專利名稱：在煙草制品內(nèi)的表面改性的活性炭的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及活性炭，這種活性炭經(jīng)過處理，降低了煙草制品內(nèi)細(xì)顆粒的存在。
發(fā)明概述在第一個實施方案中，處理活性炭，以降低在煙草制品內(nèi)細(xì)顆粒的形成與存在。改性活性炭的表面，以改進(jìn)活性炭的機(jī)械完整性，并因此降低活性炭形成細(xì)顆粒的傾向。還改性活性炭的表面，以便將已有的細(xì)顆粒附著或固定到活性炭上，降低細(xì)顆粒的存在。可通過在活性炭的外和內(nèi)表面上形成烴化合物層、聚合物層或碳層來改性活性炭的表面。
在另一實施方案中，香煙包括含煙草和濾嘴的煙絲條，其中所述濾嘴包括表面改性的活性炭，所述表面改性的活性炭包括活性炭；在該活性炭表面上的碳細(xì)顆粒；和在活性炭的外表面和內(nèi)表面上的一層，其中該層包括在活性炭上的烴化合物，另一層碳或聚合物，其中若該層是聚合物，則該聚合物為表面改性的活性炭總重量的約9-20wt％。
在另一實施方案中，香煙濾嘴包括具有空腔的濾嘴，其中所述空腔包括在其內(nèi)的表面改性的活性炭，所述表面改性的活性炭包括活性炭；在該活性炭表面上的碳細(xì)顆粒；和在活性炭的內(nèi)表面和外表面上的一層，其中該層包括在活性炭上的烴化合物，另一層碳或聚合物，其中若該層是聚合物，則該聚合物為表面改性的活性炭總重量的約9-20wt％。
在另一實施方案中，制造香煙的方法包括通過提供在其表面上具有碳細(xì)顆粒的活性炭來形成表面改性的活性炭；和在該活性炭的內(nèi)和外表面上形成一層，其中該層包括在活性炭上的烴化合物，碳或聚合物，其中若該層是聚合物，則該聚合物為表面改性的活性炭總重量的約9-20wt％；將表面改性的活性炭摻入到香煙濾嘴內(nèi)；和將香煙濾嘴連接在煙絲條上形成香煙。
在另一實施方案中，通過含表面改性的活性炭的濾嘴抽吸主流煙草煙霧來處理主流煙草煙霧的方法，所述表面改性的活性炭包括活性炭；在該活性炭表面上的碳細(xì)顆粒；和在活性炭的內(nèi)表面和外表面上的一層，其中該層包括在活性炭上的烴化合物，另一層碳或聚合物，其中若該層是聚合物，則該聚合物為表面改性的活性炭總重量的約9-20wt％。
詳細(xì)說明活性炭是描述具有廣泛開發(fā)的內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)的含碳吸附劑一族所使用的通稱。可通過活化無定形(非石墨)碳來生產(chǎn)活性炭，其中可通過碳化前體，例如木材、褐煤、煤、椰子殼、泥煤、瀝青、聚合物、纖維素纖維或聚合物纖維等，形成焦炭，從而生產(chǎn)無定形(非石墨)碳。優(yōu)選地，在惰性氛圍內(nèi)，在高溫，即300-1000℃，優(yōu)選高于600℃下進(jìn)行碳化。在碳化之后，可通過用氧化劑，例如二氧化碳或蒸汽熱處理無定形碳或焦炭，從而進(jìn)行活化。在活化過程中，無定形碳或焦炭中的一些碳與氧化劑反應(yīng)，并在活性炭內(nèi)形成各種尺寸，例如數(shù)量級為數(shù)埃到數(shù)微米的孔。
活性炭可以是石墨、球形、單片、珠粒、粉末或纖維形式。在例舉的實施方案中，活性炭的平均粒度可以是約6目-300目。
活性炭可包括微孔、中孔和大孔分布。術(shù)語“微孔”通常是指孔徑小于或等于約20埃的這種材料，而術(shù)語“中孔”通常是指孔徑為約20-500埃的這種材料。術(shù)語“大孔”是指高于500埃的孔徑。可相對于作為靶標(biāo)且將除去的來自主流煙草煙霧的所選組分來預(yù)選微孔、中孔和大孔的相對量。因此，可以根據(jù)需要對于某一應(yīng)用來調(diào)節(jié)孔徑和孔徑分布。
可將活性炭摻入到煙草制品的一個或更多個位置內(nèi)。優(yōu)選將活性炭置于濾嘴內(nèi)，以降低其與煙草，例如與煙絲條內(nèi)的煙草的相互作用。例如，可將活性炭置于管狀自由流動濾嘴的通路內(nèi)，自由流動的濾嘴內(nèi)，與纖維材料混合，和/或置于空隙空間內(nèi)。
高度活化的活性炭在本質(zhì)上是多塵的，這是由于由苛刻的碳化和活化處理得到的固有孔結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的。粒度小于10微米的碳的細(xì)顆粒或者“粉塵”常常是在碳化和活化工藝之一或者二者期間產(chǎn)生的，這是由于這兩種方法對于活性炭的機(jī)械完整性苛刻。而且，在其中碳粒加入到香煙濾嘴的空腔內(nèi)的香煙制造過程中，機(jī)械處理碳粒可導(dǎo)致額外的細(xì)顆粒生成。
在吸煙過程中，希望避免這種細(xì)顆粒夾帶在通過香煙抽吸的煙霧流內(nèi)。
常規(guī)的方法是通過在攪拌下用水洗滌活性炭來除去這些細(xì)顆粒。然而，可在洗滌之后形成額外的細(xì)顆粒，這是由于活性炭稍微發(fā)脆的性質(zhì)導(dǎo)致的。
取決于前體的來源和活化處理，活性炭中細(xì)顆粒的量和機(jī)械強(qiáng)度可以變化。例如，由較低密度的前體，例如椰子殼形成的活性炭與由較高密度的前體，例如瀝青形成的活性炭相比，往往具有較低的密度和較低的機(jī)械強(qiáng)度。然而，加工瀝青往往更加昂貴，且某些形式，例如顆粒是不可能獲得的。因此，不那么昂貴的活性炭可能具有較低的機(jī)械強(qiáng)度，并因此也可能導(dǎo)致的細(xì)顆粒量增大。
另外，在活化工藝之后，也可能生成細(xì)顆粒，這是由于以上提及的活性炭稍微發(fā)脆的性質(zhì)導(dǎo)致的。例如，當(dāng)在煙草制品內(nèi)提供活性炭時，在活性炭的包裝、運輸和/或其它加工過程中，因在活性炭顆粒之間的磨損、磨耗和活性炭的壓實，可在煙草制品內(nèi)形成細(xì)顆粒。因此，此處提供的實施方案增加活性炭的機(jī)械強(qiáng)度并反過來降低所存在的細(xì)顆粒量。
此處所使用的“表面改性的活性炭”包括用上面一層機(jī)械增強(qiáng)的活性炭，或者經(jīng)表面改性的活性炭，即在其上成層，然后處理該層將該層轉(zhuǎn)化成較高強(qiáng)度的表面改性劑。
優(yōu)選的實施方案包括通過形成表面改性的活性炭來降低在煙草制品內(nèi)細(xì)顆粒的存在與產(chǎn)生，從而降低細(xì)顆粒的方法。通過形成表面改性的活性炭，該活性炭可具有增加的機(jī)械強(qiáng)度抗破碎并減少細(xì)顆粒的形成。另外，通過使用表面改性的活性炭，可在表面改性的活性炭的表面上固定所存在的任何細(xì)顆粒，于是降低在煙草制品內(nèi)因細(xì)顆粒導(dǎo)致的污染。
此處所使用的術(shù)語“烴化合物”擬包括較低分子量的烴，而術(shù)語“聚合物”擬包括較高分子量的烴，以及其它聚合物組合物。例如，例舉的烴化合物包括石蠟、烷屬烴等等，而例舉的聚合物包括聚丙烯、膠質(zhì)等等。
正如所提供的，可通過在活性炭上形成一層烴化合物，例如石蠟層來表面改性活性炭，其中烴化合物可粘附到活性炭的外和內(nèi)表面上。通過這種粘附，烴化合物可通過增加活性炭的機(jī)械完整性來增強(qiáng)活性炭，以及通過在該層內(nèi)涂布細(xì)顆粒來固定細(xì)顆粒。
或者，可通過在活性炭上形成聚合物層，例如聚丙烯或膠質(zhì)層，從而表面改性活性炭，其中該聚合物類似于石蠟可粘附到活性炭的外和內(nèi)表面上。再者，通過這種粘附，聚合物可通過增加活性炭的機(jī)械強(qiáng)度來增強(qiáng)活性炭，以及通過在該層內(nèi)涂布細(xì)顆粒來固定細(xì)顆粒。
或者，作為另一替代方案，可通過在活性炭的外和內(nèi)表面上提供芳族化合物，例如瀝青，之后熱處理該芳族化合物和活性炭，在活性炭上形成碳層，從而形成表面改性的活性炭。通過在活性炭的多孔框架上形成這一碳層，一些空隙可被填充，于是改變活性炭的孔徑分布。此外，添加碳層便于增加活性炭的密度，這反過來可引起活性炭的強(qiáng)度增加。另外，添加碳層便于通過碳層來固定細(xì)顆粒。最后，可使用密度比形成活性炭所使用的前體材料高的前體材料來形成該碳層。通過提供例如形成碳層用的瀝青前體同時提供用于活性炭的椰子殼前體，可形成碳涂布的活性炭，所述碳涂布的活性炭具有來自于瀝青前體碳層的增加的機(jī)械強(qiáng)度和通過提供不那么昂貴的椰子殼前體活性炭基礎(chǔ)材料導(dǎo)致的降低的成本。
如上所述，表面改性的活性炭改進(jìn)了活性炭的機(jī)械強(qiáng)度并降低活性炭中的細(xì)顆粒量。理想的是，可利用表面改性來降低活性炭的破碎和降低在煙草制品的儲存過程中可能在煙草制品內(nèi)變得松散的活性炭的破碎部分的含量。
若使用烴化合物表面改性活性炭，則可在活性炭的內(nèi)和外表面上形成烴化合物。這通過首先熔融或在溶劑或溶劑混合物內(nèi)溶解烴化合物形成液體溶液，優(yōu)選均勻的液體溶液來進(jìn)行。接下來，可將活性炭懸浮在液體溶液內(nèi)，在活性炭內(nèi)灌入烴化合物，于是用烴化合物覆蓋活性炭的內(nèi)和外表面。接下來，可通過蒸發(fā)或者從活性炭中提取溶劑，從而除去溶劑，在活性炭的內(nèi)和外表面上形成烴化合物層，優(yōu)選薄的均勻厚度的層。
通過在活性炭上形成烴化合物層，可將在活性炭的內(nèi)或外表面上已有的細(xì)顆粒捕獲在烴化合物層內(nèi)，或者可通過該層覆蓋或者固定在活性炭的內(nèi)或外表面上，于是降低自由細(xì)顆粒的數(shù)目。另外，在活性炭上的烴化合物層可增加活性炭的機(jī)械完整性，以便若對層狀活性炭進(jìn)行振動或者其它機(jī)械擾動，形成和/或排放較少的細(xì)顆粒，這反過來可降低細(xì)顆粒的含量。換句話說，例如可在活性炭上形成粘稠的石蠟層，其中該粘稠的石蠟層同時粘附到活性炭和細(xì)顆粒上，且該粘稠的石蠟層還因其粘度導(dǎo)致增加活性炭的機(jī)械強(qiáng)度。
優(yōu)選地，烴化合物要么非極性要么極性弱，以將烴化合物層和常常極性較弱的活性炭之間的表面張力降為最低。通過使用非極性或者弱極性的烴化合物，可基于極性實現(xiàn)改進(jìn)的層均勻度。另外，烴化合物的非極性或弱極性可改變活性炭的選擇性，以靶向非極性或弱極性的煙霧成分。
烴化合物優(yōu)選是在約1個大氣壓下，沸點高于約150℃且在環(huán)境條件下蒸汽壓低的低揮發(fā)性的材料，以確保在活性炭上烴化合物的穩(wěn)定性。因此，可提供在其內(nèi)具有烴化合物涂布的活性炭的香煙在抽吸過程中不汽化的烴化合物。涂布活性炭可使用的烴化合物的實例包括，但不限于石蠟、直鏈或支鏈烷屬烴，或聚合物烴，其中可以以固體或液體形式提供烴化合物。然而，優(yōu)選地，這種烴化合物在活性炭上具有高的粘度以防止遷移。溶劑的實例包括，但不限于有機(jī)溶劑，例如醚、丙酮、MEK(甲乙酮)、己烷、甲苯和二甲苯。
作為烴化合物的替代物，如上所述也可使用聚合物涂布活性炭。若使用聚合物表面改性活性炭，則可在活性炭的內(nèi)和外表面上形成聚合物。這優(yōu)選首先熔融或在溶劑或溶劑混合物內(nèi)溶解聚合物，形成液體溶液，優(yōu)選均勻的液體溶液來進(jìn)行。接下來，可通過允許液體溶液浸入活性炭內(nèi)，于是將聚合物灌入到活性炭內(nèi)，從而將聚合物裝載在活性炭內(nèi)。然后灌入的聚合物在活性炭的內(nèi)和外表面上形成聚合物層，優(yōu)選薄的均勻厚度的層。例如，可通過液體溶液初始潤濕灌入，通過使液體溶液流過活性炭的床，或者在液體溶液內(nèi)浸泡碳，然后除去過量的溶液，從而層覆活性炭。接下來，可進(jìn)行分步熱處理，釋放溶劑，并在沒有負(fù)面影響活性炭的內(nèi)部多孔結(jié)構(gòu)的情況下，打開活性炭的多孔結(jié)構(gòu)。例如，可使用溫度范圍為100-300℃的分步熱處理釋放溶劑，例如己烷。
優(yōu)選地，在活性炭上涂布的聚合物量為全部聚合物涂布的活性炭重量的約9-20wt％，以便提供機(jī)械強(qiáng)度，同時仍提供空隙的可接近性，并因此提供活性炭的煙霧吸附性能。或者，優(yōu)選提供約10-18％，11-17wt％，12-16wt％，10-12wt％，12-14wt％，14-16wt％，16-18wt％或18-20wt％的聚合物，以平衡活性炭的機(jī)械強(qiáng)度與活性炭的吸附性能。
除了以上提及的優(yōu)勢以外，使用聚合物層的另一優(yōu)勢是聚合物層可擁有電荷，電荷在電力下，例如靜電力下能捕獲細(xì)顆粒。
另外，可以微調(diào)聚合物層的滲透性，從而允許通過層狀活性炭對目標(biāo)成分選擇吸附。例如，在香煙濾嘴內(nèi)含聚合物層的活性炭可包括允許活性炭選擇吸附當(dāng)抽吸香煙時香煙煙霧中的一氧化碳或其它特定的氣體成分而特異選擇的聚合物。
例舉的聚合物是無毒的且優(yōu)選可生物降解和/或煙霧可滲透，以便香煙煙霧可滲透該聚合物接近活性炭。另外，優(yōu)選的是，由食品與藥品管理局(FDA)批準(zhǔn)例舉的聚合物，且它具有延長的貨架期。這種聚合物的實例包括，但不限于合成聚合物，例如聚丙烯、聚乙烯、硅氧烷聚合物、聚(環(huán)氧乙烷)、聚(乙二醇)、聚(丙烯酸)、聚(乙酸乙烯酯)、聚(乙烯醇)、各種嵌段聚(環(huán)氧乙烷)-聚(環(huán)氧丙烷)共聚物，其它共聚物或嵌段共聚物，或其衍生物和/或天然聚合物，例如果膠、藻酸鹽或淀粉。
例舉的溶劑或助溶劑優(yōu)選具有相對低的沸點，且可溶劑化以上列舉的例舉聚合物，例如例舉的溶劑包括，但不限于水、醇類，例如甲醇或乙醇，或己烷。
若使用來自芳族化合物的碳層而不是烴化合物或聚合物來表面改性活性炭，則可在活性炭的內(nèi)和外表面上形成芳族化合物。這首先通過熔融或者在溶劑或溶劑混合物內(nèi)溶解芳族化合物，形成液體溶液，優(yōu)選均勻的液體溶液來進(jìn)行。接下來，可將活性炭懸浮在液體溶液內(nèi)，允許芳族化合物灌入活性炭，于是覆蓋活性炭的表面。接下來可通過過濾除去溶劑，然后蒸發(fā)或者提取殘留的溶劑。
在除去溶劑之后，可根據(jù)預(yù)定的加熱方案來穩(wěn)定層狀活性炭，以便在碳化之前，芳族化合物可轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的不熔的形式。接下來，可通過在惰性氛圍內(nèi)熱處理在活性炭上的穩(wěn)定的不熔形式的芳族化合物，從而碳化穩(wěn)定的不熔形式的芳族化合物。通過碳化穩(wěn)定的不熔形式的芳族化合物，于是可在活性炭的表面上形成新的碳層。
優(yōu)選地，在活性炭上的碳層本身沒有活化，因為該碳層的活化可引起至少部分碳層的損失和它的機(jī)械強(qiáng)度的下降。因此，盡管可進(jìn)行碳層的活化，但由于可能的損失問題導(dǎo)致不優(yōu)選這種活化。
可使用的芳族化合物的實例包括，但不限于石油瀝青、煤焦油瀝青和松焦油瀝青、其它天然或合成芳族化合物，及其混合物。優(yōu)選這些芳族化合物，因為它們具有高的密度，這反過來導(dǎo)致與通過碳化較低密度的含碳前體可實現(xiàn)的機(jī)械強(qiáng)度相比，在碳化之后具有較高機(jī)械強(qiáng)度的碳。因此，通過在較低密度前體的活性炭上涂布并碳化瀝青前體，可在較低成本、較低密度的前體活性炭上提供碳化瀝青的較高機(jī)械強(qiáng)度。
熔融或者溶解芳族化合物可使用的溶劑的實例可包括，但不限于，N-甲基-2-吡啶酮(NMP)、喹啉、三氯苯、甲苯、二甲苯、溶解芳族化合物及其混合物所使用的其它溶劑。
C.香煙制品優(yōu)選在香煙制品，具體地香煙制品的濾嘴部分內(nèi)使用表面改性的活性炭。此處可以想象到的香煙制品包括香煙，例如傳統(tǒng)和非傳統(tǒng)的香煙、雪茄和其它吸煙器件。非傳統(tǒng)的香煙包括例如用于電吸煙體系的香煙。正如在共同受讓的美國專利Nos.6026820、5988176、5915387、5692526、5692525、5666976和5499636中所述，其公開內(nèi)容在此通過參考全文引入。
香煙典型地含有兩部分，常常稱為煙草或者煙絲條的含煙草部分，和濾嘴部分(它可被稱為過濾嘴)。過濾嘴的紙張與煙絲條的末端部分交疊，以保持濾嘴和煙絲條在一起。
煙絲條，或含有煙草的香煙元件，典型地包括煙草包裝紙，在所述包裝紙內(nèi)用保持紙張接縫在一起的粘合劑包裹煙草碎片。
當(dāng)煙絲條點燃或者加熱以供吸煙時，從煙絲條的濾嘴末端的點燃或加熱的下游端和進(jìn)一步在濾嘴的下游處抽吸主流煙草煙霧。
術(shù)語“主流煙霧”包括向下穿過煙草制品，例如煙絲條并從末端，例如通過濾嘴末端放出的氣體和/或氣溶膠的混合物，即在香煙的抽煙過程中從香煙的嘴部末端放出或抽吸的煙霧量。主流煙霧含有通過香煙的加熱區(qū)域和通過包裝紙抽吸的空氣。
香煙(或煙草制品)的“吸煙”通常牽涉點燃香煙的一端并通過香煙的嘴端抽吸下游煙霧，同時在其內(nèi)包含的煙草進(jìn)行燃燒反應(yīng)或加熱。然而，也可通過其它方式來抽吸香煙。例如可通過使用電加熱器加熱香煙來抽吸香煙，正例如在共同受讓的美國專利No s.6053176、5934289、5591368或5322075中所述，其中每一篇在此通過參考全文引入。
可使用的煙草材料的合適類型的實例包括，但不限于煙熏煙草、白萊煙、馬里蘭煙、東方煙草、珍稀煙草、特制煙草、再生煙草、其共混物和類似物。可以以任何形式提供煙草材料，其中包括，但不限于煙草葉片、加工煙草材料，例如體積膨脹或者疏松煙草、加工煙草莖，例如切割輥壓或者切割-疏松莖、再生煙草材料，其共混物和類似物。也可使用煙草替代物。
在香煙制造中，煙草通常為短切填料形式，即切割成寬度范圍為約1/10英寸-約1/20英寸或者甚至約1/40英寸的碎片或者繩股形式。繩股的長度范圍為約0.25英寸-約3.0英寸。香煙可進(jìn)一步包括一種或更多種如上所述的香料，或者其它添加劑(例如，燃燒添加劑、燃燒改性劑、著色劑、粘合劑等等)。
濾嘴中的過濾材料可以是在煙草煙霧濾嘴元件中使用的任何各種纖維材料。典型的材料包括乙酸纖維素、聚丙烯或紙張。優(yōu)選過濾材料是乙酸纖維素。
可使用各種香煙濾嘴結(jié)構(gòu)，其中可使用的例舉的濾嘴結(jié)構(gòu)包括，但不限于，單濾嘴、二元濾嘴、三元濾嘴、單或多腔室濾嘴、凹進(jìn)濾嘴、自由流動的濾嘴，其結(jié)合物和類似物。
單濾嘴典型地含有乙酸纖維素粗纖維或纖維素紙張材料。純的單纖維素濾嘴或者紙張濾嘴提供良好的焦油和尼古丁保留率，且可高度降解。二元濾嘴典型地包括乙酸纖維素嘴端和純的纖維素或乙酸纖維素部分。可調(diào)節(jié)在二元濾嘴內(nèi)該部分的長度和壓降，以提供最佳的吸附，同時維持可接受的抗抽性。三元濾嘴可包括嘴部和吸煙材料或者香煙側(cè)部分，和含紙張的中間部分。空腔濾嘴包括通過至少一個空腔隔開的兩個部分，例如，乙酸纖維素-乙酸纖維素，乙酸纖維素-紙張，或者紙張-紙張。隱藏式濾嘴包括在嘴側(cè)上的開放空腔。
優(yōu)選地，如上所述在香煙制品的濾嘴內(nèi)提供表面改性的活性炭。濾嘴也可抽空，和/或可除了包括表面改性的活性炭以外，還包括適合于在香煙制品的濾嘴內(nèi)使用的其它吸附劑、催化劑或其它添加劑。
對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，前述的變化和改性是顯而易見的。這種變化和改性被視為在所附權(quán)利要求的權(quán)限和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種香煙，它包括煙草條，包括煙草和濾嘴，其中所述濾嘴包括表面改性的活性炭，所述表面改性的活性炭包含活性炭；在該活性炭表面上的碳細(xì)顆粒；和在活性炭的表面上的一層，其中該層包括在活性炭上的烴化合物，另一層碳或聚合物，其中若該層是聚合物，則該聚合物為表面改性的活性炭總重量的約9-20wt％。
2.權(quán)利要求1的香煙，其中烴化合物包括非極性、弱極性烴化合物、石蠟、直鏈或支鏈的烷屬烴或聚合物烴，其中另一層碳包括非活性炭，所述非活性炭至少部分填充在表面改性的活性炭內(nèi)的空隙，或者其中聚合物以表面改性的活性炭的總重量的10-18wt％或11-17wt％的用量存在。
3.權(quán)利要求1的香煙，其中該層包括另一層碳，其中另一層碳具有不同于活性炭的密度并改性活性炭的孔徑分布。
4.權(quán)利要求1的香煙，其中該層包括另一層碳，其中另一層碳具有比活性炭高的密度。
5.權(quán)利要求1的香煙，其中該層包括聚合物，其中該聚合物包括無毒、可生物降解和/或可滲透的聚合物。
6.權(quán)利要求1的香煙，其中該層包括聚合物，其中該聚合物包括聚丙烯、聚乙烯、硅氧烷聚合物、聚(環(huán)氧乙烷)、聚(乙二醇)、聚(丙烯酸)、聚(乙酸乙烯酯)、聚(乙烯醇)、果膠、藻酸鹽、淀粉或嵌段聚(環(huán)氧乙烷)-聚(環(huán)氧丙烷)共聚物或其衍生物。
7.權(quán)利要求1的香煙，其中活性炭包括活性炭的顆粒、球、單片、珠粒、粉末或纖維。
8.權(quán)利要求1的香煙，其中該層在層本體內(nèi)捕獲碳細(xì)顆粒，固定碳細(xì)顆粒到該層或者活性炭的表面上，或者增加表面改性的活性炭的機(jī)械強(qiáng)度到比不具有該層的活性炭大的機(jī)械強(qiáng)度。
9.權(quán)利要求1的香煙，其中該層的厚度足以至少部分覆蓋活性炭和碳細(xì)顆粒。
10.權(quán)利要求1的香煙，其中吸煙時，該層有效地吸收目標(biāo)氣體相成分。
11.權(quán)利要求1的香煙，其中該層荷電，以便用比吸煙時形成的煙霧流力更大的力，在該層的表面上附著碳細(xì)顆粒。
12.權(quán)利要求1的香煙，其中表面改性的活性炭位于濾嘴的空腔內(nèi)。
13.權(quán)利要求1的香煙，其中碳細(xì)顆粒的直徑小于10微米。
14.一種香煙濾嘴，它包括具有空腔的濾嘴，其中所述空腔包括其中表面改性的活性炭，所述表面改性的活性炭包括活性炭；在該活性炭表面上的碳細(xì)顆粒；和在活性炭表面上的一層，其中該層包括烴化合物，另一層碳或聚合物，其中若該層是聚合物，則該聚合物為表面改性的活性炭總重量的約9-20wt％。
15.權(quán)利要求14的香煙濾嘴，其中烴化合物包括非極性或弱極性烴化合物、石蠟、直鏈或支鏈的烷屬烴或聚合物烴，其中另一層碳包括非活性炭，所述非活性炭至少部分填充在表面改性的活性炭內(nèi)的空隙，或者其中聚合物以表面改性的活性炭的總重量的10-18wt％或11-17wt％的用量存在。
16.權(quán)利要求14的香煙濾嘴，其中該層包括另一層碳，其中另一層碳具有比活性炭高的密度并改性活性炭的孔徑分布。
17.權(quán)利要求14的香煙濾嘴，其中該層包括聚合物，其中該聚合物包括無毒的可生物降解和/或可滲透的聚合物。
18.權(quán)利要求14的香煙濾嘴，其中該層包括聚合物，其中該聚合物包括聚丙烯、聚乙烯、硅氧烷聚合物、聚(環(huán)氧乙烷)、聚(乙二醇)、聚(丙烯酸)、聚(乙酸乙烯酯)、聚(乙烯醇)、果膠、藻酸鹽、淀粉或嵌段聚(環(huán)氧乙烷)-聚(環(huán)氧丙烷)共聚物或其衍生物。
19.權(quán)利要求14的香煙濾嘴，其中活性炭包括活性炭的顆粒、球、片、珠粒、粉末或纖維。
20.權(quán)利要求14的香煙濾嘴，其中該層在層本體內(nèi)捕獲碳細(xì)顆粒，固定碳細(xì)顆粒到該層或者活性炭的表面上，或者增加表面改性的活性炭的機(jī)械強(qiáng)度到比不具有該層的活性炭大的機(jī)械強(qiáng)度。
21.權(quán)利要求14的香煙濾嘴，其中該層的厚度足以至少部分覆蓋活性炭和碳細(xì)顆粒。
22.一種制造香煙的方法，該方法包括通過提供在其表面上具有碳細(xì)顆粒的活性炭，形成表面改性的活性炭；和在該活性炭的表面上形成一層，其中該層包括在活性炭上的烴化合物，碳或聚合物，其中若該層是聚合物，則該聚合物為表面改性的活性炭總重量的約9-20wt％；將表面改性的活性炭摻入到香煙濾嘴內(nèi)；和將香煙濾嘴附著在煙絲條上，形成香煙。
23.權(quán)利要求22的方法，其中在活性炭的表面上形成層包括熔融或者在溶劑或溶劑混合物內(nèi)溶解某一層，形成液體溶液；在該液體溶液內(nèi)懸浮活性炭，將該層化合物灌入到活性炭內(nèi)；和除去溶劑或溶劑混合物。
24.權(quán)利要求23的方法，其中熔融或者在溶劑或溶劑混合物內(nèi)溶解包括在溶劑或溶劑混合物內(nèi)混合或溶解石油瀝青、煤焦油瀝青、松焦油瀝青或合成芳族聚合物。
25.權(quán)利要求23的方法，其中在溶劑或溶劑混合物內(nèi)混合或溶解層化合物包括在1-甲基-2-吡啶酮(NMP)、喹啉、三氯苯、甲苯、二甲苯或其混合物內(nèi)混合或溶解芳族化合物。
26.權(quán)利要求23的方法，其中在溶劑或溶劑混合物內(nèi)混合或溶解層化合物包括在溶劑或溶劑混合物內(nèi)混合或溶解在約1atm下沸點高于約150℃且在環(huán)境條件下蒸汽壓低的低揮發(fā)性、非極性或弱極性的有機(jī)化合物或者有機(jī)化合物的混合物。
27.權(quán)利要求23的方法，其中在溶劑或溶劑混合物內(nèi)混合或溶解層化合物包括在溶劑或溶劑混合物內(nèi)混合或溶解石蠟、支鏈或直鏈烷屬烴、聚合物烴或其混合物。
28.權(quán)利要求23的方法，其中在溶劑或溶劑混合物內(nèi)混合或溶解層化合物包括在溶劑或溶劑混合物內(nèi)混合或溶解無毒和可生物降解和/或可滲透的聚合物。
29.權(quán)利要求23的方法，其中在溶劑或溶劑混合物內(nèi)混合或溶解層化合物包括在溶劑或溶劑混合物內(nèi)混合或溶解聚丙烯、聚乙烯、硅氧烷聚合物、聚(環(huán)氧乙烷)、聚(乙二醇)、聚(丙烯酸)、聚(乙酸乙烯酯)、聚(乙烯醇)、果膠、藻酸鹽、淀粉、聚(環(huán)氧乙烷)-聚(環(huán)氧丙烷)共聚物或其衍生物。
30.權(quán)利要求23的方法，其中在溶劑或溶劑混合物內(nèi)混合或溶解層化合物包括在水、醇、己烷或其混合物內(nèi)混合或溶解聚合物化合物。
31.權(quán)利要求23的方法，其中在液體溶液內(nèi)懸浮活性炭將該層化合物灌入到活性炭內(nèi)包括在液體溶液內(nèi)懸浮活性炭的顆粒、球、片、珠粒、粉末或纖維，將層化合物灌入到活性炭的顆粒、球、片、珠粒、粉末或纖維內(nèi)。
32.權(quán)利要求23的方法，其中在液體溶液內(nèi)懸浮活性炭將該層化合物灌入到活性炭內(nèi)包括在液體溶液內(nèi)懸浮活性炭和碳細(xì)顆粒，將該層化合物灌入到活性炭內(nèi)，其中該層化合物將碳細(xì)顆粒捕獲在層化合物內(nèi)。
33.權(quán)利要求23的方法，其中在液體溶液內(nèi)懸浮活性炭將該層化合物灌入到活性炭內(nèi)包括在液體溶液內(nèi)懸浮直徑小于10微米的活性炭和碳細(xì)顆粒，將該層化合物灌入到活性炭內(nèi)并在活性炭表面上固定碳細(xì)顆粒。
34.權(quán)利要求23的方法，其中形成層的步驟進(jìn)一步包括在除去溶劑或溶劑混合物之后，通過加熱層化合物，碳化該層化合物，其中碳化該層化合物形成密度不同于活性炭的碳層。
35.權(quán)利要求34的方法，其中通過加熱層化合物來碳化層化合物包括在溫度介于約300℃至1000℃的環(huán)境內(nèi)加熱該層化合物。
36.權(quán)利要求23的方法，其中在液體溶液內(nèi)懸浮活性炭將該層化合物灌入到活性炭內(nèi)包括初始潤濕灌入層化合物到活性炭內(nèi)，通過活性炭的床漂洗該層化合物，或者在該層化合物內(nèi)浸泡活性炭。
37.處理主流煙草煙霧的方法，該方法包括從香煙制品中抽吸煙霧，其中煙霧穿過含表面改性的活性炭的濾嘴，所述表面改性的活性炭包括活性炭；和在該活性炭的內(nèi)表面和外表面上的層，其中該層包括在活性炭上的烴化合物，另一層碳或聚合物，其中若該層是聚合物，則該聚合物為表面改性的活性炭總重量的約9-20wt％。
38.權(quán)利要求37的方法，其中采用該層以降低在當(dāng)煙霧穿過含表面改性的活性炭的濾嘴時，被抽吸的香煙制品內(nèi)的自由的碳細(xì)顆粒。
全文摘要
提供表面改性的活性炭，以降低活性炭中的自由的碳細(xì)顆粒量。通過用一層來表面改性活性炭，該活性炭可具有增加的機(jī)械強(qiáng)度且在活性炭當(dāng)中的碳細(xì)顆粒可固定到該層上。因此，該層便于降低活性炭當(dāng)中自由的碳細(xì)顆粒的含量。可在香煙制品內(nèi)使用表面改性的活性炭，以便于吸附在香煙制品和所產(chǎn)生的煙霧內(nèi)具有降低的自由碳細(xì)顆粒的活性炭。
文檔編號C01B31/08GK101094598SQ200580045295
公開日2007年12月26日 申請日期2005年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月30日
發(fā)明者欒兆華, J·A·弗尼爾, P·J·利波維茨, M·哈亞萊戈爾, 莊樹忠, J·B·佩因三世 申請人:菲利普莫里斯生產(chǎn)公司