用于吸烟制品的滤嘴 【技术领域】
本发明涉及一种用于吸烟制品例如卷烟的滤嘴。背景技术 吸烟制品燃烧产生的烟雾由气体组分和通常被称作 “焦油” 的颗粒物组成。各种 类型的滤嘴结构是现有技术中公知的， 用于在消费者抽吸吸烟制品时从烟雾中去除不良组 分。
已经公开的用于吸烟制品的多种不同的滤嘴装置包括复合滤嘴， 其中滤嘴包括具 有不同过滤能力的多个单独的滤嘴分段， 并且滤嘴由不同的材料例如醋酸纤维素和活性碳 颗粒构成。
以降低被消费者吸入烟雾中的不良组分水平为目标的措施经常包括在消费者抽 吸时通过将环境空气引入吸烟制品内来稀释烟雾。 最常用的引入新鲜空气的方法是在吸烟 制品滤嘴内加有孔。这种用于降低不良组分浓度的方法具有相关联的若干优点。具体地， 吸烟者可以继续接收烟雾中的所需组分以及相关的体验效果。而且， 较凉的环境空气降低 了进入嘴和咽喉的烟雾的温度， 形成更加令人愉悦和惬意的吸烟效果。
但是， 用这种方式通风的吸烟制品的一个主要缺点是它可能会造成烟雾的过度稀 释， 其后果是损失香味。 另一个缺点是随着通风量的增加， 用户需要付出的抽吸努力就会减 少， 造成消费者失望以及享受程度较低的吸烟体验。
消费者购买和使用吸烟制品以获得吸入由可抽吸材料的燃烧生成的产物的效果。 在通风结构被引入吸烟制品的滤嘴内时， 吸烟者接收到的燃烧产物量就会变少。为了进行 补偿， 已知的是消费者可以提高他们在吸烟制品上抽吸的力度， 由此提高通过吸烟制品的 流速以增加吸入的烟雾剂 ( 烟雾和通风空气的混合物 ) 总量。
提供用于通风空气进入吸烟制品内的最常用方法是设置穿过吸烟制品外壁的形 式为穿孔或管道的小通风孔。 通过这些通风孔进入吸烟制品内的空气流速并不是抽吸力度 的线性函数。在较高的抽吸力度下， 通过这些通风孔进入吸烟制品内的空气比例与来自于 燃烧吸烟制品的烟雾比例相比会有所下降。这种在下文中称作 “节流孔效应” 的现象是具 有通常为小于 1mm 量级的小直径通风孔的结果。较小的孔对通过孔吸入的气体施加较大的 惯性和粘性阻力， 并且这种效应会随着孔直径的增大而减小。 因此， 节流孔效应的结果就是 随着抽吸力度的增加， 就限制了能够进入吸烟制品内的稀释空气量。吸烟制品的点燃端具 有远远大于狭窄的通风孔的直径， 并且因此通过该路径进入吸烟制品的空气不会受到节流 孔效应的影响。由此， 随着抽吸力度的增加， 因为通风空气量实质受限而烟雾量并未受限， 所以吸入的烟雾产物浓度也会增加。
节流孔效应可以通过增大通风孔的直径予以克服。 但是， 如果穿孔的尺寸增大， 那 么烟雾就会不合需要地通过这些孔逸出。而且， 消费者需要施加的抽吸力度也会下降从而 不利于吸烟体验。 因此要构建一种吸烟制品， 其具有的滤嘴不会受到节流孔效应影响， 特别 是在要求滤嘴给出高水平通风的情况下仍然如此， 这并不是一个简单的问题。
发明内容 根据本发明的第一种应用， 提供了一种用于结合吸烟制品使用的滤嘴， 该滤嘴包 括能够施加不同过滤效率的第一和第二滤嘴通道。 滤嘴被设置为使得经过其中一条通道的 相对于另一条通道的烟雾量由节流孔效应控制。 随着抽吸增强， 烟雾的过滤水平可以提高。
节流孔效应可以由多个孔提供。 孔可以是烟雾能够由此在第一和第二滤嘴通道之 间通过的唯一方式。孔的直径可以足够小， 以使得在抽吸增强时， 通过孔的烟雾量愈加受 限。孔的直径可以在 0.01mm 到 2mm 之间， 优选地孔的直径可以在 0.1mm 到 1mm 之间。
至少其中一条通道可以包括能够过滤烟雾的材料。其中一条通道可以包括孔隙。 两条通道都可以包括能够过滤烟雾的材料， 第一通道具有比第二通道更低的过滤烟雾能 力。
随着抽吸增强， 通过第一通道吸入的烟雾量可以由节流孔效应限制， 并且因此通 过第二通道吸入过量的烟雾。
滤嘴可以是通风的， 并且这种通风可以借助深孔。可选地， 滤嘴可以是不通风的。
滤嘴可以包括多个纵向邻接的滤嘴分段， 并且这些滤嘴分段中的至少一个可以是 环形的滤嘴分段。
可连接滤嘴的吸烟制品可以是卷烟。 根据本发明的第二种应用， 提供了一种吸烟制品， 包括滤嘴和可抽吸材料杆。附图说明 为了更加完整地理解本发明， 参照附图将本发明的实施例作为说明性的示例进行 介绍， 在附图中 ： 图 1 是根据本发明第一实施例的单根过滤嘴卷烟中的滤嘴不按比例的示意性截面侧 视图， 图 1a 示出了通过图 1 中的滤嘴以低力度抽吸的烟雾采取的路线， 图 1b 示出了通过图 1 中的滤嘴以高力度抽吸的烟雾采取的路线， 图 2 是根据本发明第二实施例的单根过滤嘴卷烟中的滤嘴不按比例的示意性截面侧 视图， 图 3 是根据本发明第三实施例的单根过滤嘴卷烟不按比例的示意性截面侧视图， 图 4 是根据本发明第四实施例的单根过滤嘴卷烟不按比例的示意性截面侧视图。
具体实施方式
本文中介绍的是一种用于吸烟制品的滤嘴， 被设置用于利用节流孔效应来调节烟 雾通道和烟雾过滤水平。
如本文中所用， “高阻段” 应被理解为具有阻止烟雾通过的高能力的材料段。该材 料也能够例如根据具有高密度而有效地过滤烟雾中的不良组分。 术语 “高阻段” “高过滤效 、 率材料” 和 “高阻材料” 因此可以被理解为具有常规含义。另一方面， “低阻段” 、 “低过滤效 率材料” 和 “低阻材料” 以及类似术语被用于表示具有阻止烟雾通过的低能力 ( 或没有这种 能力 ) 以及用于过滤烟雾的低效率 ( 或没有效率 ) 的材料段 ( 或孔隙 )。在介绍这些材料时， 术语 “高” 或 “较高” 以及 “低” 或 “较低” 应被理解为反映了材料相对于彼此的密度、 阻 力或过滤效率 ； 也就是说， 高阻段简单地具有比低阻段更高的阻力， 尽管事实上与其他现有 技术中已知的滤嘴材料相比它可能只具有阻止烟雾的低能力。类似地， 低阻段实际上可以 具有相对较高的阻止烟雾的绝对能力。
图 1 中示出了装有滤嘴的吸烟制品的一个实施例， 其中吸烟制品是包括可抽吸材 料杆 1( 部分示出 ) 和滤嘴 2 的卷烟。滤嘴包括由高阻材料构成的滤嘴材料 3( 阴影部分 )。 如图 1 中所示， 滤嘴由滤嘴材料第一分段 3a 和滤嘴材料第二分段 3b 构成， 两个分段以纵向 邻接的关系设置。
如图 1 中所示， 位于滤嘴远端 4( 远离嘴端 ) 的滤嘴材料分段 3a 具有与可抽吸材 料杆 1 基本相同的直径。这是为了确保沿可抽吸材料杆 1 吸入的所有烟雾都进入滤嘴材料 3a。
位于滤嘴的嘴部近端 5 的滤嘴材料分段 3b 具有减小的直径并且因此在滤嘴材料 3 和围绕吸烟制品滤嘴 2 的接装纸 9 之间存在空腔 6。该空腔 6 构成了低阻段。该空腔 6 的 长度可以等于滤嘴 2 总长度的 10-90%。在某些实施例中， 空腔是滤嘴总长度的 20-80%。优 选地， 空腔是滤嘴总长度的 30-70%。更优选地， 空腔是滤嘴总长度的 40-60%。空腔最优选 地是滤嘴总长度的 50%。
嘴部的近端滤嘴部分 3b 围有无孔的接装纸 7， 并且无孔的环形套环元件 27 将远 端的滤嘴分段 3a 与空腔 6 隔离。该环形套环 27 除了一系列小穿孔 8 之外都是无孔的。因 此， 在消费者抽吸吸烟制品时， 烟雾只能通过无孔环形套环元件 27 内的穿孔 8 从滤嘴材料 3a( 高阻段 ) 到达空腔 6( 低阻段 )。在使用者抽吸吸烟制品时， 烟雾可以通过孔 8 从高阻 段到达低阻段的速率由节流孔效应加以限制。
穿孔 8 的直径优选地在 0.01mm 到 2mm 之间， 更优选地在 0.1mm 到 1mm 之间。
在使用时， 从来自管状水松纸 7 内界定出的第一通道 I 的滤嘴材料 3( 高阻段 ) 并 且也通过提供了同心的第二通道 II 的空腔 6( 低阻段 ) 将烟雾吸入嘴内。沿第一通道 I 送 入使用者嘴内的烟雾与通过第二通道 II 送入嘴内的烟雾相比经受了更大程度的过滤。
图 1a 示出了吸烟者在吸烟制品上以低力度抽吸的情况， 也就是通过使用者抽吸 在滤嘴上形成低负压。在此情况下， 烟雾通过滤嘴材料 3 沿着第一通道 I 被吸入管状水松 纸 7 内。另外， 部分烟雾由于在嘴部抽吸产生的负压而通过穿孔 8 从滤嘴材料 3 中吸入并 吸到空腔 6 内。在采用第二通道时， 与沿第一通道送达使用者的烟雾相比， 烟雾要经受较低 水平的过滤。
但是， 如图 1b 中所示， 在较高的抽吸力度下， 节流孔效应对能够通过穿孔 8 并进入 通过空腔 2 延伸的第二通道内的烟雾量加以限制。其余的烟雾由此通过上述的排他性地由 高阻滤嘴材料 3 构成的第一通道被吸入嘴内。结果， 沿第一通道通过的烟雾比例与第二通 道相比随着抽吸的增强而增加， 并且因此由使用者抽吸的烟雾会随着抽吸的增强而经受更 高水平的过滤。
如图 1 中所示， 在滤嘴材料 3 的近端 5 提供了接装纸 9 的支撑装置。为此， 一段波 纹纸带 10 封装滤嘴材料近嘴段 3b 的一部分长度并且被设置为使一系列纵向通道 11 得以 形成。波纹纸 10 的最外缘基本上与烟草杆 1 以及滤嘴材料 3a 远端部的外缘相同。
在可选的设置中。 低阻段不再是单个圆形空腔的形式， 而是可以存在多个低阻段。图 2 中示出了这种设置的一个示例， 其中滤嘴材料 3 被成形为提供多个凹槽或通道 28。
如上所述， 在图 2 的滤嘴设置中， 烟雾只能够通过否则将在高阻段和低阻段之间 提供无孔连接的无孔接装纸 30 内的一系列小孔 29 从滤嘴材料 ( 高阻段 ) 到达凹槽 ( 低阻 段 )。节流孔效应在使用者抽吸吸烟制品时对烟雾可以从高阻段到达低阻段的速率加以限 制。
根据可选实施例， 低阻段不在高阻段的外围， 而是由其包围。
图 3 中示出了另一个实施例。根据该实施例， 高阻段是滤嘴材料 12 的柱状分段， 延伸在滤嘴 13 的整个长度上， 并且具有与可抽吸材料杆 14 的直径基本相同的直径。
低阻段是切入滤嘴材料 12 嘴端内的锥形空腔 15。该空腔 15 的长度可以等于滤 嘴 13 总长度的 10-90%。在某些实施例中， 空腔是滤嘴 13 总长度的 20-80%。优选地， 空腔 是滤嘴总长度的 30-70%。更优选地， 空腔是滤嘴总长度的 40-60%。空腔最优选地是滤嘴总 长度的 50%。
锥形空腔的内表面被无孔 （不透气） 涂层 16 覆盖。这可以通过例如将无孔材料例 如已被预先穿有孔的塑料制成的预成形锥体直接插入滤嘴材料末端而实现。
空腔的无孔内衬 16 的特征在于一个或多个穿孔 17 的区域。穿孔 17 的直径优选 地在 0.01mm 到 2mm 之间， 穿孔的直径更优选地在 0.1mm 到 1mm 之间。 在低力度抽吸的条件下， 烟雾被通过滤嘴材料 12( 高阻段 ) 吸入。通过滤嘴材料 12 的部分烟雾利用提供第一通道 I 的滤嘴材料直接到达嘴端， 而部分烟雾则通过空腔 15 由 此提供第二通道 II 的穿孔 17 从滤嘴材料 12 进入锥形空腔 15( 低阻段 ) 内。随着抽吸力 度的增加， 节流孔效应限制能够通过穿孔 17 进入第二通道内的烟雾量， 并且其余的烟雾因 此就通过第一通道被吸入嘴内， 第一通道包括完全由高阻材料 12 构成的路线。结果， 沿第 一通道经过的烟雾比例与第二通道相比会随着抽吸增强而增加， 并且因此整体上由使用者 吸入的烟雾随着抽吸增强要经受更高水平的过滤。
在可选实施例中， 滤嘴嘴端内的空腔 15 不是锥形而是可以基本上是圆柱形， 或者 实际上可以是任意其他合适的形状。
在可选实施例中， 节流孔效应被用于限制烟雾通过从低阻段到达高阻段。
图 4 中示出了另一个实施例， 其中图 1 中示出的滤嘴设置被以纵向颠倒的朝向接 装至可抽吸材料杆。根据这种设置， 滤嘴材料 18 的嘴部远端 ( 高阻段 ) 具有的直径小于可 抽吸材料杆 19 的直径。因此， 在滤嘴材料 18 和接装纸 21 之间存在空腔 20( 低阻段 )。烟 雾因此可以变为从可抽吸材料杆 19 被吸入高阻段 18 或者低阻段 20 内。
滤嘴材料 18 被覆盖有无孔的水松纸 22。在空腔 20 的嘴端设有环形套环 28， 它除 了一系列小穿孔 23 之外都是无孔的。穿孔 23 的直径优选地在 0.01mm 到 2mm 之间， 穿孔的 直径更优选地在 0.1mm 到 1mm 之间。
在低力度抽吸的条件下， 烟雾被吸入低阻段 20 内， 并随后通过环形套环 28 内的穿 孔 23 被吸入高阻段 18 内。
另一方面 , 在高力度抽吸的条件下， 节流孔效应对烟雾能够通过穿孔 23 吸入从低 阻段 20 到达高阻段 18 的烟雾速率加以限制。结果， 烟雾变成从可抽吸材料杆 19 直接被吸 入高阻段 18 内。烟雾因此通过完全由高阻材料构成的路线沿滤嘴通过并进入嘴内。所以， 在高力度抽吸的条件下， 烟雾要经受更高水平的过滤。
在低阻段和可抽吸材料杆物理接触的某些实施例中， 设有无孔隔离层以防止烟雾 直接进入低阻段。 根据这种设置， 烟雾从可抽吸材料杆被吸入高阻段， 并且可以随后通过上 述的小孔进入低阻段内。显而易见地， 这些实施例可以包含烟雾能够由此离开低阻段并且 不受进一步限制进入嘴内的机构。这样的机构可以包括使烟雾进入高阻段的返回入口。
在图 4 示出的实施例中， 提供了围绕空腔 20 支撑接装纸 21 的装置， 包括围绕滤嘴 材料 18 的一部分长度并被被设置为使一系列基本纵向的通道 25 得以形成的波纹纸带 24。 波纹纸 24 的最外缘与可抽吸材料杆 19 的外缘基本相同。
低阻段不必是空腔， 而是可以包括第二滤嘴材料， 其具有比包括高阻段的滤嘴材 料更低的阻力。与低阻段简单地只是空腔的设置方式相比， 烟雾要经受更高水平的总体过 滤。
整个滤嘴可以由无孔的接装纸包装， 接装纸可以设有外缘的穿孔带以允许稀释空 气进入包括高阻段的滤嘴材料内。
现有技术中用于形成穿孔的很多技术都是已知的。例如， 接装纸可以在卷烟加工 之前穿孔 ( 预穿孔 ； PP) 或之后穿孔， 并且穿孔可以通过插针阵列或者利用机载激光 (OML) 系统引入。根据某些实施例， 滤嘴的接装纸和 / 或水松纸内的穿孔是利用 PP 或 OML 技术加 工而成并且因此不会完全刺入包括高阻段的滤嘴材料内。 近来， 已经公开了用于生成深入卷烟滤嘴内的穿孔的 OML 系统 ( 深孔 OML ； DVOML) ( 申请号为 0809865.9 的英国专利 )。
在某些实施例中， 接装纸穿孔包括深孔， 深孔可以由 DVOML 通过可选的适当方法 加工， 并且基本上朝向包括高阻段的滤嘴材料的直径中心延伸。 通过使用深孔， 稀释空气被 吸入滤嘴中心， 并且这样就具有改变从可抽吸材料杆吸入的烟雾流量的效果。例如， 在图 1 示出的优选实施例中， 穿孔 26 由深孔构成， 通过这些孔吸入的空气可以进入靠近滤嘴材料 直径中心的滤嘴材料 3 中。这就会具有将从可抽吸材料杆 1 吸入的烟雾集中到滤嘴材料 3 的直径外缘区域内的效果。与穿孔 26 仅仅刺穿接装纸 9 时的情况相比， 通过穿孔 8 离开滤 嘴材料的烟雾和通风空气的混合物因此就会含有更高比例的烟雾。
但是， 滤嘴不必是通风的， 或者可以通过可选方式通风， 例如通过多孔接装纸和水 松纸的区域通风。
本领域技术人员应该理解本发明中的不同实施例根据所需的通风水平可以更加 适用于不同类型的吸烟制品。例如， 在包括高度通风的低焦油产品中， 为了使效果最大化， 将限制烟雾由此通过的穿孔设置在通风位置的上游 ( 更加靠近可抽吸材料杆 ) 可能是有利 的。
另一方面， 对于较高焦油含量的产品， 其中通风并不是太重要的考量因素， 将限制 烟雾由此通过的穿孔朝向吸烟制品的嘴端设置可能是有利的。
在某些实施例中， 包含高阻段和 / 或低阻段的滤嘴材料包括了类似或不同材料制 成的多个邻接的滤嘴分段。 每一个滤嘴分段都可以由醋酸纤维素、 聚丙烯、 纸或任意其他合 适材料中的一种或其组合构成。 一个或多个滤嘴分段可以可选地或附加地包括碳质材料例 如活性碳， 树脂材料例如安伯来特离子交换树脂或杜利特离子交换树脂， 和 / 或催化材料。
在滤嘴包括多个纵向邻接的滤嘴分段的某些实施例中， 一个或多个滤嘴分段可以 包括环形的滤嘴分段。在此情况下， 环面可以是空腔或者可以由具有较低阻力的滤嘴材料
构成， 因此环面包括了低阻段。
在其他的实施例中， 滤嘴由多个滤嘴分段构成并且使用了一个或多个环形分段， 其中环面包括了高阻段。
在某些实施例中， 滤嘴材料可以通过高温模制、 压印、 卷曲或者任意其他合适的方 法成形。
以上介绍的内容被认为是本发明的优选实施例。但是， 本领域技术人员应该意识 到可以进行修改和变形而并不背离本发明的保护范围。