專利名稱：有利于減少一氧化碳的含催化劑吸煙制品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包含在吸煙期間顯著減少在主流煙中含有的一氧化碳量的最好作為部分燃料組元的催化組成的香煙和其他吸煙制品。本發(fā)明也涉及含催化劑的碳質(zhì)燃料自身以及制造這種碳質(zhì)燃料的方法。包含本發(fā)明催化組成的燃料組元在具有物理上與燃料組元分離的煙霧發(fā)生裝置的吸煙制品中特別有用。
本發(fā)明的較佳吸煙制品能夠給使用者提供吸煙的樂趣(例如，煙味、感受、滿足、樂趣等)，它是通過加熱而不是燃燒煙草，并且伴以減少的一氧化碳量。這里所用的術(shù)語“吸煙制品”包括香煙、雪茄、煙斗等，它們使用各種不同形態(tài)的煙草。
香煙、雪茄和煙斗是煙草吸煙制品的通常形式。作為對這些煙草吸煙制品的通常形式特別是香煙的改進(jìn)或變換，多年來已提出了許多吸煙產(chǎn)品和吸煙制品。
例如，許多人已提出了煙草替代吸煙制品，見例如授予Rainer等的美國專利(專利號(hào)為4，079，742)。
在70年代，兩種這樣的材料(Cytrel和NSM)作為部分煙草替代品被傳入歐洲，但沒有實(shí)現(xiàn)任何長期的商品化的成功。
其他許多人提出了以煙霧或蒸汽的產(chǎn)生為基礎(chǔ)的吸煙制品，特別是香煙吸煙制品。
最近，在轉(zhuǎn)讓給R.J.雷諾茲煙草公司的歐洲專利公布號(hào)0174645和0212234、授予Banerjee等的美國專利號(hào)4，714，082和授予Shannon等的美國專利號(hào)4，756，318中，描述了能夠通過加熱，而不是燃燒煙草來給使用者提供吸煙樂趣的香煙吸煙制品，它們不會(huì)產(chǎn)生顯著量的不完全燃燒或熱解產(chǎn)物。一種這樣的吸煙制品，牌子為Premier的香煙最近由R.J.雷諾茲煙草公司介紹入美國，每支這種香煙的主流煙通常包含約9-12mg一氧化碳(CO)，見由R.J.雷諾茲煙草公司出版的專題論文“化學(xué)和生物學(xué)研究，以加熱替代燃燒煙草的新穎香煙原型(ChemicalandBiologicalStudies，NewCigarettePrototypesThatHeatinsteadofBurnTobacco)”第126-127頁(此后稱作“RJR專題論文”)。
在利用催化劑和/或其他改性方法來減少在煙草(或煙草替代物)煙中的一氧化碳量方面已作了多種嘗試。然而，顯然這些工藝中沒有一個(gè)取得任何顯著的商業(yè)成功。
授予Stuetz的美國專利號(hào)4，397，321提出了包含由細(xì)灰分和過渡金屬化合物(特別是錳或鐵的氧化物)構(gòu)成的催化劑組成的煙草和非煙草吸煙組成物，該專利也描述了在將催化劑結(jié)合入香煙中來減少選擇的煙組分水平方面以前的多次嘗試。
授予Seehofer等的美國專利號(hào)4，182，348提出了一種通過具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的釕化合物(M2M′，Ru O6)加入香煙來從香煙的煙草煙中去除氧化氮和一氧化碳的方法。
授予Avedikian的美國專利號(hào)3，368，566提出了一種包含催化氧化物諸如二氧化錳、三氧化鉻和其他鉻和銅的氧化物的過濾嘴，從而將一氧化碳轉(zhuǎn)化成二氧化碳。
授予Dale等的美國專利號(hào)4，317，460提出了微孔載體上的低溫催化劑在香煙過濾嘴中的使用，以此將一氧化碳氧化成二氧化碳。Dale也提到了EastmanChemicalProducts公司以前的不能令人滿意的嘗試，該嘗試是用各種氧化劑和催化劑結(jié)合入過濾嘴來將一氧化碳轉(zhuǎn)化為二氧化碳。
授予Bron的美國專利號(hào)4，215，708描述了一種具有催化補(bǔ)燃器的新穎香煙穩(wěn)定器(holder)，它企圖將一氧化碳和不完全燃燒的碳?xì)浠衔镛D(zhuǎn)化為可接受的煙化合物。
用于減少在香煙煙氣中的一氧化碳水平的非催化方法也已經(jīng)過了嘗試，請?zhí)貏e參閱授予Keritsis的美國專利號(hào)4，589，428(煙草的萃取)、授予Branti的美國專利號(hào)4，142，534(無煙草區(qū)的使用)和授予Tuskamoto的美國專利號(hào)4，258，730(磁場的使用)。
總之，本發(fā)明涉及包含顯著減少在吸煙制品的主流煙中的一氧化碳量的較佳作為部分燃料組元的催化組成的香煙和其他吸煙制品。
這里所用的“一氧化碳量的顯著減少”指與不具有催化組成的類似吸煙制品相比較，吸煙制品的主流煙中的一氧化碳量的減少為至少約30%，較佳為至少約50%，最佳為至少約70%，它由上述RJR專題論文中描述的工藝測得，其所揭示的內(nèi)容借此通過參考而引入在本文中。
本發(fā)明也涉及用于吸煙制品中的含催化劑燃料組元，它能顯著減小由燃燒該組元而產(chǎn)生的一氧化碳量，本發(fā)明也涉及制造該燃料組元的方法。
較佳地，利用該燃料組元的吸煙制品包括壓力成形碳質(zhì)燃料組元，附在所述燃料組元一端的包括煙霧形成材料的物理學(xué)上分離的煙霧產(chǎn)生裝置;煙草物質(zhì);和附著在煙霧產(chǎn)生裝置上的嘴端部分。這些吸煙制品的例子在上述歐洲專利公告號(hào)0174645和0212234、授予Banerjee等的美國專利號(hào)4，714，082和授予Shannon等的美國專利號(hào)4，756，318中得到了描述，所揭示的內(nèi)容通過參考引入在本文中。
包含特別作為部分燃料組元的催化組成的較佳吸煙制品，當(dāng)在FTC條件[包括由58秒陰燃隔開的2秒持續(xù)時(shí)間的35ml噴煙體積(此后稱為“FTC條件”)]下吸煙至少10口時(shí)，在主流煙中包含不超過約6mg一氧化碳，較佳為不超過約4mg，最佳不超過約2mg。
可以許多方法將所述催化組成結(jié)合入碳質(zhì)燃料中。在某些較佳實(shí)施例中，通過均勻混合碳質(zhì)材料和催化組成諸如鉑族金屬和/或陶瓷材料(例如氧化鋁、氧化鋯、二氧化鈦等)來制備成形燃料組元。所述陶瓷材料既可作為催化材料，且當(dāng)使用鉑族金屬時(shí)，它可作為該鉑族金屬的載體。
在其他某些較佳實(shí)施例中，成形碳質(zhì)燃料組元，從而將催化組成濃聚在至少部分延伸通過所述燃料組元的一個(gè)或多個(gè)縱向通道中。例如，所述燃料組元可包括一內(nèi)核/外殼構(gòu)造，其中外殼包括包圍所述內(nèi)核的碳質(zhì)材料，內(nèi)核包括陶瓷材料和/或鉑族金屬，最好具有至少部分從其中延伸過的至少一個(gè)縱向通道。
所述燃料組元也可包括成形的碳質(zhì)材料粘著物質(zhì)，其上已施加了溶液，諸如鉑族金屬的氯化物溶液(例如通過浸入、噴霧等)。
在所有上述實(shí)施例中，所述燃料最好具有至少部分從其中延伸過的至少一個(gè)通道。
盡管以將催化劑結(jié)合在燃料組元上或結(jié)合到燃料組元中為優(yōu)，所述催化劑也可放在吸煙制品的其他位置，而促使一氧化碳向二氧化碳的轉(zhuǎn)化。在

圖1所示和下面更詳細(xì)描述的較佳吸煙制品中，這種變換位置包括a)燃料組元和煙霧產(chǎn)生裝置之間和b)在煙霧產(chǎn)生裝置自身中。
較佳的催化組成包括各種各樣陶瓷材料諸如氧化物、氮化物、碳化物和硼化物。非氧化物陶瓷材料包括四氮化三硅、氮化鋁、硼化鈦、氮化硼、碳化硼、碳化硅、碳化鎢等。較佳的陶瓷材料包括氧化物，諸如氧化鋁、氧化鋯、氧化鈦、氧化釔、二氧化硅、磷酸鹽、硅鋁酸鹽和非晶態(tài)氧化物材料，諸如玻璃和非晶態(tài)陶瓷粉末。特別優(yōu)選的陶瓷材料包括氧化鋁氫氧化物和氧化鋁氫氧化物的產(chǎn)物，諸如過渡氧化鋁?？蓡为?dú)使用或載在上述陶瓷材料上使用的其他催化劑包括鉑族金屬諸如鉑、鈀、銠、銥、釕等或賤金屬催化劑，諸如鐵、錳、釩、銅、鎳、鈷等。目前最佳的催化組成包括單獨(dú)一種或多種過渡氧化鋁，特別為α和θ氧化鋁，或與鈀或鉑結(jié)合。
當(dāng)加至本發(fā)明的吸煙制品中的催化組成是一種鉑族金屬，它既可呈有載體形式，也可呈無載體形式，但以有載體形式為佳。通過由化學(xué)或機(jī)械方法沉積上一些基底材料或“載體”來制備載體上的催化組成，然后將該載體結(jié)合入吸煙制品，例如吸煙制品的燃料組元中。用于鉑族金屬的典型載體包括活性炭、碳黑以及上述陶瓷材料。此發(fā)明中較佳的載體為氧化鋁，最好為過濾氧化鋁。
在催化劑包括過渡氧化鋁的其最佳實(shí)施例中，加至碳質(zhì)燃料組元的催化劑量(重量%)在優(yōu)選的小(10mm×4.5mm)燃料組元中可低至2%。當(dāng)將一種鉑族金屬用作為催化組成時(shí)，金屬量可低至約5微克。
在無論怎樣選擇的位置上的催化組成必須以一定量存在，使得在燃料組元燃燒期間能減少主流煙霧中釋放的一氧化碳量。
這里所用的術(shù)語“碳質(zhì)的”意指除了任何催化組成和非含碳載體之外的材料，主要包含碳。
這里所用的術(shù)語“基本上無活性金屬組份”指具有低于約2微克的該組份。
這里所用的術(shù)語“壓力成形”指在壓力下成形，例如壓制、模壓或擠壓。
圖1是可使用本發(fā)明含催化劑-碳燃料組元的一個(gè)較佳吸煙制品的縱剖圖。
圖1A-1C是可用于較佳吸煙制品中的較佳燃料組元通道結(jié)構(gòu)的截面圖。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種在吸煙制品的一個(gè)或多個(gè)位置上包含催化組成的吸煙制品。所述催化組成最好作為該吸煙制品的部分碳質(zhì)燃料組元使用，這些燃料在制造能產(chǎn)生含煙霧或類似煙霧的煙草煙、但包含極少或無不完全燃燒或熱解產(chǎn)物的吸煙制品方面特別有用。能使用該催化劑一碳燃料的較佳吸煙制品在上述歐洲專利公告號(hào)0174645和0212234和美國專利號(hào)4，714，082和4，756，318中得到了描述。
所述催化組成最好作為壓力成形碳質(zhì)燃料組元(諸如在上述歐洲專利公告號(hào)0174645和0212234和美國專利號(hào)4，714，082和4，756，318中所描述的那些)的一種組份被使用。
通常，用于制備較佳燃料組元的碳質(zhì)起始材料應(yīng)主要包含碳、氫和氧。較佳的含碳材料為纖維素材料，最好是那些具有高(即大于約80%)α-纖維素含量的材料，諸如棉、人造纖維、紙等。
一種特別優(yōu)選的高α-纖維素起始材料為硬木紙料諸如BuckeyeCelluloseCorp.，Memphis，TN出產(chǎn)的不含滑石級GrandePrairieCanadianKraft紙(大普列利加拿大牛皮紙)。
本發(fā)明燃料的碳組份通常是通過起始材料的熱解而制備的，熱解是在非氧化氣氛下在約400℃至約1300℃之間的某個(gè)溫度下，且較佳在約500℃至約950℃之間的某個(gè)溫度下進(jìn)行的，熱解的時(shí)間應(yīng)足以保證所有纖維素材料達(dá)到所希望的碳化溫度。
盡管所述熱解可在一恒定的溫度下進(jìn)行，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，采用遞增加熱速率例如以每小時(shí)約1℃至20℃，且較佳為約每小時(shí)5℃至15℃的經(jīng)過許多小時(shí)的緩慢熱解，可產(chǎn)生更加均勻的材料和更高的碳收得率。
冷卻后，將碳粉化成最好為細(xì)粉，該粉末可再經(jīng)過第二次熱解或“精加工”步驟，其中將碳化顆粒材料再次在非氧化氣氛下在約650℃至約1250℃，且較佳為約700℃至900℃之間的某個(gè)溫度下熱解。這時(shí)，碳已準(zhǔn)備好用于成形為吸煙制品的燃料組元，這在下面將更詳細(xì)地對其進(jìn)行討論。
較佳燃料組元的催化組成的組份包括當(dāng)在FTC條件下對該吸煙制品吸至少10口煙時(shí)能顯著減少在使用該燃料組元的吸煙制品的主流煙中的一氧化碳量的材料。
一種較好的催化組成包括一種陶瓷材料。這里所用的術(shù)語“陶瓷材料”包括氧化物、氮化物、碳化物和硼化物。非氧化物陶瓷材料包括四氮化三硅、氮化鋁、硼化鈦、氮化硼、碳化硼、碳化硅、碳化鎢等。較佳的陶瓷材料包括氧化物，諸如氧化鋁、氧化鋯、氧化鈦、氧化釔、二氧化硅、磷酸鹽、硅鋁酸鹽和非晶態(tài)氧化物材料，諸如玻璃和非晶態(tài)陶瓷粉末。
一種特別優(yōu)選的陶瓷材料包括氧化鋁(諸如氧化鋁氫氧化物和氧化鋁氫氧化物的產(chǎn)物，諸如過渡氧化鋁)?？蓳駜?yōu)用作催化組成的過渡氧化鋁氫氧化物包括ⅰ)低級過渡氧化鋁，諸如χ、γ和η型氧化鋁;ⅱ)高級過渡氧化鋁，諸如k、δ和θ型氧化鋁;ⅲ)α型氧化鋁;ⅳ)β型氧化鋁，諸如鋁酸鈉、鋁酸鉀、鋁酸鎂和鋁酸鈣;ⅴ)ζ鋁酸鹽諸如鋁酸鋰，或ⅵ)其混合物。
盡管許多這些氧化鋁可在商業(yè)上獲得，例如來自W.R.Grace，這些氧化鋁也可通過煅燒三水鋁礦、三羥鋁石或勃姆石而制得，這在OxidesandHydroxidesofAlumina，(氧化鋁的氧化物和氫氧化物)AlcoaTechnicalPaperNo.19，修訂(1987)的第4章中得到了描述。
通常，能用于實(shí)踐本發(fā)明的氧化鋁具有表面積(由氮?dú)釨ET方法測得)為大于約0.1m2/g，較佳為大于約1.0m2/g，最佳為大于約5.0m2/g。
氧化鋁的孔體積一般應(yīng)為大于約0.01cc/g，較佳為大于約0.05cc/g最佳為大于約0.1cc/g，它通過例如氮?dú)釨ET方法測量。
氧化鋁的顆粒尺寸通常為小于約500微米，較佳為小于約100微米，最佳小于約30微米。
通常，氧化鋁占燃料組元的重量百分?jǐn)?shù)為約1和60%之間，較佳為約2和25%之間，最佳為約4和15%之間。
最好的氧化鋁是包含1-95%α-氧化鋁的θ-氧化鋁。一種特別優(yōu)選的氧化鋁由W.R.Grace生產(chǎn)，在例Ⅰ中將對其進(jìn)行更詳細(xì)的描述。
所述催化組成可包括陶瓷材料;尤其為氧化鋁，它可單獨(dú)使用(例如基本上無活性金屬組份)，或者它可包含第二活性金屬組份，諸如一種鉑族金屬或下述賤金屬催化劑。當(dāng)陶瓷材料與該第二組份結(jié)合使用時(shí)，它既可作為催化組成，也可作為催化組成的金屬組份的載體。當(dāng)與陶瓷材料或其他載體結(jié)合使用時(shí)，鉑族金屬或賤金屬催化劑的數(shù)量可以變化，取決于金屬的類型，金屬在陶瓷材料上的分散度、金屬添加的方式、金屬的結(jié)晶尺寸、載體的孔隙度和載體的顆粒尺寸。通常，當(dāng)與較佳量的過渡氧化鋁使用時(shí)，該第二組份占陶瓷材料或其他載體的重量百分?jǐn)?shù)將小于約5%，較佳為小于約3%，最佳小于約2%。
根據(jù)另一較佳實(shí)施例，所述催化組成包含選自鉑族金屬或賤金屬催化劑組的金屬組份，較佳的鉑族金屬選自鉑、鈀、銠、釔、釕或其混合物。所述較佳的賤金屬催化劑選自鐵、錳、釩、銅、鎳、鈷或其混合物所組成的組。
最好的鉑族金屬(或賤金屬)催化劑的催化組成為鉑和鈀。
如上所述，優(yōu)先使這些組份負(fù)載于陶瓷材料諸如一種過渡氧化鋁氫氧化物上。然而，可將優(yōu)選的鉑族金屬以無負(fù)載體的狀態(tài)結(jié)合入燃料中。在這種情況下，鉑族金屬占燃料組元的重量百分?jǐn)?shù)應(yīng)小于約1.0%，較佳地小于0.5%，最佳小于約0.2%。在這種吸煙制品中鉑族金屬的總量為每支香煙較佳地小于約400微克，最佳小于280微克。
可以許多方式將兩種主要的燃料組元一碳質(zhì)材料和催化組成合并或成形為燃料。在一較佳實(shí)施例中，將這些組份與粘合劑、水和任何希望的微量組份混合，并且采用擠壓或壓力成形工藝成形或形成為燃料組元。
可用來制備該燃料組元的粘合劑在該領(lǐng)域中是公知的。一種較佳的粘合劑為羧甲基纖維素鈉(SCMC)，它可單獨(dú)使用(這是優(yōu)選的)，或與材料諸如氯化鈉、蛭石、膨潤土、碳酸鈣等結(jié)合使用。其他有用的粘合劑包括樹膠諸如瓜耳樹膠、其他纖維素衍生物諸如甲基纖維素和羧甲基纖維素(CMC)、羥丙基纖維素、淀粉、藻酸鹽和聚乙烯醇。
其他可加入燃料組元的材料包括在上述歐洲公告和美國專利號(hào)4，714，082和4，756，318中描述的那些物質(zhì)，另外，少量燈黑，例如約10%，可用作碳的輔助源。
如果需要，可將含碳和粘合劑的燃料組元在成形后在非氧化氣氛中進(jìn)一步熱解約二小時(shí)，以將粘合劑轉(zhuǎn)化為碳，熱解的溫度例如為約450℃至1100℃，較佳為約850℃至1000℃。該成形后“烘烤”步驟減少了粘合劑對主流煙霧的味覺影響。
根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，所述燃料組元包括具有至少部分從其中延伸過的至少一個(gè)縱向通道的碳質(zhì)材料壓力成形塊和至少部分包含在碳質(zhì)物質(zhì)的縱向通道之中的催化組成。較佳的是，所述催化組成具有至少部分從其中延伸過的至少一個(gè)縱向通道。該濃集的材料催化床在減少主流煙中的一氧化碳量方面特別有效，因?yàn)樗峁┝艘粷饧墓潭ǖ目煽刂频拇呋?，為了進(jìn)入吸煙制品的主流煙霧中，大部分燃燒產(chǎn)物必須從其中通過。
可用許多方法制備這種具有催化組成濃集床的燃料。例如，包括碳質(zhì)材料壓力成形塊的燃料組元可按上面所描述的那樣制備。該燃料可具有一個(gè)或多個(gè)縱向通道，可將催化組成以固態(tài)圓條或膏的形態(tài)貯藏入其中。所述催化組成較佳為負(fù)載于一種較佳氧化鋁載體上的一種鉑族金屬，或者它可以是一種氧化鋁材料本身。較佳的是，包含在碳質(zhì)材料壓力成形塊的縱向通道之中的催化組成也具有至少部分從其中延伸過的至少一個(gè)縱向通道。
該具有較佳縱向通道的內(nèi)核/外殼型燃料組元可通過用一合適的模子將碳質(zhì)材料與催化組成一起共擠壓而成形。
可將催化組成浸漬或以其他方法施加于包含壓力成形碳質(zhì)材料塊的燃料組元，這里所用的術(shù)語“浸漬”意指吸收、吸附、滲透、其上沉積?？晒┻x擇的是，所述燃料組元可用催化組成涂覆。
在該實(shí)施例中，所述燃料組元較佳地包括碳質(zhì)材料壓力成形塊，最好具有至少部分從其中延伸過的一個(gè)或多個(gè)縱向通道。所述成形燃料組元也可在其中已結(jié)合入一種上述陶瓷材料。此后，最好將這些燃料組元與催化組成溶液進(jìn)行接觸。例如，可將具有許多縱向通道的燃料組元與氧化鈀溶液接觸，使其浸漬燃料組元的表面，包括縱向通道的表面。然后，由任何合適的方法諸如通過在氮?dú)饣驓錃饬鲃?dòng)氣流中加熱或與還原劑(諸如肼或氫硼化鈉)接觸，可將鉑族金屬還原。
本發(fā)明的較佳燃料組元的長度為約5至15mm，最好為約8至12mm，直徑為約2-8，較佳為4-6mm。表觀堆積密度較佳為大于0.85cc/g，由壓汞法測得。
如上所述，本發(fā)明的燃料組元最好具有一個(gè)或多個(gè)縱向延伸通道。這些通道幫助控制熱量從燃料組元向煙霧產(chǎn)生裝置的轉(zhuǎn)移，從轉(zhuǎn)移足夠的熱量而產(chǎn)生充足的煙霧和防止轉(zhuǎn)移過多的熱量而使煙霧形成器降解的觀點(diǎn)來看，這是重要的。該通道也幫助提供點(diǎn)火的方便。
在較佳的香煙吸煙制品中，具有這些特性的燃料組元是足夠能提供吸至少約7至10口煙的燃料，即在FTC吸煙條件下吸一支香煙通常獲得的正常吸煙次數(shù)。
使用本發(fā)明催化劑一碳燃料組元的一種較佳香煙如本說明書附圖1所示。參照圖1，圖中顯示了一種具有其中含有許多如圖1A所示較佳安置的通道11的一個(gè)小碳質(zhì)燃料組元10的香煙?？煽闯鲈撊剂辖M元由絕熱纖維諸如玻璃纖維的彈性外套16包圍。如圖1B所示的另一較佳燃料組元構(gòu)型采用一具有七個(gè)孔的燃料組元。只有一個(gè)中心通道11的具有催化組成內(nèi)核40和碳質(zhì)材料外殼42的另一個(gè)燃料組元構(gòu)型如圖1C所示。
所述燃料組元10可由(ⅰ)催化組成和(ⅱ)碳(最好由碳化紙而來)、燈黑、羧甲基纖維素鈉(SCMC)粘合劑、K2CO3和水的擠壓混合物而形成，這在下面和上述專利和歐洲專利公告中提到了更詳細(xì)的描述。
容納煙霧形成材料14的封殼12由煙草卷18包圍，盡管可采用其他形式的煙草，該煙草卷可被用作切割填充料。例如，煙草可被用作煙草薄片股或碎條、重構(gòu)煙草、體積膨脹煙草、加工煙草?；蚱浠旌衔铩Ｒ部刹捎脭D壓煙草材料和其他形式的煙草，諸如煙草萃取物、煙草末等。在卷曲管中央的封殼的口端提供有兩個(gè)狹縫狀通道20。
在煙草卷18的嘴端，有一個(gè)嘴端部分22，它較佳包括一煙紙片材料的圓筒部分24和煙霧傳遞給使用者所經(jīng)過的非織造熱塑性纖維制品部分26，用一層或多層香煙紙30-36包裹所述制品或其部分。如果需要，所述嘴端也可被空氣稀釋。
在上述吸煙制品點(diǎn)燃之后，燃料組元10燃燒，產(chǎn)生用來揮發(fā)煙霧產(chǎn)生裝置12的熱量。在燃燒期間，所述較佳碳燃料一般產(chǎn)生三種主要的燃燒產(chǎn)物，即水、二氧化碳和一氧化碳。燃料中有了催化組成，由碳的不完全燃燒產(chǎn)生的許多一氧化碳與進(jìn)來空氣中的氧氣在催化劑存在下進(jìn)行反應(yīng)，并被轉(zhuǎn)化成二氧化碳。
最后，含有少量或無一氧化碳的煙狀煙霧通過狹縫狀通道20流出封殼12，這時(shí)它與煙草卷的煙草調(diào)香組份混合。這些材料隨后通過嘴端部分22，到達(dá)使用者。
盡管擇優(yōu)選擇催化組成在燃料組元中的直接放置，所述催化組成也可放置在吸煙制品的其他位置，從而使一氧化碳轉(zhuǎn)化為二氧化碳。參照圖1所示的較佳吸煙制品，所述催化組成最好位于燃料組元10和煙霧形成材料14之間，和/或與煙霧形成材料14混合，其中催化組成在吸煙時(shí)暴露于升高的溫度下，例如超過約100℃。也可將催化組成放在燃料組元中或放在其他位置。
參考下列例子，下面將對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，這些例子將幫助理解本發(fā)明，但不應(yīng)認(rèn)為它們是對其的限制。除別外說明，這里所述的所有百分?jǐn)?shù)都是重量百分?jǐn)?shù)。所有溫度都以攝氏度表示。除另外注明，以上述RJR專題論文中描述的方法對一氧化碳和二氧化碳進(jìn)行測量。
例Ⅰ圖1所示類型的吸煙制品以下列方式制得A.燃料源制備由硬木紙漿碳(79wt.%)、SCMC粘合劑(10wt.%)、K2CO3(1wt.%)和催化組成(10wt.%)制備兩個(gè)表觀堆積密度為0.9cc/g的燃料組元(長度10mm，外徑為4.5mm)。
第一個(gè)燃料組元中的催化組成是通過將三水鋁礦煅燒至約1120℃而制得的θ型氧化鋁粉末。該材料可從Davison Chemical Division of W.R.Grace and Company，Columbia，Maryland[(美國)馬里蘭州哥倫比亞市W.R.Grace公司的截維森化學(xué)分部]得到，其牌號(hào)為SMR-37-35。由氮?dú)釨ET法測得其表面積為79m2/g，其孔體積約為0.3cc/g。粉末X線射分析表明，該材料由94% θ型氧化鋁和6%α型氧化鋁構(gòu)成。其平均顆粒尺寸為5.5微米(體積)。
第二個(gè)燃料組元中的催化組成由負(fù)載有鈀(0.5wt.%)的上述相同θ氧化鋁粉末構(gòu)成。該負(fù)載的材料也由W.R.GraceandCompany(W.R.Grace公司)提供，其牌號(hào)為SMR-37-35。
在氮?dú)鈱颖Ｗo(hù)下，以每小時(shí)約10℃的遞增溫度速率升至最終碳化溫度為750℃來碳化不含滑石級GrandPrairieCanadianKraft硬木紙，從而制得硬木紙漿碳。
在氮?dú)夥罩欣鋮s至低于約35℃之后，將紙?zhí)寄ニ橹梁Y目大小為-200(美國)。
在氮?dú)夥障略倮鋮s至低于約35℃之后，將紙?zhí)寄ニ槌杉?xì)粉，即平均顆粒尺寸為約0.1至50微米的粉末。
以上述規(guī)定的重量比將該細(xì)紙?zhí)挤勰┡c催化組成、Hercules 7HF SCMC粘合劑和K2CO3以及足夠的水混合，從而制得勁性的生面團(tuán)狀漿料。
由該漿料擠壓得到具有七個(gè)軸向孔的燃料組元，每個(gè)孔的直徑大約為0.6mm。六個(gè)孔以1.6mm篩半徑均勻地分布在燃料組元中心周圍。第七個(gè)孔正好在中心。
在氮?dú)夥蘸?50℃下將這些燃料組元烘烤約1/2小時(shí)。兩個(gè)燃料組元的最終干重為約150mg。在第2個(gè)燃料組元中的鈀最終重量為約0.072mg。
B.噴霧干燥萃取物將煙熏煙草的混合物磨成中等粉末，在一不銹鋼容器中，以每加侖水約1-1.5磅煙草的濃度用水萃取之。在室溫下，采用機(jī)械攪拌，將萃取過程進(jìn)行約1小時(shí)至約3小時(shí)。將混合物離心分離，以去除懸浮的固體，通過將水溶液連續(xù)泵送至一常規(guī)噴霧干燥器(AnhydroSizeNo.1)來噴霧干燥所述含水萃取液，其入口溫度為約215°-230℃，并且在干燥器的出口收集干燥的粉末材料，出口溫度從約82°變化至90℃。
C.燒結(jié)氧化鋁的制備將篩目尺寸為-14至+0(美國的由W.R.Grace & Co.提供的高表面積氧化鋁(表面積為約280m2/g)在熱煉溫度為約1400℃至1550℃下燒結(jié)約1小時(shí)，用水洗滌并干燥之。分兩個(gè)步驟以所述比例將該燒結(jié)氧化鋁與表Ⅰ所示配料合并表Ⅰ氧化鋁68.11%甘油19.50%噴霧干燥萃取物8.19%HFCS(invertose)3.60%可可提出物0.60%總計(jì)100.0%在第一步驟中，將噴霧干燥的煙草萃取物與足夠的水混合而形成一種漿料，然后，通過混合將該漿料施布于上述氧化鋁載體上，直至漿料被氧化鋁均勻地吸收。然后將經(jīng)處理的氧化鋁干燥，以使水分含量減少至約1wt.%。在第二步驟中，該將經(jīng)處理的氧化鋁與其他所列配料的組合物混合，直到所述液體基本上被吸收入氧化鋁載體。
D.裝配用來構(gòu)造圖1所示香煙的封殼由深拉鋁制得，所述封殼的平均壁厚約為0.004英寸(0.1mm)，長度為約30mm，外徑為約4.5mm。除了讓煙霧形成劑通向使用者的兩個(gè)長孔狀開口外(每個(gè)長孔尺寸為0.65×3.45mm，間隔約1.14mm)，容器的尾端被封閉。
約330mg上述煙霧產(chǎn)生作用物被用來裝載所述封殼，將如上制備的燃料組元插入充滿的封殼的開口端至深度為約3mm。
E.絕熱外套用3%(重量)果膠粘合劑，在燃料組元處以長10mm的Owens-Corning6437玻璃的玻璃纖維外套將所述燃料組元-封殼組合物包裹至直徑為約7.5mm，然后用Kimberly-Clark生產(chǎn)的牌號(hào)為P78-63-5的內(nèi)包裹材料包裹所述玻璃外套。
F.煙草卷通過插入一取樣器(探針)來改性具有Kimberly-Clark生產(chǎn)的P1487-125紙包裹物的直徑為7.5mm的煙草卷(長為28mm)，使其中產(chǎn)生直徑約為4.5mm的縱向通道。
G.裝配將包套的燃料組元一封殼組合物插入煙草卷通道，直到絕熱材料的外套緊靠煙草。用既包圍燃料組元/絕熱外套/內(nèi)包裹組合物，又包圍包裹的煙草卷的外包裹材料，將絕熱材料外套與煙草卷部分連接在一起。外包裹物為牌號(hào)為P1768-182的Kimberly-Clark紙。
H.嘴端部分裝配圖1所示類型的嘴端部分是通過將下列兩部分結(jié)合而構(gòu)成的(ⅰ)由Kimberly-ClarkP850-184-2紙包裹的鄰近所述封殼的折疊煙草片材料的長為10mm、直徑為7.5mm的部分Kimberly-Clark牌號(hào)為P144-185-GAPF)和(2)用Kimberly-ClarkP1487-184-2紙包裹的由Kimberly-Clark公司提供的牌號(hào)為P-100-F的折疊的非織造的熔吹熱塑料聚丙烯織物的長為30mm、直徑為7.5mm的圓筒形部分。
該兩個(gè)部分由Kimberly-ClarkP850-186-2紙結(jié)合包裹物合并。
I.最終裝配用Ecusta30637-801-12001點(diǎn)尖紙的最終包裹將所述合并嘴端部分結(jié)合到經(jīng)包套的燃料組元一封殼部分上。
在FTC條件下以所得樣品吸10口煙。它由被58秒陰燃時(shí)間隔開的2秒35ml噴煙構(gòu)成。將主流煙CO和CO2釋放結(jié)果與對照樣品進(jìn)行比較，對照樣品由相同的方式制備，不同之處在于其燃料組成不包含催化材料，即89%碳、10% SCMC和1%K2CO3。
燃料組元包含10重量% θ氧化鋁的吸煙制品的主流煙包含2.3mg CO和36mg CO2。含有其上負(fù)載有0.5%鈀的10%重量% θ氧化鋁的燃料產(chǎn)生一包含1.0mg CO和36mg CO2的主流煙。所述對照樣品包含9.6mg CO和43mg CO2。這些結(jié)果清楚地說明，具有催化材料的燃料釋放少得多的CO。
例Ⅱ以與例1中所描述的相同的方式制備燃料，不同之處在于它們包含5%重量%207型氧化鋁(由Degussa公司，SouthPlainfield南普蘭菲爾德，NJ新澤西州出品)。該氧化鋁的表面積為344m/g，孔體積為0.31cc/g，由氮?dú)釨ET法測得，其顆粒尺寸為2-15微米。
通過將成形和焙燒的燃料浸入鈀的酸性鹽溶液中而將鈀加入其中。這些燃料上的鈀金屬的干重量百分?jǐn)?shù)為0.05、0.16和0.50。然后將燃料組元干燥，并將鈀還原至金屬態(tài)。
如在例1所描述的那樣，該燃料用于吸煙制品，并分析其CO和CO2量。
表Ⅱ給出了CO和CO2分析的結(jié)果。
表Ⅱ燃料中鈀的燃料中的氧化鋁 CO CO2重量%重量%mgmg009.643056.2500.0554.7480.1654.0490.5052.154這些結(jié)果清楚地表明，當(dāng)5%氧化鋁加入燃料組元中時(shí)，CO量從9.6mg減少至6.2mg。然而，當(dāng)將鈀加至成形和焙燒燃料時(shí)，可達(dá)到進(jìn)一步減少。由具有0.50%(重量)鈀的燃料，已獲得了低至2.1mg的CO量。
例Ⅲ以下列方式制造與圖1所示相似的吸煙制品，不同之處在于具有碳質(zhì)材料外殼和催化組成內(nèi)核的燃料的制備如下表觀(堆積)密度為約0.86cc/g的燃料組元的外殼(10mm長，4.5mm外徑)由硬木紙漿碳(89重量%)、SCMC粘合劑(10重量%)和K2CO3(1重量%)制備而成。
在氮?dú)鈱颖Ｗo(hù)下，以每小時(shí)約10℃的遞增溫度速率升至最終碳化溫度為750℃來將不含滑石級GrandPrairieCanadianKraft硬木紙?zhí)蓟?，從而制得硬木紙漿碳。
在氮?dú)夥障吕鋮s至低于約35℃之后，將所述紙?zhí)寄コ杉?xì)粉，即平均顆粒尺寸為約0.1至50微米的粉末。
將該細(xì)紙?zhí)挤勰┮陨鲜鲋亓勘扰cHercules 7HF SCMC粘合劑和K2CO3混合，并擠壓成1)無外圍孔-用手工鉆一個(gè)直徑為約2.29mm(0.090″)的中央單孔(焙燒后);2)直徑為約2.29mm(0.090″)的單個(gè)中央孔;或3)直徑為約2.29mm(0.090″)的單個(gè)中央孔和6個(gè)直徑為約0.25mm(0.010″)的外圍孔。然后在成形后，在氮?dú)夥蘸?50℃下將這些燃料組元煅燒3小時(shí)。內(nèi)核材料由下列方式制備A)用手工或在高剪切混合機(jī)中將下列配料與足夠的水混合，以制得一種可流動(dòng)的漿料(例如約40-50%水分)-10%α-氧化鋁和0.5%Pd-10%SCMC粘合劑-3%K2CO3-5%草酸鈣
-35%乙基纖維素-3%空心玻璃微球體(70微米)-24%碳-10%碳化棉絨B)內(nèi)核材料也如同上述方法制備，不同之處在于使用下列配料-10%α-氧化鋁和0.5%Pd-10%CMC-80%碳對于兩種內(nèi)核制備A和B來說，漿料被擠壓成具有直徑為約1mm的單個(gè)中心通道的直徑為約2.24mm(0.088″)的圓條。使所擠壓的核在室溫下干燥24小時(shí)，然后將它們切割成10mm長，并將其通過單個(gè)中心孔放入末煅燒的碳燃料中。然后在氮?dú)夥障略?50℃下將該燃料煅燒3小時(shí)。
此外，將A和B漿料也放入一注射器中并噴射入具有單個(gè)中心孔和輔助外圍孔可有可無的末煅燒碳燃料中，將其在氮?dú)夥蘸?50℃下煅燒3小時(shí)。
對于由在與例Ⅰ所描述的相似的樣品中的制備A制得的燃料來說，主流CO為約2.8mg(在FTC條件下)。
對于類似于在與例Ⅰ所描述的相似的樣品中的制備B的燃料來說，主流CO為約1.3mg(在FTC條件下)。
例Ⅳ按例Ⅰ所述的方式制備兩種燃料組元，不同之處在于它們由硬木紙漿碳(79重量%)、SCMC(10重量%)、K2CO3(1重量%)和催化組成(10重量%)制得。一種燃料的催化組成是牌號(hào)為MP-680的Kali-Chemie公司，格林威治，CT.生產(chǎn)的二氧化硅，該材料的微孔直徑為0.68mm。另一燃料的催化組成是牌號(hào)為UBE-SN-E10，Lot A710-492的日本宇部興產(chǎn)公司生產(chǎn)的直徑約為0.1微米的四氮化三硅。將這兩種燃料組元制成樣品按例Ⅰ所描述的那樣進(jìn)行測試。包含二氧化硅的燃料組元樣品含有5.6mg CO和33mg CO2，而包含四氮化三硅的樣品含有3.1mg CO和35mg CO2。對照樣品含有9.6mg CO和43mg CO2。
例Ⅴ按例Ⅰ所描述的那樣制備燃料，不同之處在于燃料中氧化鋁含量從5%(重量)變化至25%(重量)，所述氧化鋁為Alcoa Chemicals Division of Aluminum Company of Amenica，Pittsburgh PA匹茲堡提供的A-16 SG型。該氧化鋁的顆粒尺寸為0.3微米至0.5微米，表面積為10m2/g，X線衍射揭示，該材料為α-氧化鋁。該燃料組元是由10重量% SCMC、1重量% K2CO3和剩余的80%硬木紙漿碳和氧化鋁所構(gòu)成。制備的氧化鋁含量為5%、10%、15%、25%(重量)，其相應(yīng)的碳濃度分別為84%、79%、74%和64%(重量)。按例Ⅰ所描述的方式制備和評價(jià)這些燃料組元。
表Ⅱ給出了主流CO和CO2含量，并與不包含氧化鋁的對照樣品比較。
表Ⅱ燃料中氧化鋁含量對CO的影響氧化鋁αFTC% 型 CO CO20對照11.7435A-16SG(Alcoa)，0.5微米6.54310A-16SG(Alcoa)，0.5微米3.84315A-16SG(Alcoa)，0.5微米2.63525A-16SG(Alcoa)，0.5微米2.341
例Ⅵ按例Ⅰ所述方式制得燃料組元，不同之處在于它包含10%由Degussa公司獲得的牌號(hào)為A-1型的氧化鋁，該氧化鋁的表面積為130m2/g，孔體積為0.17cc/g。當(dāng)由粉末X線衍射法分析，該材料表現(xiàn)為非晶態(tài)。
將成形和煅燒的燃料組元浸入硝酸四胺鈀(Ⅱ)Pd(NH3)4(NO3)2的0.05%水溶液中，所述溶液還包含1.0%Na2CO3和0.5%K2CO3。將燃料浸漬3小時(shí)，將其去除并在300℃加熱，以將鈀配位化合物分解為金屬態(tài)。
將所得燃料制成樣品，并按例Ⅰ所描述的那樣對其進(jìn)行CO和CO2量分析，該吸煙制品的主流煙中含有的CO量為2.4mg，CO2量為45mg。未經(jīng)鈀處理的類似燃料包含5.3mg CO。
例Ⅶ制備采用例Ⅰ所描述的類似的燃料組元-封殼布置的吸煙制品，不同之處在于將催化組成浸漬在氧化鋁珠粒上，并放在緊靠燃料組元后，所述氧化鋁浸漬珠粒的制備如下將類似例Ⅰ中所描述的用于載帶煙霧形成材料的高表面積氧化鋁珠粒在1000℃下燒結(jié)1小時(shí)，用水將其洗滌并干燥之，使其篩分通過一直徑為0.063″(1.6mm)的穿孔不銹鋼柵板。用0.6重量%鈀對這些珠粒的浸漬如下將Pd Cl2溶于50/50異丙醇/水;使珠粒在該溶液中交換1小時(shí)，干燥之，并在Na BH4溶液中還原之。所述經(jīng)浸漬的珠粒被放置在緊靠燃料組元之后。
由見克曼紅外線分析儀測提，采用在燃料組元之后的包含0.2mg鈀的氧化鋁珠粒的吸煙制品的主流煙包含小于2.5mgCO。
前面已對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的描述，包括其較佳實(shí)施例。然而，可以預(yù)料，該領(lǐng)域的熟練人員在參考本發(fā)明之后，可對本發(fā)明作出變更和/或改進(jìn)，但它仍在由下列權(quán)利要求規(guī)定的本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于吸煙制品的燃料組元，其特征在于它包括a)壓力成形的碳質(zhì)材料物質(zhì)；和b)在燃料組元燃燒期間顯著減少在采用燃料組元的吸煙制品的主流煙中的一氧化碳量的催化組成。
2.如權(quán)利要求1所述的燃料組元，其特征在于所述催化組成包括選自氧化物、氮化物、碳化物或硼化物組的陶瓷材料。
3.如權(quán)利要求2所述的燃料組元，其特征在于所述陶瓷材料包括選自氧化鋁、氧化鋯、二氧化鈦、氧化釔、二氧化硅、磷酸鹽、硅鋁酸鹽或其混合物組的氧化物。
4.如權(quán)利要求3所述的燃料組元，其特征在于所述催化組成包括選自氧化鋁氫氧化物和過渡氧化鋁組的氧化鋁。
5.如權(quán)利要求4所述的燃料組元，其特征在于所述過渡氧化鋁由低級過渡氧化鋁、高級過渡氧化鋁、α-氧化鋁、β-氧化鋁、ζ-氧化鋁或其混合物組中選取。
6.如權(quán)利要求5所述的燃料組元，其特征在于所述低級過渡氧化鋁選自χ、γ、η型氧化鋁，高級過渡氧化鋁選自K、δ和θ型氧化鋁。
7.如權(quán)利要求4所述的燃料組元，其特征在于所述氧化鋁的表面積為大于約0.1m2/g。
8.如權(quán)利要求4所述的燃料組元，其特征在于所述氧化鋁的表面積為大于約1.0m2/g。
9.如權(quán)利要求4所述的燃料組元，其特征在于所述氧化鋁的表面積為大于約5.0m2/g。
10.如權(quán)利要求4所述的燃料組元，其特征在于所述氧化鋁的孔體積為大于約0.01cc/g。
11.如權(quán)利要求4所述的燃料組元，其特征在于所述氧化鋁的孔體積為大于約0.05cc/g。
12.如權(quán)利要求4所述的燃料組元，其特征在于所述氧化鋁的孔體積為大于約0.1cc/g。
13.如權(quán)利要求2所述的燃料組元，其特征在于所述陶瓷材料量占燃料組元的重量百分?jǐn)?shù)在約1和60%之間。
14.如權(quán)利要求2所述的燃料組元，其特征在于所述陶瓷材料量占燃料組元的重量百分?jǐn)?shù)在約2和25%之間。
15.如權(quán)利要求2所述的成形燃料組元，其特征在于所述陶瓷材料量占燃料組元的重量百分?jǐn)?shù)在約4和15%之間。
16.如權(quán)利要求1，2，3，4，5，13或14所述的燃料組元，其特征在于所述催化組成基本上無活性金屬組份。
17.如權(quán)利要求2，3，4或5所述的燃料組元，其特征在于所述催化組成進(jìn)一步包括負(fù)載于陶瓷材料之上的活性金屬組份，其中所述金屬組份選自鉑族金屬和賤金屬組。
18.如權(quán)利要求17所述的成形燃料組元，其特征在于所述鉑族金屬由鉑、鈀、銠、釔、鈷或其混合物的組中選取，所述賤金屬由鐵、錳、釩、銅、鎳、鈷或其混合物的組中選取。
19.如權(quán)利要求18所述的燃料組元，其特征在于所述金屬組份為鉑族金屬，所述鉑族金屬量占載體的重量百分?jǐn)?shù)為小于約5%。
20.如權(quán)利要求18所述的燃料組元，其特征在于所述金屬組份為鉑族金屬，所述鉑族金屬量占載體的重量百分?jǐn)?shù)為小于約3%。
21.如權(quán)利要求18所述的燃料組元，其特征在于所述金屬組份為鉑族金屬，所述鉑族金屬量占載體的重量百分?jǐn)?shù)為小于約2%。
22.如權(quán)利要求1所述的燃料組元，其特征在于所述催化組成包括選自鉑族金屬和賤金屬組的金屬組份。
23.如權(quán)利要求22所述的燃料組元，其特征在于所述鉑族金屬由鉑、鈀、銠、釔、釕或其混合物的組中選取，所述賤金屬由鐵、錳、釩、銅、鎳、鈷或其混合物的組中選取。
24.如權(quán)利要求23所述的燃料組元，其特征在于所述金屬組份為鉑族金屬，鉑族金屬量占燃料組元的重量百分?jǐn)?shù)小于約1.0%。
25.如權(quán)利要求23所述的燃料組元，其特征在于所述鉑族金屬量占燃料組元的重量百分?jǐn)?shù)小于約0.5%。
26.如權(quán)利要求23所述的燃料組元，其特征在于所述鉑族金屬量占燃料組元的重量百分?jǐn)?shù)為小于約0.2%。
27.如權(quán)利要求23、24或25所述的燃料組元，其特征在于所述燃料含有小于約280微克鉑族金屬。
28.如權(quán)利要求1，2，3，4，5，6，7，10，13，15，16，17，18，19，22，23或24所述的燃料組元，其特征在于它進(jìn)一步包括至少部分從其中延伸通過的至少一個(gè)縱向通道。
29.一種用于吸煙制品的燃料組元，其特征在于它包括a)具有至少部分從其中延伸通過的至少一個(gè)縱向通道的碳質(zhì)材料壓力成形塊;和b)至少部分包含在縱向通道中的在燃料組元燃燒期間顯著減少在采用該燃料組元的吸煙制品的主流煙中的一氧化碳量的催化組成。
30.如權(quán)利要求29所述的燃料組元，其特征在于所述壓力成形塊具有許多至少部分從其中穿過的縱向通道。
31.如權(quán)利要求29所述的燃料組元，其特征在于所述催化組成包括由氧化物、氮化物、碳化物或硼化物組中選取的陶瓷材料。
32.如權(quán)利要求29所述的燃料組元，其特征在于所述催化組成具有至少部分從其中延伸過的至少一個(gè)縱向通道。
33.如權(quán)利要求31所述的燃料組元，其特征在于所述陶瓷材料包括由氧化鋁、氧化鋯、二氧化鈦、氧化釔、二氧化硅、磷酸鹽、硅鋁酸鹽或其混合物組中選取的一種氧化物。
34.如權(quán)利要求33所述的燃料組元，其特征在于所述催化組成包括由氧化鋁氫氧化物和過濾氧化鋁組中選取的氧化鋁。
35.如權(quán)利要求34所述的成形燃料組元，其特征在于所述過渡氧化鋁是由低級過渡氧化鋁、高級過渡氧化鋁、α-氧化鋁、β-氧化鋁、ζ-氧化鋁或其混合物組中選取的。
36.如權(quán)利要求35所述的成形燃料組元，其特征在于所述低級過渡氧化鋁選自χ、γ、η型氧化鋁，所述高級過渡氧化鋁選自K、δ和θ型氧化鋁。
37.如權(quán)利要求34所述的燃料組元，其特征在于所述氧化鋁的表面積大于約0.1m2/g。
38.如權(quán)利要求34所述的燃料組元，其特征在于所述氧化鋁的孔體積為大于約0.01cc/g。
39.如權(quán)利要求32，33，34，35或36所述的燃料組元，其特征在于所述催化組成進(jìn)一步包括負(fù)載于陶瓷材料之上的鉑族金屬。
40.如權(quán)利要求39所述的燃料組元，其特征在于所述鉑族金屬是由鉑、鈀、銠、銥、釕或其混合物組中選取的。
41.如權(quán)利要求40所述的燃料組元，其特征在于所述鉑族金屬量占陶瓷材料的重量百分?jǐn)?shù)為小于約5%。
42.如權(quán)利要求41所述的燃料組元，其特征在于所述金屬組份為鉑族金屬催化劑，以及鉑族金屬量占陶瓷材料的重量百分?jǐn)?shù)為小于約3%。
43.如權(quán)利要求41所述的燃料組元，其特征在于所述金屬組份為鉑族金屬催化劑，以及鉑族金屬量占陶瓷材料的重量百分?jǐn)?shù)為小于約2%。
44.一種用于吸煙制品的燃料組元，其特征在于它包括用在燃料組元燃燒期間能顯著減少在采用該燃料組元的吸煙制品的主流煙中的一氧化碳量的催化組成浸漬的壓力成形碳質(zhì)材料塊。
45.如權(quán)利要求44所述的燃料組元，其特征在于它進(jìn)一步包括由氧化物、氮化物、碳化物或硼化物組中選取的陶瓷材料。
46.如權(quán)利要求45所述的燃料組元，其特征在于所述陶瓷材料包括由氧化鋁、氧化鋯、二氧化鈦、氧化釔、二氧化硅、磷酸鹽、硅鋁酸鹽和四氮化三硅組中選取的氧化物。
47.如權(quán)利要求46所述的燃料組元，其特征在于所述陶瓷材料包括由氧化鋁氫氧化物和過渡氧化鋁組中選取的氧化鋁。
48.如權(quán)利要求47所述的燃料組元，其特征在于所述氧化鋁的表面積為大于約0.1m2/g。
49.如權(quán)利要求47所述的燃料組元，其特征在于所述孔體積為大于約0.01cc/g。
50.如權(quán)利要求45所述的燃料組元，其特征在于所述陶瓷材料量占所述(燃料)組元的重量百分?jǐn)?shù)在約1和60%之間。
51.如權(quán)利要求44，45，46，47，48，49或50所述的燃料組元，其特征在于它進(jìn)一步包括至少部分延伸通過其中的至少一個(gè)縱向通道。
52.如權(quán)利要求51所述的燃料組元，其特征在于至少縱向通道的表面浸漬有催化組成。
53.如權(quán)利要求52所述的燃料組元，其特征在于所述催化組成包括由鉑、鈀、銠、銥、釕或其混合物組中選取的鉑族金屬。
54.如權(quán)利要求53所述的燃料組元，其特征在于所述鉑族金屬量占燃料組元的重量百分?jǐn)?shù)為小于約1.0%。
55.如權(quán)利要求53所述的燃料組元，其特征在于所述鉑族金屬量占燃料組元的重量百分?jǐn)?shù)為小于約0.5%。
56.如權(quán)利要求53所述的燃料組元，其特征在于所述鉑族金屬量占燃料組元的重量百分?jǐn)?shù)為小于約0.2%。
57.一種吸煙制品，其特征在于它包括
a)燃料組元，它包括碳質(zhì)材料壓力成形塊和在燃料組元燃燒期間能顯著減少在吸煙制品的主流煙中的一氧化碳量的催化組成;和
b)包括煙霧形成材料的物理學(xué)上分離的煙霧產(chǎn)生裝置。
58.如權(quán)利要求57所述的吸煙制品，其特征在于所述燃料組元進(jìn)一步包括由氧化物、氮化物、碳化物或硼化物組中選取的陶瓷材料。
59.如權(quán)利要求58所述的吸煙制品，其特征在于所述陶瓷材料包括由氧化鋁、氧化鋯、二氧化鈦、氧化釔、二氧化硅、磷酸鹽、硅鋁酸鹽或其混合物組中選取的氧化物。
60.如權(quán)利要求59所述的吸煙制品，其特征在于所述催化組成包括由氧化鋁氫氧化物和過渡氧化鋁組中選取的氧化鋁。
61.如權(quán)利要求60所述的吸煙制品，其特征在于所述過渡氧化鋁是由低級過濾氧化鋁、高級過濾氧化鋁、α-氧化鋁、β-氧化鋁、ζ-氧化鋁或其混合物組中選取的。
62.如權(quán)利要求61所述的吸煙制品，其特征在于所述低級過濾氧化鋁選自χ、γ和η型氧化鋁，所述高級過渡氧化鋁選自K、δ和θ型氧化鋁。
63.如權(quán)利要求60所述的吸煙制品，其特征在于所述氧化鋁的表面積為大于約0.1m2/g。
64.如權(quán)利要求60所述的吸煙制品，其特征在于所述氧化鋁的表面積為大于約1.0m2/g。
65.如權(quán)利要求60所述的吸煙制品，其特征在于所述氧化鋁的表面積為大于約5.0m2/g。
66.如權(quán)利要求60所述的吸煙制品，其特征在于所述氧化鋁孔體積為大于約0.01cc/g。
67.如權(quán)利要求60所述的吸煙制品，其特征在于所述氧化鋁的孔體積為大于約0.05cc/g。
68.如權(quán)利要求60所述的吸煙制品，其特征在于所述氧化鋁的孔體積為大于約0.1cc/g。
69.如權(quán)利要求58所述的吸煙制品，其特征在于所述陶瓷材料量占燃料組元的重量百分?jǐn)?shù)在約1和60%之間。
70.如權(quán)利要求58所述的吸煙制品，其特征在于所述陶瓷材料量占燃料組元的重量百分?jǐn)?shù)在約2和25%之間。
71.如權(quán)利要求58所述的吸煙制品，其特征在于所述陶瓷材料量占燃料組元的重量百分?jǐn)?shù)為約4和15%之間。
72.如權(quán)利要求57，58，59，60，61，69，70或71所述的吸煙制品，其特征在于所述催化組成基本上無活性金屬組份。
73.如權(quán)利要求58，59，60或61所述的吸煙制品，其特征在于所述催化組成進(jìn)一步包括負(fù)載于陶瓷材料上的由鉑族金屬和賤金屬組中選取的金屬組份。
74.如權(quán)利要求73所述的吸煙制品，其特征在于所述鉑族金屬是由鉑、鈀、銠、銥、釕或其混合物組中選取的，所述賤金屬是由鐵、錳、釩、銅、鎳、鈷或其混合物組中選取的。
75.如權(quán)利要求73所述的吸煙制品，其特征在于所述金屬組份是鉑族金屬，以及鉑族金屬量占載體的重量百分?jǐn)?shù)為小于約5%。
76.如權(quán)利要求73所述的吸煙制品，其特征在于所述金屬組份是鉑族金屬，以及鉑族金屬量占載體的重量百分?jǐn)?shù)為小于約3%。
77.如權(quán)利要求73所述的吸煙制品，其特征在于所述金屬組份是鉑族金屬，以及鉑族金屬量占載體的重量百分?jǐn)?shù)為小于約2%。
78.如權(quán)利要求74，75，76或77所述的吸煙制品，其特征在于所述燃料含有少于約280微克鉑族金屬。
79.如權(quán)利要求57所述的吸煙制品，其特征在于所述催化組成包括由鉑族金屬和賤金屬組中選取的金屬組份。
80.如權(quán)利要求79所述的吸煙制品，其特征在于鉑族金屬是從鉑、鈀、銠、銥、釕或其混合物組中選取的，所述賤金屬是從鐵、錳、釩、銅、鎳、鈷或其混合物組中選取的。
81.如權(quán)利要求79所述的吸煙制品，其特征在于所述鉑族金屬量占燃料組元的重量百分?jǐn)?shù)為小于約1.0%。
82.如權(quán)利要求79所述的吸煙制品，其特征在于所述鉑族金屬量占燃料組元的重量百分?jǐn)?shù)為小于約0.5%。
83.如權(quán)利要求79所述的吸煙制品，其特征在于所述鉑族金屬量占燃料組元的重量百分?jǐn)?shù)為小于約0.2%。
84.如權(quán)利要求81，82或83所述的吸煙制品，其特征在于所述燃料含有少于約280微克鉑族金屬。
85.如權(quán)利要求57，58，59，60，61，62，63，64，65，66，67，68，69，70，71，72，79，80，81，82，83或84所述的吸煙制品，其特征在于它進(jìn)一步包括至少部分從其中延伸通過的至少一個(gè)縱向通道。
86.一種吸煙制品，其特征在于它包括a)在燃料組元燃燒期間能顯著減少在吸煙制品主流煙中的一氧化碳量的浸漬有催化組成的碳質(zhì)材料壓力成形塊;和b)包括煙霧形成材料的物理學(xué)上分離的煙霧產(chǎn)生裝置。
87.如權(quán)利要求86所述的吸煙制品，其特征在于所述壓力成形碳質(zhì)材料進(jìn)一步包括由氧化物、氮化物、碳化物或硼化物組中選取的陶瓷材料。
88.如權(quán)利要求87所述的吸煙制品，其特征在于所述陶瓷材料是由氧化鋁、氧化鋯、二氧化鈦、氧化釔、二氧化硅、磷酸鹽、硅鋁酸鹽或其混合物組中選取的一種氧化物。
89.如權(quán)利要求88所述的吸煙制品，其特征在于所述陶瓷材料包括由氧化鋁氫氧化物和過渡氧化鋁組中選取的氧化鋁。
90.如權(quán)利要求89所述的吸煙制品，其特征在于所述氧化鋁的表面積為大于約0.1m2/g。
91.如權(quán)利要求89所述的吸煙制品，其特征在于所述氧化鋁的孔體積為大于約0.01cc/g。
92.如權(quán)利要求88所述的吸煙制品，其特征在于所述陶瓷材料量占所述組元的重量百分?jǐn)?shù)在約1和60%之間。
93.如權(quán)利要求86，87，88，89，90，91或92所述的吸煙制品，其特征在于所述燃料組元進(jìn)一步包括至少部分從其中延伸通過的至少一個(gè)縱向通道。
94.如權(quán)利要求93所述的吸煙制品，其特征在于至少縱向通道的表面浸漬有催化組成。
95.如權(quán)利要求94所述的吸煙制品，其特征在于所述催化組成包括由鉑、鈀、銠、銥、釕或其混合物組中選取的鉑族金屬。
96.如權(quán)利要求95所述的吸煙制品，其特征在于所述鉑族金屬量占燃料組元的重量百分?jǐn)?shù)為小于約1.0%。
97.如權(quán)利要求95所述的吸煙制品，其特征在于所述鉑族金屬量占燃料組元的重量百分?jǐn)?shù)為小于約0.5%。
98.如權(quán)利要求95所述的吸煙制品，其特征在于所述鉑族金屬量占燃料組元的重量百分?jǐn)?shù)為小于約0.2%。
99.一種吸煙制品，其特征在于它包括a)碳質(zhì)燃料組元;b)物理學(xué)上分離的煙霧產(chǎn)生裝置;和c)位于燃料組元和煙霧產(chǎn)生裝置之間的在吸煙期間能顯著減少在吸煙制品主流煙中的一氧化碳量的催化組成。
100.一種吸煙制品，其特征在于它包括a)碳質(zhì)燃料組元;和b)包括煙霧形成材料和在吸煙期間能減少在吸煙制品主流煙中的一氧化碳量的催化組成的物理學(xué)上分離的煙霧產(chǎn)生裝置。
101.如權(quán)利要求99或100所述的吸煙制品，其特征在于所述催化組成包括由氧化物、氮化物、碳化物或硼化物組中選取的陶瓷材料。
102.如權(quán)利要求101所述的吸煙制品，其特征在于所述陶瓷材料包括由氧化鋁、氧化鋯、二氧化鈦、氧化釔、二氧化硅、磷酸鹽、硅鋁酸鹽或其混合物組中選取的氧化物。
103.如權(quán)利要求102所述的吸煙制品，其特征在于所述催化組成包括由氧化鋁氫氧化物和過濾氧化鋁組中選取的氧化鋁。
104.如權(quán)利要求103所述的吸煙制品，其特征在于所述過渡氧化鋁選自低級過濾氧化鋁、高級過濾氧化鋁、α-氧化鋁、β-氧化鋁、ζ-氧化鋁或其混合物。
105.如權(quán)利要求103所述的吸煙制品，其特征在于所述低級過渡氧化鋁是從χ、γ和η型氧化鋁組中選取的，所述高級過渡氧化鋁是從k、δ和θ型氧化鋁組中選取的。
106.如權(quán)利要求105所述的吸煙制品，其特征在于所述氧化鋁的表面積為大于約0.1m2/g。
107.如權(quán)利要求105所述的吸煙制品，其特征在于所述氧化鋁的孔體積為大于約0.01cc/g。
108.如權(quán)利要求88或89所述的吸煙制品，其特征在于所述催化組成物包括由鉑、鈀、銠、銥、釕或者其混合物組中選取的鉑族金屬。
109.如權(quán)利要求57，58，59，63，66，69，79，81，86，87，88，90，92，99或100所述的吸煙制品，其特征在于當(dāng)采用由58秒陰燃隔開的35ml噴煙體積的2秒持續(xù)時(shí)間用所述吸煙制品吸至少10口煙時(shí)，包含在吸煙制品主流煙中的一氧化碳量為小于約6mg。
110.如權(quán)利要求109所述的吸煙制品，其特征在于當(dāng)采用由58秒陰燃隔開的35ml噴煙體積的2秒持續(xù)時(shí)間用所述吸煙制品吸至少10口煙時(shí)，包含在吸煙制品主流煙中的一氧化碳量為小于約4mg。
111.如權(quán)利要求109所述的吸煙制品，其特征在于當(dāng)采用由58秒陰燃隔開的35ml噴煙體積的2秒持續(xù)時(shí)間用所述吸煙制品吸至少10口煙時(shí)，包含在吸煙制品主流煙中的一氧化碳量為小于約2mg。
112.一種制備用于吸煙制品的燃料組元的方法，其特征在于它包括a)成形一種具有至少部分從其中延伸通過的至少一個(gè)縱向通道的碳質(zhì)材料塊;和b)將催化組成施加到至少一部分燃料組元表面。
113.如權(quán)利要求112所述的方法，其特征在于所述碳質(zhì)材料物質(zhì)具有至少部分從其中延伸通過的許多縱向通道。
114.如權(quán)利要求112或113所述的方法，其特征在于將所述催化組成施加到至少縱向通道的表面。
115.如權(quán)利要求112或113所述的方法，其特征在于將所述催化組成通過浸漬施加到碳質(zhì)材料塊上。
116.如權(quán)利要求112或113所述的方法，其特征在于所述碳質(zhì)材料壓力成形塊進(jìn)一步包括由氧化物、氮化物、碳化物或硼化物組中選取的陶瓷材料。
117.如權(quán)利要求116所述的吸煙制品，其特征在于所述陶瓷材料包括由氧化鋁、氧化鋯、二氧化鈦、氧化釔、二氧化硅、磷酸鹽、硅鋁酸鹽和四氮化三硅組中選取的氧化物。
118.如權(quán)利要求117所述的方法，其特征在于所述陶瓷材料包括由氧化鋁氫氧化物和過渡氧化鋁組中選取的氧化鋁。
119.如權(quán)利要求118所述的方法，其特征在于所述氧化鋁的表面積為大于約0.1m2/g。
120.如權(quán)利要求118所述的方法，其特征在于所述氧化鋁的孔體積為大于約0.01cc/g。
121.如權(quán)利要求118所述的方法，其特征在于所述陶瓷材料量占所述(燃料)組元的重量百分?jǐn)?shù)為在約1和60%之間。
122.如權(quán)利要求112或113所述的方法，其特征在于所述催化組成包括由鉑、鈀、銠、銥、釕或其混合物組中選取的鉑族金屬。
123.如權(quán)利要求122所述的方法，其特征在于所述鉑族金屬量占燃料組元的重量百分?jǐn)?shù)為小于約1.0%。
124.如權(quán)利要求121所述的方法，其特征在于所述鉑族金屬量占燃料組元的重量百分?jǐn)?shù)為小于約0.5%。
125.如權(quán)利要求121所述的方法，其特征在于所述鉑族金屬量占燃料組元的重量百分?jǐn)?shù)為小于約0.2%。
全文摘要
本發(fā)明涉及包含在吸煙期間顯著減少在主流煙中含有的一氧化碳量的最好作為部分燃料組元的催化組成的香煙和其他吸煙制品。本發(fā)明也涉及含催化劑的碳質(zhì)燃料自身，以及制造這種碳質(zhì)燃料的方法。包含所述催化組成的燃料組元在具有物理上與燃燒組元分離的煙霧發(fā)生裝置的吸煙制品中特別有用。
文檔編號(hào)A24D1/18GK1046665SQ8910290
公開日1990年11月7日 申請日期1989年4月25日 優(yōu)先權(quán)日1989年4月25日
發(fā)明者米切爾·大衛(wèi)·謝農(nóng), 里查德·朗·萊門, 詹姆斯·李·瑞斯, 奧里佛·派斯·福林, 約翰夫·米爾斯, 旦尼斯·米奇爾瑞格斯, 厄內(nèi)斯特·吉伯特·法里亞 申請人:R.J.雷諾茲煙草公司