邻的胶囊之间的中间被切害I]，并且第二双过滤器结构26A’在相邻的胶囊之间的中间被切割，以形成单独的过滤器子组件220。随后，纤维素过滤器棒230被切成额外的吸收构件232，并且额外的吸收构件232中的一个布置在单独的过滤器子组件220中的两个之间。单独的过滤器子组件220被定向成使得胶囊36位于一定量的活性碳204与额外的吸收构件232之间。两个单独的过滤器子组件220与额外的吸收构件232构成双香烟过滤器组件240。
典型地，此时，烟草棒22附装到双香烟过滤器组件240的每个端部，其中烟草棒设置成与香烟过滤器组件24的第四吸收构件212相邻(也参见图I)。根据期望，烟草棒和过滤器组件可以设有适当的塞包装材料和接装包装材料(tipping wrap)。随后,额外的吸收构件232被切成两半，以形成香烟过滤器组件的第三吸收构件28，并且形成两支香烟，每支香烟都具有单独的香烟过滤器组件。当图2中所示的香烟的胶囊36被吸烟者破坏时，添加剂材料从胶囊释放，但是通过涂覆的衬套42、43而与塞包装材料52隔离。主流烟雾可以从烟草棒流过第二吸收构件34，然后流过第一吸收构件32。稀释空气可以流过汽定型(steam-set)醋酸纤维素环形层或外包装。这两种流动可以通过调节醋酸纤维素过滤效率、通过使用稀释孔等而调节。胶囊适于与在过滤器中包括活性碳的香烟一起使用。胶囊可以容纳有香料组分，并且还可以容纳有帮助选择性地过滤主流烟雾且也在香烟发烟之前被释放的组分。可以调节汽定型醋酸纤维素环形层42以及第一吸收构件32和第二吸收构件34的尺寸、密度和成分，以实现不同的稀释水平、流阻水平和输送水平。香烟过滤器组件24相对于烟草棒22的取向可以相反，以便使胶囊36设置在烟草棒22与一定量的活性碳38或一定量的其它吸附剂之间。依据胶囊36的内容物，可能优选的是将胶囊设置在吸附剂上游而不是设置在吸附剂下游。如果胶囊36是具有约4mm直径的球形,则圆柱形第一吸收构件32和圆柱形第二吸收构件34的直径可以是约5_。这样，空气可以围绕胶囊流过由在第一吸收构件32和第二吸收构件34之间延伸的外罩52所提供的通路。胶囊优选地具有易碎的壁，所述易碎的壁封装添加剂材料。当胶囊受到外力时，易碎的壁破裂，以暴露出添加剂材料。如果期望，则用于容纳添加剂材料的胶囊可以是两部件的胶囊，并且可以包括用于添加剂材料的主储器，其中添加剂材料可以以适于从胶囊释放的任何形式存在。作为示例，主储器可以完全地或部分地填充有一种或多种流体添加剂(液体或汽)，并且/或者可以容纳有多孔压缩材料，例如填充有一种或多种添加剂的海绵状物；或非吸附性的固体，以减少可用于一种或多种添加剂的空间，从而保护它们以防在过滤器制造强直(rigor)期间过早破裂。优选地，一个或多个胶囊的壁保护添加剂材料以防迁移，并且允许受控地释放添加剂材料。
在两部件的胶囊中，两个部件可以将添加剂材料密封和/或锁定在主储器中，并且防止添加剂材料在通过机械作用释放之前泄漏。胶囊可以包括两个部件，所述两个部件密封地锁定或配合到适当的位置中，然后通过施加外力被至少部分地分离，从而允许从两部件的胶囊内释放来自所容纳的添加剂材料的液体或汽。由两个部件所形成的密封可以是机械密封。然而，为了提高密封质量，可以在胶囊的外部在两个胶囊部件会合在一起的位置处设置带状密封。带可以由凝胶、羟丙基甲基(HPMC)或其它适当的材料制成，优选地，带由与用于形成胶囊的材料类似的材料制成。为了从胶囊释放所容纳的添加剂材料，施加诸如机械作用的外力。一个优选的施加外力的方法将是在香烟发烟之前或在香烟发现期间由用户在容纳有胶囊的过滤器上挤压或施加外力。挤压作用或施加外力优选地将破坏胶囊，或者使主储器至少部分地变形，所述主储器继而将导致被机械锁定或密封在适当的位置中的胶囊的内部部件位移。然后，该位移将在内部部件之间产生一个或多个开口空间，添加剂材料的至少一部分可以通过所述一个或多个开口空间从胶囊释放，例如，液体和/或汽可以从胶囊释放，以改变穿过过滤器的烟草烟雾。作用力可以在沿着香烟轴线或沿着横向于香烟轴线的方向。也可以施加扭力。也可以使用外部装置(例如箍缩装置、管挤压装置、镊子)或任何其它的装置来施加扭力 或压缩力，以在指定的过滤器位置处重复地集中力。在两部件的胶囊中，两个部件可以在物理上分离，而不是在被使用者挤压时而破裂，以便提供用于相对可以预知的结果。然而，由于使胶囊破裂将产生开口空间(添加剂材料的至少一部分可以通过所述开口空间从胶囊释放)，因此，也可以使用破裂。在单一的胶囊中，香料溶液可以被封装在单件的无缝胶囊内。类似地，可以通过施加力而使大胶囊(macrocapsule)破裂,其中大胶囊破裂以释放所容纳的添加剂材料。应注意到，术语“胶囊”或“大胶囊”用于限定较大的胶囊，优选地限定直径等于或大于约Imm的胶囊，优选地直径小于Imm的胶囊。优选的香烟将包括成一体地附装到过滤器的烟草棒，其中过滤器将包括过滤器子组件，所述过滤器子组件具有至少一个胶囊，所述至少一个胶囊容纳有用于改变香烟烟雾的特性的添加剂材料。优选地，香烟过滤器布置成一个或多个胶囊放置在吸附剂材料的下游，过滤器材料放置在一个或多个胶囊与吸附剂材料之间或放置在过滤器的嘴端部处，一个或多个胶囊放置在过滤器的嘴端部之间或放置在过滤器与过滤器的嘴端部之间。同样，此处可以使用双胶囊。优选地，双胶囊可以通过较大的胶囊内的较小的胶囊而形成。这两个胶囊可以容纳彼此相容或彼此不相容的材料或配制物(formulation)。诸如苏格兰W. Lothian的EncapDrug Delivery提供的DuoCapTM的双胶囊可以用于保持一种或多种添加剂。一定量的活性碳38提供用于香烟的吸附剂。胶囊36可以例如通过香烟的使用者在胶囊36的区域中挤压过滤器而打开(例如破裂)，从而导致胶囊36变形和/或破坏或打开，由此释放添加剂并且使添加剂暴露于穿过过滤器的主流烟雾。优选地，胶囊36 具有约 O. 5-0. 8,0. 8-1. 2、I. 2-1. 6、I. 6-2. O 或 2. 0-2. 4 千克力(kgf)的爆裂强度。典型地，每支香烟所使用的添加剂的量可以是极小的，这是由于在香烟包装和储存期间，添加剂基本被密封在胶囊内。也可以控制添加剂的粘度，以允许控制添加剂通过芯吸作用传送到由醋酸纤维素形成的吸收构件32、34中。可以使用的粘度改进剂可以包括用于疏水性配制物的蜂蜡或其它蜡和用于亲水性配制物的改性纤维素等。胶囊可以具有适于在香烟中使用的任何尺寸，例如，小于2mm、2mm至3mm、3mm至4mm、4mm至5mm或大于5mm,并且胶囊的长度可以依据过滤器的长度而改变,例如，小于8mm、8mm至10mm、IOmm至12mm或大于12mm。对于传统的香烟而言，胶囊优选地具有约2mm至4mm的直径。应注意到，吸附剂也可以被包含到用于过滤器的丝束材料中。例如，活性碳可以被包括到过滤器的丝束材料的褶皱中或丝束材料的散块(buIk)中，其中丝束材料形成香烟的过滤器部件。为了形成大致球形的香料胶囊，可以使用环列喷嘴以共同挤出(co - extrude) 具有香料芯和壳的胶囊，所述芯由环列喷嘴的中心通道形成，并且所述壳由环列喷嘴的外部通道形成。在环列喷嘴的端部处形成的胶囊可以下落到溶液中，在该处可以发生胶凝作用。通过对液体的中心香料芯和壳壁外层共同挤出，胶囊可以形成有液体中心和胶凝壳壁，从而提供用于液体添加剂的结构容器。或者，也可以使用单挤出来生产胶囊。优选地，香料胶囊可以制成为具有香料芯，所述香料芯可以是疏水性的，例如薄荷油、薄荷醇或如上所述的其它添加剂；和外层，例如，壳壁，所述壳壁包括天然多糖或包括天然多糖和改性的多糖二者，但是也可以是聚合物或其它壳壁材料。优选的多糖包括果胶、藻酸盐、鹿角菜胶(carageenan )、香口胶和琼脂。优选的聚合物包括如凝胶的蛋白质、改性纤维素或合成聚合物，例如，聚丙烯酸酯的衍生物。也可以使用单挤出来形成胶囊。例如，疏水性香料可以散布在亲水性多糖的溶液中，并且散布体可以通过单个喷嘴挤出到适用于交联多糖的水基阳离子溶液中。通过允许疏水性香料与系统的亲水性成分(多糖和阳离子)分离，可以在胶囊中形成不同的疏水性
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Λ ο例如，用于形成胶囊的单挤出可以通过如下方式实现在小瓶中混合I. Ig的薄荷醇/薄荷香料配制物的混合物，所述瓶中含有5mlLM20(具有20%的甲氧基含量的酰胺化低甲氧基果胶)水中重量百分比为5%的果胶溶液。然后，可以大幅度摇动小瓶以在果胶溶液中产生香料的散布体。然后，该散布体可以在连续的搅动下通过注射器针头沿着降落方向被挤出到氯化钙溶液中。结果，随着滴状物撞击溶液以通过钙阳离子交联果胶，可以立即形成尺寸约为Imm至2_的胶囊。然后，可以被获取胶囊并且通过空气干燥胶囊。通过使用扫描电子显微镜检查法(SEM)，以检查由上述示例性方法所形成的胶囊的横截面，可以看到胶囊可以形成有不同的芯和壳几何结构，并且形成有薄荷醇/薄荷香料配制物的不均匀的散布体。类似地，也可以形成含有2. 2g的甘油、O. 3g的薄荷醇/薄荷香料配制物和I. 5g的5%LM20的果胶溶液的另一种混合物。由该混合物形成的胶囊可以类似地通过在氯化钙溶液中沉淀而形成，并且可以产生与其它胶囊类似的芯壳类型的几何结构。外层的厚度可以通过喷嘴设计而被控制，其中，可以具体地选择香料芯和外层的比和尺寸。或者，外层的厚度也可以通过特定选择外层材料和用于使外层材料胶凝的溶液来控制，其中，外层材料和溶液可以快速地或缓慢地其反应，并且因此依据外层与溶液的反应速度而形成较厚的或较薄的壳壁外层。如上所述的香料芯优选地是疏水性香料，但是也可以是亲水性香料。然而，如果期望亲水性香料，则外层材料的特性优选地不同于与疏水性香料一起使用的外层材料的特性。另外，香料芯也可以是亲水性成分和疏水性成分的散布体，其中优选地，亲水性成分包含阳离子，所述阳离子可以影响外层的外部区域。厚度也可以通过用额外的离子型凝胶封 装或其它装置对主胶囊外部涂覆来控制。另外，添加剂可以用于控制韧性、热稳定性、胶囊功能性，等等。例如，交联添加剂和润湿剂可以用于控制壳壁外层的韧性，而表面活性剂可以用于控制香料芯与壳壁外层之间或壳壁外层与溶液之间的亲水性/疏水性分界面。
权利要求
1.一种制造香烟过滤器子组件的方法，所述方法包括以下步骤 设置一种过滤器构件，其包括被罩包围的吸收材料，所述过滤器构件限定纵向中心轴线. 使柱塞轴向穿过所述吸收材料，以便使所述柱塞的大致尖的前端使所述吸收材料径向向外位移，其中，位移的吸收材料沿着所述罩的内表面形成衬套，并且在所述吸收材料内限定中空的轴向开口 ；以及 将至少一个吸收构件和至少一个胶囊轴向地插入到中空的空间中，所述胶囊容纳有用于在发烟期间改变烟草烟雾的特性的能释放的材料。
2.根据权利要求I所述的方法，还包括以下步骤在所述衬套的内表面上设置涂层，所述至少一个胶囊中的所述能释放的材料基本不能渗透所述涂层。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述涂层通过将粘合材料施加到所述柱塞的圆柱形外表面而提供，所述粘合材料在形成所述衬套时转移到所述衬套的内表面。
4.根据权利要求I至3中任一项所述的方法，其中，一系列吸收构件被插入到所述中空的空间中，其中相继的吸收构件之间布置有至少一个胶囊，以形成细长的过滤器结构，所述过滤器结构被切割成适当的段，每个段都容纳有至少一个吸收构件和至少一个胶囊。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，在相继的吸收构件之间仅设置一个胶囊。
6.根据权利要求4或5所述的方法，还包括以下步骤 在所述一系列吸收构件中的每隔一个吸收构件的轴向中点处切割该吸收构件，以提供两个双过滤器结构，所述双过滤器结构中的每个都包括串联的第一吸收构件的一半、第一胶囊、第二吸收构件、第二胶囊、和第三吸收构件的一半，所述第一吸收构件的一半、第一胶囊、第二吸收构件、第二胶囊、和第三吸收构件的一半布置在所述罩内。
7.根据权利要求6所述的方法，还包括以下步骤 设置一系列额外的吸收构件，所述双过滤器结构中的一个设置在相邻的额外的吸收构件之间。
8.根据权利要求7所述的方法，还包括以下步骤 在所述额外的吸收构件中的每个与相邻的双过滤器结构之间设置一定量的活性碳。
9.根据权利要求8所述的方法，还包括以下步骤 在相邻的双过滤器结构之间的基本中间切割所述一系列额外的吸收构件中的每隔一个额外的吸收构件，该切割步骤产生四个子组件， 所述四个子组件中的每个都包括第一额外的吸收构件的一半、第一一定量的活性碳、第一双过滤器结构、第二一定量的活性碳、第二额外的吸收构件、第三一定量的活性碳、第二双过滤器结构、第四一定量的活性碳、和第三额外的吸收构件的一半。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括以下步骤 在相邻的胶囊之间的中间切割所述双过滤器结构中的每个，和 在相邻的双过滤器结构之间的中间切割所述第二额外的吸收构件中的每个， 由此，提供单独的香烟过滤器子组件。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括以下步骤 在相邻的一对所述单独的香烟过滤器子组件之间设置额外的吸收构件，以形成双香烟过滤器组件；将烟草棒设置成与所述双香烟过滤器组件的每个端部大致相邻； 用接装纸将所述烟草棒连结到所述双香烟过滤器组件；和 在所述相邻的一对所述单独的香烟过滤器子组件之间的基本中间切割所述额外的吸收构件，以形成单独的香烟。
12.—种形成香烟的方法，所述方法包括以下步骤根据权利要求I至5中任一项形成香烟子组件，以及将香烟棒附装到所述香烟子组件的一个端部。
13.一种形成香烟的方法，所述方法包括以下步骤根据权利要求6形成双过滤器结构，将香烟棒附装到所述双过滤器结构的各个端部，以及将所述第二吸收构件切成两半。
14.一种通过权利要求I至10中任一项所述的方法形成的香烟过滤器子组件。
15.一种通过权利要求11至13中任一项所述的方法形成的香烟。
全文摘要
一种香烟过滤器子组件(26)，所述香烟过滤器子组件由过滤器构件制造，所述过滤器构件具有被包入外罩(52)内的吸收材料(112)。柱塞(104)轴向地穿过吸收材料，以便使柱塞(104)的尖的前端(106)使吸收材料(112)抵靠罩(52)径向向外位移，以沿着罩(52)的内表面形成压缩的吸收材料的衬套(42)。衬套(42)的内表面包围中空的轴向开口(114)，所述轴向开口将接纳轴向地插入的吸收构件(130)和胶囊(36)。胶囊(36)适于被吸烟者破坏以释放改变烟草烟雾特性的添加剂材料。柱塞(104)的圆柱形外表面任选地承载可转移的粘合材料，所述粘合材料被涂抹到衬套(42)的内表面上以在其上形成涂层(43)，从胶囊(36)释放的添加剂材料不能渗透所述涂层。
文档编号A24D3/02GK102834027SQ201180016005
公开日2012年12月19日 申请日期2011年3月25日 优先权日2010年3月26日
发明者A·埃塞勒比, M·T·加塔弗纳, D·D·威廉斯 申请人:菲利普莫里斯生产公司