RU2345684C2

RU2345684C2 - Cigarette item

Info

Publication number: RU2345684C2
Application number: RU2006145165/12A
Authority: RU
Inventors: Михаил Михайлович Пелехатый (RU); Михаил Михайлович Пелехатый; Андрей Александрович Волков (RU); Андрей Александрович Волков
Original assignee: Михаил Михайлович Пелехатый; Андрей Александрович Волков
Priority date: 2006-12-19
Filing date: 2006-12-19
Publication date: 2009-02-10
Also published as: RU2006145165A

Abstract

FIELD: tobacco goods.

SUBSTANCE: metal nanoparticles containing silver are applied with the help of magnetron sputtering onto filtering material of cigarette item filter. Metal particles size does not exceed 0.1 mcm, and silver content in these particles makes from 80% to 99.999%, iron content makes from 0.001% to 20%, aluminium content makes from 0.001% to 20%, copper content makes from 0.001% to 20%. Filtering material may additionally contain sorbate.

EFFECT: higher efficiency of aerosols and small dust particles filtration, extension of cigarette shelf life.

12 cl, 1 dwg, 2 ex

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY

Изобретение относится к сигаретным изделиям с пониженной токсикацией пользователя за счет содержания на фильтрующем материале фильтра наночастиц, содержащих серебро, нанесенных с помощью магнетронного напыления. Термин «сигаретное изделие» относится не только к традиционным сигаретам, но и к любым формам курительных изделий, имеющих фильтрующий материал.The invention relates to cigarette products with reduced toxicity of the user due to the content on the filter material of the filter nanoparticles containing silver, deposited by magnetron sputtering. The term "cigarette product" refers not only to traditional cigarettes, but also to any form of smoking articles having filter material.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND

В настоящее время актуальной проблемой является уменьшение токсического влияния сигаретного дыма на курящего человека. Одним из направлений решения данной задачи является использование состава сигаретной бумаги с сокращением побочного дыма. Для этого используют капсулы из серебра, содержащие воду (RU 50767), катализатор из оксида металла, в т.ч. и из серебра, для хранения и отдачи кислорода (RU 2248172).Currently, an urgent problem is to reduce the toxic effects of cigarette smoke on smokers. One of the ways to solve this problem is to use the composition of cigarette paper with reducing side smoke. For this, silver capsules containing water (RU 50767), a metal oxide catalyst, including and from silver, for storage and return of oxygen (RU 2248172).

Наиболее близким техническим решением к предложенному является сигарета, содержащая катализатор в виде наночастиц, содержащий оксид металла в сочетании с серебром, для конверсии углеродных газов, находящийся в сечении сигареты и в материале фильтра сигареты (WO 2005/122805 A3).The closest technical solution to the proposed one is a cigarette containing a catalyst in the form of nanoparticles containing metal oxide in combination with silver for the conversion of carbon gases located in the section of the cigarette and in the filter material of the cigarette (WO 2005/122805 A3).

Существенными отличительными признаками известного технического решения от предлагаемого является размер частиц серебра, который составляет в известном техническом решении от 1 мк до 50 мк, а также компонентный состав наночастиц.Salient features of the known technical solution from the proposed is the particle size of silver, which is in the known technical solution from 1 micron to 50 micron, as well as the component composition of the nanoparticles.

Недостатками данного решения является недостаточная эффективность снижения выделения побочного дыма, что недостаточно снижает токсическое воздействие канцерогенных газов на курящего человека.The disadvantages of this solution is the lack of effectiveness in reducing the generation of sidestream smoke, which does not sufficiently reduce the toxic effects of carcinogenic gases on smokers.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

Предлагаемое техническое решение позволяет устранить указанные недостатки. Технический результат заключается в повышении эффективности фильтрации аэрозолей и мелких пылевых частиц, в частности углерода, имеющих размеры менее 0,1 мкм, и представляет наибольшую опасность для организма курильщика. Мелкие пылевые и аэрозольные частицы задерживаются наночастицами композиции, содержащей серебро, образуя при этом целые цепочки частиц примерно одинакового размера. При этом антисептические свойства серебра позволяют увеличить срок хранения сигареты.The proposed technical solution allows to eliminate these disadvantages. The technical result consists in increasing the filtration efficiency of aerosols and fine dust particles, in particular carbon, having sizes less than 0.1 microns, and represents the greatest danger to the smoker's body. Fine dust and aerosol particles are retained by the nanoparticles of the composition containing silver, while forming whole chains of particles of approximately the same size. At the same time, the antiseptic properties of silver can increase the shelf life of a cigarette.

Повышение эффективности снижения токсического влияния канцерогенных газов, получающихся при сгорании смолистых веществ, достигается путем изготовления сигаретного изделия, содержащего фильтр из бумажной или пластиковой оболочки, который включает фильтрующий материал, причем на поверхность фильтрующего материала нанесены наночастицы металла с помощью магнетронного напыления, при этом размеры металлических частиц не более 0,1 мкм, а содержание серебра в этих частицах от 80% до 99,999%, содержание железа от 0,001 до 20%, содержание алюминия от 0,001 до 20%, содержание меди от 0,001 до 20%.Improving the effectiveness of reducing the toxic effects of carcinogenic gases resulting from the combustion of tarry substances is achieved by manufacturing a cigarette product containing a filter from a paper or plastic shell, which includes filter material, and metal nanoparticles are deposited on the surface of the filter material using magnetron sputtering, while the dimensions of metal particles not more than 0.1 microns, and the silver content in these particles from 80% to 99.999%, the iron content from 0.001 to 20%, the aluminum content from 0.00 1 to 20%, copper content from 0.001 to 20%.

Фильтрующий материал, как правило, содержит тканое или нетканое полотно синтетического или натурального происхождения и/или свернутую бумагу. При этом фильтрующий материал может быть многослойным и выполнен в форме нитеобразных материалов, пластинок, лент или нетканых материалов.The filter material typically contains a woven or non-woven fabric of synthetic or natural origin and / or folded paper. In this case, the filter material can be multilayer and made in the form of filamentary materials, plates, tapes or non-woven materials.

Фильтрующий материал может быть выполнен в форме нитеобразных материалов, пластинок, лент или нетканых материалов.The filter material may be in the form of filamentary materials, plates, tapes or non-woven materials.

Бумажная оболочка фильтра может быть выполнена из фильтрующего материала.The paper cover of the filter may be made of filter material.

Фильтрующий материал имеет пористость, достаточную для поддержания необходимой скорости прохождения газов через отделение фильтра. При этом пористость может быть не менее 100 единиц Кореста и не более 15000 единиц Кореста.The filter material has a porosity sufficient to maintain the necessary gas passage through the filter compartment. Moreover, the porosity can be at least 100 units of Korest and not more than 15,000 units of Korest.

Фильтр помимо фильтрующего материала может дополнительно содержать сорбент. В качестве сорбента может быть выбран гидрофобный сорбент для избирательного сорбирования неводных компонентов сигаретного дыма либо из группы пористых оксидов металла, например оксидов переходных металлов: оксидов железа, меди, серебра, марганца, титана, циркония, ванадия и т.д., либо выбран из группы цеолитов силикатных цеолитов, Х-, Y- и L-цеолитов, бета-цеолитов, морденитовых цеолитов, ZSM-цеолитов и/или их смесей.In addition to the filter material, the filter may further comprise a sorbent. As a sorbent, a hydrophobic sorbent can be selected for the selective sorption of non-aqueous components of cigarette smoke either from the group of porous metal oxides, for example, transition metal oxides: iron, copper, silver, manganese, titanium, zirconium, vanadium oxides, etc., or selected from groups of zeolites of silicate zeolites, X-, Y- and L-zeolites, beta zeolites, mordenite zeolites, ZSM zeolites and / or mixtures thereof.

Относительное содержание сорбента может составлять от 20 до 30% по весу фильтра.The relative content of the sorbent may be from 20 to 30% by weight of the filter.

Композиция из наночастиц может быть нанесена в виде покрытия на одну или обе стороны фильтрующей бумаги. В случае выполнения фильтровальной бумаги из друх- и более слоев наночастицы могут находиться между слоями как наполнитель. Причем процентное содержание наночастиц может быть различным.The nanoparticle composition may be coated on one or both sides of the filter paper. In the case of filter paper made of two or more layers, the nanoparticles can be between the layers as a filler. Moreover, the percentage of nanoparticles can be different.

Для более эффективного сокращения выхода продуктов сгорания канцерогенных газов сигареты на фильтрующий материал наносят совместно наночастицы, содержащие серебро, и сорбент.To more effectively reduce the yield of combustion products of carcinogenic gases of a cigarette, nanoparticles containing silver and a sorbent are applied together on the filter material.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФИЛЬТРУЮЩЕГО МАТЕРИАЛАMETHOD FOR PRODUCING FILTERING MATERIAL

Для изготовления фильтрующего материала используют высоковакуумную установку магнетрона для нанесения наночастиц, схема которой изображена на чертеже.For the manufacture of filter material using a high vacuum magnetron installation for applying nanoparticles, a diagram of which is shown in the drawing.

Пример №1.Example No. 1.

Фильтрующий материал, на который необходимо нанести металлическое покрытие в виде наночастиц, загружается на барабан 2 вакуумной камеры 1 вакуумной установки. Вакуумная установка содержит высоковакуумный насос 8, диффузионный насос с шибером 6, хотя бы один магнетрон 3 и приемный барабан 7. Металлический сплав в определенном соотношении компонентов, например серебро - 92%, железо - 3%, алюминий - 2%, медь - 3%, размещен в катоде магнетрона 3. Предварительно в вакуумной камере 1 создают вакуум не менее 10^-4 Па. Затем фильтрующий материал 5 протягивают с помощью проводных роликов 4 под работающим магнетроном посредством синхронного вращения барабанов 7 и 2. Магнетрон работает при давлении рабочего газа аргона (чистотой не менее 99,99) не более 10^-1 Па, что обеспечивает высокую степень чистоты наночастиц наносимого металла. Температура нанесения покрытия не выше комнатной, что обеспечивает сохранение структуры материала, на который наносится биологически активное покрытие. Размеры наночастиц не превышают 1 мкм.The filter material, on which it is necessary to apply a metal coating in the form of nanoparticles, is loaded onto the drum 2 of the vacuum chamber 1 of the vacuum installation. The vacuum installation contains a high vacuum pump 8, a diffusion pump with a slide 6, at least one magnetron 3 and a receiving drum 7. A metal alloy in a certain ratio of components, for example silver - 92%, iron - 3%, aluminum - 2%, copper - 3% , placed in the cathode of the magnetron 3. Previously, a vacuum of at least 10 ^-4 Pa is created in the vacuum chamber 1. Then the filter material 5 is pulled using wire rollers 4 under a working magnetron by synchronously rotating the drums 7 and 2. The magnetron operates at an argon working gas pressure (purity of at least 99.99) of not more than 10 ^-1 Pa, which ensures a high degree of purity of the applied nanoparticles metal. The coating temperature is not higher than room temperature, which ensures the preservation of the structure of the material on which the biologically active coating is applied. The size of the nanoparticles does not exceed 1 μm.

При изготовлении фильтровального материала в сочетании наночастиц с сорбентом слои наносятся поэтапно.In the manufacture of filter material in a combination of nanoparticles with a sorbent, the layers are applied in stages.

Перечисленные добавки не влияют на запах и вкус основного дыма, стабильны при высоких температурах.The listed additives do not affect the smell and taste of the main smoke, are stable at high temperatures.

Плотность нанесения наночастиц на фильтрующую бумагу составляет не более 150 г/м².The density of the deposition of nanoparticles on filter paper is not more than 150 g / m ² .

Результаты газовой хроматографии показали значительное снижение канцерогенных смол и аэрозольных веществ, содержащихся в табачном дыме. Процент никотина при этом снизился до 99%, а сокращение смол на 86%.Gas chromatography results showed a significant reduction in carcinogenic resins and aerosol substances contained in tobacco smoke. The percentage of nicotine in this case decreased to 99%, and the reduction in resins by 86%.

ПРИМЕР 2EXAMPLE 2

Согласно данному изобретению сигарета содержит традиционный табачный стержень из пеплообразующей бумаги, фильтр, содержащий фильтровальный материал, на который нанесены наночастицы из компонентов: серебро - 92%, железо - 3%, алюминий - 2%, медь - 3% и дополнительно сорбент из бета-цеолита. Эти компоненты относятся к материалам с высокой площадью поверхности, вследствие чего задерживают мельчайшие частицы аэрозольных веществ, наиболее вредных для курильщика.According to this invention, a cigarette contains a traditional tobacco rod of ash-forming paper, a filter containing filter material on which nanoparticles of components are applied: silver - 92%, iron - 3%, aluminum - 2%, copper - 3% and additionally a beta-sorbent zeolite. These components are materials with a high surface area, as a result of which they retain the smallest particles of aerosol substances that are most harmful to the smoker.

Предлагаемое сигаретное изделие, содержащее комбинацию из наночастиц и сорбента, значительно сокращает побочный дым, более чем на 95%.The proposed cigarette product containing a combination of nanoparticles and a sorbent significantly reduces side smoke by more than 95%.

Высокая активность композиции позволяет использовать в сигаретном изделии фильтровальную бумагу с различной пористостью. При этом может использоваться такая бумага, как двойная или множественная. Бумага может использоваться в качестве наружной обертки сигареты.The high activity of the composition allows the use of filter paper with different porosity in a cigarette product. In this case, paper such as double or multiple can be used. Paper can be used as an outer wrapper for a cigarette.

Композиция может распыляться на одну или на обе стороны фильтровальной бумаги.The composition may be sprayed onto one or both sides of the filter paper.

Для специалиста очевидно, каким образом можно комбинировать перечисленные в заявке композиции в зависимости от качества и количества слоев фильтровальной бумаги.It is obvious for a specialist how it is possible to combine the compositions listed in the application depending on the quality and number of layers of filter paper.

Нанесение композиции на внешнюю поверхность сигаретной бумаги минимизирует выделение видимого побочного дыма до невизуализируемого.Application of the composition to the outer surface of cigarette paper minimizes the emission of visible side smoke to non-visualized.

Claims

1. Сигаретное изделие, содержащее фильтр из бумажной или пластиковой оболочки, который включает фильтрующий материал, на поверхность которого нанесены металлические наночастицы с помощью магнетронного напыления, содержащие серебро, причем размеры наночастиц не более 0,1 мкм, а содержание серебра в этих частицах от 80 до 99,999%, содержание железа от 0,001 до 20%, содержание алюминия от 0,001 до 20%, содержание меди от 0,001 до 20%.1. A cigarette product containing a filter from a paper or plastic shell, which includes a filter material, on the surface of which metal nanoparticles are deposited using magnetron sputtering, containing silver, and the nanoparticle size is not more than 0.1 microns, and the silver content in these particles is from 80 up to 99.999%, iron content from 0.001 to 20%, aluminum content from 0.001 to 20%, copper content from 0.001 to 20%.

2. Сигаретное изделие по п.1, отличающееся тем, что фильтрующий материал содержит тканое или нетканое полотно синтетического или натурального происхождения и/или свернутую бумагу.2. A cigarette product according to claim 1, characterized in that the filter material contains a woven or non-woven fabric of synthetic or natural origin and / or rolled paper.

3. Сигаретное изделие по п.1, отличающееся тем, что фильтрующий материал состоит из двух и более слоев.3. A cigarette product according to claim 1, characterized in that the filter material consists of two or more layers.

4. Сигаретное изделие по п.1, отличающееся тем, что фильтрующий материал может быть выполнен в форме нитеобразных материалов, пластинок, лент или нетканых материалов.4. The cigarette product according to claim 1, characterized in that the filter material can be made in the form of filamentary materials, plates, tapes or non-woven materials.

5. Сигаретное изделие по п.1, отличающееся тем, что бумажная оболочка фильтра может быть выполнена из фильтрующего материала.5. A cigarette product according to claim 1, characterized in that the paper shell of the filter can be made of filter material.

6. Сигаретное изделие по п.1, отличающееся тем, что фильтрующий материал имеет пористость, достаточную для поддержания необходимой скорости прохождения газов через отделение фильтра, предпочтительно не менее 100 единиц Кореста, но не более 15000 единиц Кореста.6. The cigarette product according to claim 1, characterized in that the filter material has a porosity sufficient to maintain the necessary gas passage through the filter compartment, preferably not less than 100 Korest units, but not more than 15,000 Korest units.

7. Сигаретное изделие по п.1, отличающееся тем, что фильтрующий материал дополнительно содержит сорбент.7. The cigarette product according to claim 1, characterized in that the filter material further comprises a sorbent.

8. Сигаретное изделие по п.7, отличающееся тем, что в качестве сорбента содержит гидрофобный сорбент.8. The cigarette product according to claim 7, characterized in that the sorbent contains a hydrophobic sorbent.

9. Сигаретное изделие по п.7, отличающееся тем, что фильтрующий материал содержит сорбент либо из группы пористых оксидов металла, например оксидов переходных металлов: оксидов железа, меди, серебра, марганца, титана, циркония, ванадия, либо выбран из группы цеолитов: силикатных цеолитов, Х-, Y- и L-цеолитов, бета-цеолитов, морденитовых цеолитов, ZSM-цеолитов и/или их смесей.9. The cigarette product according to claim 7, characterized in that the filter material contains a sorbent either from the group of porous metal oxides, for example, transition metal oxides: iron, copper, silver, manganese, titanium, zirconium, vanadium oxides, or selected from the group of zeolites: silicate zeolites, X-, Y- and L-zeolites, beta zeolites, mordenite zeolites, ZSM zeolites and / or mixtures thereof.

10. Сигаретное изделие по п.3, отличающееся тем, что композиция из наночастиц нанесена в виде покрытия на одну или обе стороны фильтрующей бумаги.10. Cigarette product according to claim 3, characterized in that the composition of the nanoparticles is applied in the form of a coating on one or both sides of the filter paper.

11. Сигаретное изделие по п.3, отличающееся тем, что наночастицы находятся между слоями как наполнитель.11. Cigarette product according to claim 3, characterized in that the nanoparticles are between the layers as a filler.

12. Сигаретное изделие по любому из пп.1 и 7, отличающееся тем, что фильтрующий материал содержит совместно металлические наночастицы, содержащие серебро, и сорбент. 12. A cigarette product according to any one of claims 1 and 7, characterized in that the filter material contains together metallic nanoparticles containing silver and a sorbent.