BG61522B1

BG61522B1 - Състав за горивен елемент

Info

Publication number: BG61522B1
Application number: BG98697A
Authority: BG
Inventors: Dennis Riggs; Dwayne Beeson; Billy Conner
Original assignee: Japan Tobacco Inc.
Priority date: 1993-04-07
Filing date: 1994-04-06
Publication date: 1997-11-28
Also published as: JPH06311877A; PH30299A; ATE158694T1; KR100294308B1; GR3025635T3; CA2120586C; RU2120781C1; KR940023405A; PL175470B1; BR9401409A; US5551451A; EP0623289B1; CN1062434C; AU667160B2; DE69405906D1; CN1093556A; DE69405906T2; DK0623289T3; BG98697A; JP3390520B2

Abstract

1. Състав за горивен елемент, предназначен за изделия за пушене, характеризиращ се с това, че включва следните компоненти в тегл.%: най-малко 50 прахообразен елементен въглерод, най-малко 1 свързващовещество, най-малко 3 прахообразен графит и най-малко 1 калциев карбонат.

Description

Област на техниката

Изобретението се отнася до подобрения 5 в изделия за пушене, по-специално до такива, използващи тютюн. Цигарите, пурите и лулите са популярни изделия за пушене, които използват тютюна в различни форми. Множество продукти са предлагани като подобрения или алтернативи при различните популярни изделия за пушене. Така например многобройни заглавия предлагат изделия, които излъчват ароматизирани пари и/или видим аерозол. При повечето от тези изделия се използва възпламеняем горивен източник, за да се осигури аерозол и/или за да се загрее образуващият аерозол материал (ниво на техниката, цитирано в US 4 714 082 от Banerjee et al.)

Предшестващо състояние на техниката

Изобретението се отнася до изделия за пушене като цигари, в частност такива изделия за пушене, които имат къс горивен елемент и физически разделени произвеждащи аерозол средства. Изделията за пушене от този тип и материалите, методите и/или уредите, използвани за приготвянето им, са описани в следните американски патенти:

708 151 - Shelar, 4 714 082 - Banerjee et al., 4 732 168 - Resce, 4 756 318 - Clearman et al., 4 782 644 - Haarer et al., 4 793 365 Sensabaugh et al., 4 802 568 - Haarer et al., 4 827 950 - Banerjee et al., 4 870 748 - Hensgen et al., 4 881 556 - Clearman et al., 4 893 637 Hancock et al., 4 893 639 - White, 4 903 714 Barnes et al., 4 917 128 - Clearman et al., 4 928 714 - Shannon, 4 938 238 - Barnes et al., 4 989 619 - Clearman et al., 5 027 837 - Clearman et al., 5 038 802 - White et al., 5 042 509 - Banerjee et al., 5 052 413 - Baker et al., 5 060 666 Clearman et al., 5 065 776 - Lawson et al., 5 067 499 - Banerjee et al., 5 076 292 - Sensabaugh et al., 5 076 297 - Ferrier et al., 5 088 507 - Baker et al., 5 099 861 - Clearman et al., 5 101 839 Jakob et al., 5 105 831 - Banerjee et al., 5 105 837 - Barnes et al., и в монографията “Химични и биологични проучвания на нови типове цигари, които загряват вместо да изгарят тютюна” R.J.Reynolds Tobacco Company, 1988 / обозначена по-нататък накратко RJR

Monograph”/. Тези изделия за пушене могат да осигурят на пушача удоволствието от пушене /например вкус, усещане, задоволство и други подобни/. Такива изделия за пушене обикновено дават малко количество видим страничен поток от дим и незначително образуване на катран при пушене.

Изделията за пушене, описани в посочените патенти и/или публикации, използват общо взето, запалителен горивен елемент за произвеждане на топлина и образуващи аерозол средства, разположени физически отделно от горивния елемент и намиращи се в типичните случаи в топлообменна връзка с него. Много от тези образуващи аерозол средства използват субстрат или носител на един или повече образуващи аерозол материали като например многоатомни алкохоли като глицерин. Образуващите аерозол материали се изпаряват чрез топлината от изгаряне на горивния елемент и след охлаждане образуват аерозол. В нормалните случаи горивните елементи на такива изделия за пушене са обгърнати от изолационна обвивка.

Горивните елементи, използвани в описаните изделия за пушене, изгарят с образуване на продукти от горенето като въглероден диоксид, въглероден оксид, вода и незначителни количества други съединения. Един познат метод за снижаване количеството на въглероден оксид, образуван при изгаряне на горивния елемент, се състои в намаление температурата на горене на горивния елемент. Чрез снижаване температурата на горене се намаляват калориите, които се освобождават, в резултат на което се ограничава топлината, подлежаща на разсейване при пушенето.

Техническа същност на изобретението

Изобретението е насочено към подобрения в съставите на горивния елемент, чрез което се намалява образуваният въглероден оксид при изгаряне на горивния елемент в сравнение с познатите горивни състави, а горивният състав позволява намалено освобождаване на топлинна енергия при пушенето, по-специално по време на всмукването, което понижава нивата на въглероден оксид, създадени при изгаряне на горивния елемент, и помага за предпазване от прегряване изделията за пушене или техните компоненти.

Горивният състав съгласно изобретението включва един или повече въглеродни материала като елементен въглерод, по-специално въглерод от твърда дървесина, комбинирани с добавки, включително графит и/или неорганичен пълнежен материал като калциев карбонат, натриев карбонат и други подобни. В предпочитаните горивни състави описаните по-горе благоприятни ефекти е установено, че са най-силно изразени тогава, когато към сместа от елементен въглерод и свързващо вещество се добави графит и/или калциев карбонат.

В едно изпълнение на изобретението горивният състав, подходящ за изработване на горивни елементи за изделия за пушене, включва най-малко около 50 % тегл., предимно най-малко около 60 % тегл. и най-вече наймалко около 70 % тегл. прахообразен елементен въглерод и предимно въглерод, получен чрез контролирано овъгляване на хартиена каша от твърда дървесина. Както е дефиниран и използван тук, прахообразният елементен въглерод има среден размер на частиците под около 30 pm в диаметър, предимно под около 20 pm и най-вече около 12 pm. Описаните величини на частиците са определени с Microtrac Analyzer (Leeds & Northrup). Горивният състав включва също така най-малко около 1 % тегл., предимно най-малко около 5 % тегл. и най-вече най-малко около 10 % тегл. подходящо свързващо вещество.

Горивният състав съгласно изобретението включва една или повече добавки като графит и/или неорганичен пълнежен материал като калциев карбонат, натриев карбонат и други подобни. Така описаният горивен състав може да включва освен това най-малко около 3 % тегл., предимно най-малко около 5 % тегл. и най-вече най-малко около 8 % тегл. прахообразен графит. В типичните случаи количеството на добавения към горивния състав графит не надвишава около 20 % тегл. По желание могат да се използват и по-големи количества. Графитът се добавя предимно в прахообразна форма и има среден диаметър, определен както е посочено по-горе, под около 20 pm предимно под около 14jxm и найвече около 8 pm.

По сходен начин описаните горивни състави могат да включват по-нататък най-малко около 1 % тегл., предимно около най-мал ко 2 % тегл. и най-вече най-малко около 3 °_отегл. подходящ неорганичен пълнител като калциев карбонат или други подобни. В типичните случаи количеството на добавения неорганичен пълнител като СаСО₃ не надвишава около 15 % тегл. По желание могат да се използват и по-големи количества.

Ако е необходимо или желателно, в горивните състави съгласно изобретението могат да се включат и други добавки, включително до около 10 % тегл. прахообразен тютюн със среден размер на частиците под около 20 pm, предимно под около 15 pm и най-вече под около 10 pm и/или до около 1,5 % тегл. натриев карбонат и други подобни.

Особено предпочитана категория свързващи вещества, които се използват тук, са алгинатните свързващи вещества, по-специално амониев алгинат. В специално предпочитаните изпълнение прахообразният въглерод /например от твърда дървесна каша/ има среден размер на частиците около 12 р m, а прахообразният графит има средна величина на частиците около 8 pm.

Общо взето, горивните елементи, получени от съставите съгласно изобретението, които са подходящи за употреба в изделията за пушене, имат диаметър до около 8 mm и дължина до около 20 mm. Горивните елементи се формоват в общи линии чрез конвенционални методи за екструзия при използване на настоящия състав и достатъчно количество вода, за да се образува паста, годна за екструзия.

Изобретението е насочено също така към изделия за пушене, използващи изготвени от състава съгласно изобретението горивни елементи. Цигарите са най-популярната форма на изделието за пушене, използващо горивните елементи съгласно изобретението, но е възможно да се изготвят също така и други изделия за пушене като например лули. В едно предпочитано изпълнение изобретението предлага цигари, състоящи се от горивен елемент, който преди пушенето има дължина, по-малко от около 20 mm, предимно по-малко от около 15 mm и най-вече около 12 mm и диаметър, по-малко от около 8 mm, предимно по-малко от около 6 mm и най-вече около 4,2 mm. Горивният елемент е оформен чрез екструзия на горивен състав, който включва наймалко около 50 % тегл. прахообразен въглерод от твърда дървесина, най-малко около 1 r-.· 61522

I Illi I ;

% тегл. амониев алгинат като свързващо вещество, най-малко около 3 % тегл. прахообразен графит и най-малко около 1 % тегл. калциев карбонат. Горивният елемент има обвивка от еластичен изолационен материал по сво- 5 ята обиколка и е физически отделен от образуващи аерозол средства, разположени по дължина зад горивния елемент, а образуващите аерозол средства включват субстрат, съдържащ образуващо аерозол вещество.

Използваният тук термин “въглероден” означава съдържащи предимно въглерод вещества.

Описание на приложените фигури

Фигура 1 представлява надлъжен разрез на едно изпълнение на цигарата, включваща горивния елемент, приготвен съгласно изобретението;

Фигура 1А - крайният участък на цигарата съгласно фигура 1;

Фигура 2 - в напречен разрез друго изпълнение на цигарата, включваща горивния елемент, приготвен съгласно изобретението.

Подробно описание на предпочитаните изпълнения

Изобретението е насочено по-специално към подобрения на въглеродни горивни елементи, използвани в изделия за пушене. Фигури 1 и 1А представляват предпочитано изпълнение на цигарата, включваща горивен елемент съгласно изобретението.

Както е показано на фиг.1 и по-специално на фиг.1 А, горивният елемент 10 включва известен брой канали 15, преминаващи по протежение на надлъжната периферия. Изолационна обвивка заобикаля периферията на горивния елемент и в илюстрираното изпълнение включва редуващи се слоеве от стъклени нишки и тютюнева хартия, разположени като концентрични пръстени, отделящи се външно от горивния елемент в следния ред: а/ първи мат от стъклени нишки 11; б/ тютюнева хартия 12 и с/втори мат от стъклени нишки 13 и външна хартиена обвивка 14. Външната хартиена обвивка 14 може да включва един слой или може да се изготви от множество отделни слоеве, всеки от които има различни показатели на порьозност и стабилност на пепелта.

Разположено зад изолирания горивен елемент 10, се намира второ образуващо аеро10 зол средство, включващо субстрата 16, който съдържа един или повече образуващи аерозол материали и/или ароматизиращи вещества. В цигарите от този тип субстратът 16 е оформен предимно от излят листов материал, съдържащ тютюн /в навита форма или като рязан пълнеж/, който е описан по-подробно в следващия текст. Субстратът 16 е обвит с хартиена обвивка 14, простираща се по протежение на горивния елемент 10.

Субстратът 16 е поместен в една преградна тръбичка 17. Преградната тръбичка може да бъде от слоест /ламиниран/ материал, като например книжен и метален /например алуминиев/ листов ламинат, предимно с фолио откъм вътрешната страна, но може да има и сходна структура, която спомага да се намали или предотврати миграцията на образувания от субстрата 16 аерозол към другите компоненти на цигарата. По желание с преградната тръбичка 17 могат да се оформят едно или повече кухи пространства /не са показани/ с цел субстратът 16 да се изолира от останалите компоненти на цигарата.

Разположен в надлъжна посока зад преградната тръбичка 17 се намира един сегмент от възстановен тютюн 19, който е обвит с цигарена хартия 20. В типичните случаи сегментът от възстановен тютюн се предвижда във формата на рязан пълнеж и е предназначен да придаде тютюнев аромат на аерозола, който се освобождава от образуващото аерозол средство. По желание тютюневият сегмент 19 може да се избегне и да бъде заместен от кухо пространство или друг материал. Алтернативно субстратът 16 може да се удължи, а сегментът от възстановен тютюн 19 да се скъси или да се избегне. По желание една обвита с хартиена обвивка секция от тютюнева хартия /не е показана/ може да се включи между субстрата 16 и тютюневия сегмент 19 или да се постави зад тютюневия сегмент 19. Също така по желание може да се използва примесен с въглерод лист, който съдържа ароматизиращо вещество като ментол, и това може да стане чрез свързване със сегмента от възстановен тютюн 19 или на мястото на секцията от тютюнева хартия.

Обвит с хартия 22 нискоефективен филтърен елемент 21 е разположен във външния край на цигарата при мундщука. Връхната хартия 23 се използва за свързване на филтъ4 pa 21 със запълнения с рязан тютюн сегмент на цигарата. По желание запълненият с рязан тютюн сегмент 19 може да се избегне и тогава за предпочитане се използва извънредно дълъг филтър.

Обвивка от негоряща хартия 18 обгръща изолирания горивен елемент в точка на разстояние 2 до 8 mm от запалвания край на цигарата и комбинира този елемент с преградната тръбичка 17. Обвивката 18 е предимно от непропускащ материал, включващ три ламинирани слоя, като например хартия-алуминиево фолио-хартия, които улесняват намаляването до минимум на всякакъв пренос на образуващи аерозол материали от субстрата 16 към горивния елемент 10, изолационната обвивка и/или да се избегне потенциалното зацапване на другите компоненти в челния край на цигарата. Обвивката също така ограничава или предотвратява проникването на периферен въздух /т.е. радиален въздух/ към тази част от горивния елемент, разположена надлъжно зад предния край, чрез което се предизвиква недостиг на кислород и се избягва прекомерното изгаряне.

Както при цигарата съгласно фигура 1, показаното във фигура 2 изпълнение има горивен елемент 10, който включва известен брой канали 15, преминаващи по протежение на надлъжната му периферия. Отново една изолационна обвивка обгръща периферията на горивния елемент и в показаното изпълнение включва редуващи се слоеве от стъклени нишки и тютюнева хартия, разположени като концентрични пръстени, отделящи се външно от горивния елемент в следния ред: а/ първи мат от стъклени нишки 11; б/ тютюнева хартия 12 и с/ втори мат от стъклени нишки 13 и външна хартиена обвивка 14. Външната хартиена обвивка 14 може да включва един слой или може да се изготви от множество отделни слоеве, всеки от които има различни показатели на порьозност и стабилност на пепелта.

Във фигура 2 образуващото аерозол средство, включващо субстрат 16, който съдържа един или множество образуващи аерозол материали и/или ароматизиращи вещества, е разположено зад и се намира на малко разстояние от изолирания горивен елемент 10. Това разположение помага да се избегне миграцията на аерозолообразуващите материали от субстрата към другите компоненти на цигарата. Субстратът 16 е обгърнат с хартиена обвивка 17, която предимно може да бъде третирана /например покрита/ с преграден материал, за да се намали и дори да се избегне миграцията на образуващи аерозол материали от субстрата към другите части на цигарата.

В цигарите от този тип субстратът 16 може да; бъде един от множество материали, включително една сърцевина от топлинно стабилизирана хартия, като например хартия, обработена с една или повече хидрати рани соли, или сърцевина от излят листов материал, съдържащ тютюн (във вид на ролка или във форма на рязан пълнеж), като и двете форми са описани по-подробно в следващия текст.

Субстратът 16 е разположен в преградната тръбичка 17, така че във всеки край на субстратната тапа се предвиждат празни пространства 5 и 6. Преградната тръбичка може да представлява ламинирана хартия или друга сходна структура, която ще помогне за предотвратяване или намаляване на миграцията на образуващия аерозол материал от субстрата 16 към другите компоненти на цигарата.

Разположен в надлъжна посока зад преградната тръбичка 17 се намира един сегмент от възстановен тютюн 19, който е обвит с цигарена хартия 20. Този сегмент от тютюнева хартия се използва, за да се придаде тютюнев аромат на аерозола, излъчен от образуващото аерозол средство. По желание тютюневият сегмент 19 може да се избегне и да се замести с кухо пространство или друг материал. Алтернативно субстратът 16 може да се удължи, а сегментът от тютюнева хартия да се скъси или избегне.

Разположена надлъжно зад сегмента от тютюнева хартия се намира секцията 24 от нарязан тютюн, обвита с хартиена обвивка 25. Този сегмент придава допълнително тютюнев аромат на преминаващия през него аерозол. По желание секцията от рязан тютюн може да се избегне и да се използва изключително дълъг филтърен сегмент 21 и/или на нейно място да се използва по желание съдържащ ароматизиращо вещество като ментол примесен с въглерод лист или секцията може да се свърже със сегмента 19 от тютюнева хартия.

Разположен във външния край към мундщука на цигарата се намира нискоефективен филтърен елемент 21, обгърнат с хартия 22.

Връхната хартия 23 се използва за свързване на филтъра 21 със запълнения с рязан тютюн сегмент на цигарата.

Обвивката от негоряша хартия 18 обгръща изолирания горивен елемент в точка на 5 разстояние 2 до 8 mm от запалвания край на цигарата и комбинира този елемент с преградната тръбичка 17. Обвивката 18 е предимно от непропускащ материал, включващ три ламинирани слоя, като например хартия-алумини- 10 ево фолио-хартия, които предотвратяват преноса на образуващ аерозол материал от субстрата 16 към горивния елемент 10, изолационната обвивка и/или за да се избегне потъмняването на другите компоненти от челния край 15 на цигарата. Тази обвивка също така ограничава или предотвратява проникването на периферен въздух /т.е. радиален въздух/ към тази част от горивния елемент, разположена надлъжно зад предния край, чрез което се предизвиква недостиг на кислород и се избягва прекомерното горене.

В друго предпочитано изпълнение снабденият с обвивка горивен елемент е скъсен, така че за осигуряване на предварително определен брой смуквания е предвидено само необходимото количество изгарящ въглероден материал. При това изпълнение външната обвивка 18 достига предимно до предния край на снабдения с кожух горивен елемент. Тази обвивка трябва да се осигури с подходящо ниво на порьозност, която да позволи на горивото да получи необходимия за горенето въздух, но същевременно обвивката трябва да има достатъчно способност към сцепление през време на горенето и след това, за да остане цяла и да придържа снабдения с обвивка горивен елемент към цигарата. Такива хартии са описани в US 4 938 238.

Използваните тук горивни елементи трябва да отговарят на три критерия: 1 / трябва лесно да се запалват, 2/ трябва да осигурят достатъчно топлина, за да произведат аерозол за около 5 до 15 и предимно около 8 до 12 смуквания и 3/ не трябва да придават страничен вкус или неприятен аромат на цигарата.

Както е описано по-горе, един предназначен за изобретението горивен състав включва от около 50 до около 80 % тегл. елементен въглерод и предимно например въглерод от твърда дървесина, от около до около 10 % тегл. свързващо вещество и прахообразен графит,

Il 111 I добавени в нива, движещи се от 5 до 15 % тегл. Други компоненти в горивния състав включват тютюн от около 5 до 10 % тегл., натриев карбонат, по-малко от около 2 % тегл. и предимно по-малко от около 1 % тегл. и ароматизиращи вещества, по-малко от около 2 % тегл. и предимно от около 0,5 до около 1,5 % тегл.

Изследването на ефекта от изменение на графитните нива в горивните състави разкрива следното: с нарастване на нивото на графита, нивата на въглеродния оксид, получени при изгаряне на около 6 до 8 nim от горивния елемент с дължина 12 mm и диаметър 4,2 mm и измерване на излъчвания CO при стандартни условия на пушене, спадат ниско до 3,0 mg и излъчената топлинна енергия от горивните елементи също спада значително.

В някои от изделията за пушене, изпитвани с приложение на горивните елементи съгласно изобретението, субстратът включва хартия. Такива субстрати са подробно описани в ЕР 569 964. Свързаното с графита намаление на излъчената топлина при изгаряне на горивните елементи е особено благоприятно при използване на хартиени субстрати, тъй като това намаление снижава също така тенденцията на хартиения субстрат да изгаря, с което се избягва страничен вкус.

В някои от изпитваните изделия за пушене с прилагане на горивните елементи съгласно изобретението е използвана подложена върху фолио хартия като част от външната обвивка по протежение на задната периферия на горивния елемент. При такива цигари добавката на графит към горивния състав също води до по-голяма “угарка”, която остава под подложената върху фолио хартия, когато горивото се изразходва. Това е много желателен резултат, по-специално с оглед задържане на горивото.

Единственият отрицателен признак, свързан с добавката на графит към горивния състав, е фактът, че добавянето на графит има тенденция да затруднява запалването на горивния елемент. Колкото повече графит е бил добавен, толкова по-трудно е запалването на горивния елемент. Тъй като горивните елементи, които включват графит, както е описано по-горе, трябва да се запалват, счита се, че употребата само на графит не осигурява изцяло задоволителен продукт.

Проведени са допълнителни проучвания при използване на калциев карбонат като добавка към описания основен състав в количество от около 5 до около 15 % тегл., първоначално без никаква добавка от графит. Основните горивни състави, включващи добавка от калциев карбонат, също показват намаление на освободения CO и топлинна енергия. Установено е обаче, че е необходимо значително по-високо ниво на калциевия карбонат, за да се постигне същия ефект какъвто се получава с по-малко количество графит.

Нещо по-важно е установено, а именно, че и добавката на калциев карбонат към горивния състав: 1/ няма отрицателно влияние върху показателите на изгаряне на горивния елемент и 2/ по време на горенето калциевият карбонат в горивния елемент реагира с изолационната обвивка, която обгръща горивото в изпитваните цигари, при което се получава стопена връзка между обвивката и горивния елемент. Така се осигурява превъзходно задържане на елемента към цигарата през време на пушене.

Въз основа на описаните независими благоприятни ефекти на графита и калциевия карбонат е предложено тези две добавки да се комбинират в горивния състав с цел да се използва благоприятния принос на всяка добавка при избягване на всякакви вредни ефекти.

Така е разработен най-предпочитаният горивен състав съгласно изобретението, който състав включва прахообразен въглерод от твърда дървесина, прахообразен графит, калциев карбонат и свързващо вещество. При изгаряне в изпитваните цигари приготвеният от този състав горивен елемент показва значително намаление, както на образуването на CO, така и на топлинна енергия, при по-добри характеристики на запалване и задържане на горивния елемент, в сравнение с цигарите, приготвени с горивни елементи, съдържащи състав, в който има само графитна добавка.

В едно особено предпочитано изпълнение на изобретението горивният състав включва следните компоненти в тегл.%:

амониев алгинат като свързващо вещество

8,4 графит /с размер на частиците около 8 цт/

3,0 прахообразен калциев карбонат

1,0 натриев карбонат

5,0 тютюн

72,6 въглерод от твърда дървесина /с размер на частиците около 12 цт/

Предпочитаните горивни елементи, изготвени от състав съгласно изобретението, са предназначени да намалят енергията, необходима за образуване на желаното количество аерозол, чрез което се подобрява ефективността на горивния елемент и се намалява количеството на излишната топлинна енергия, което в противен случай би трябвало да се разсейва от цигарата. Така горивните елементи съгласно изобретението осигуряват по-ефективен източник на енергия за цигарите, в които се използват.

Плътността на предпочитаните горивни елементи, общо взето, е над около 0,5 g/cm³, предимно над около 0,7 g/cm³ и най-вече над около lg/cm³, но в типичния случай тя не надвишава 2g/cm³.

Общата дължина на горивния елемент преди изгарянето възлиза, общо взето, на помалко от около 20 mm, често пъти по-малко от около 15 mm и в типичния случай тя възлиза на около 12 mm. По желание могат да се използват и по-къси горивни елементи в зависимост от конфигурацията на цигарата, в която се прилагат. Общият външен диаметър на горивния елемент в типичния случай е по-малка от около 8 mm, предимно по-малко от около 6 mm и в предпочитания случай диаметърът е около 4,2 mm.

Въглеродните и свързващите части в използваните тук горивни състави могат да бъдат които и да е от онези въглеродни и свързващи материали, описани в патентите, цитирани по-горе в предшестващото състояние на техниката. Предпочитаните въглеродни и свързващи материали са описани в US 5 178 167, чието разкритие е включено тук за справка.

При използване на цигари горивният елемент е обгърнат предимно с изолационен и/или задържащ материал на обвивката. Изолационният и задържащият материал е приспособен така, че през него да може да минава засмуканият въздух и е така разположен и оформен, че да поддържа на място горивния елемент. За предпочитане обвивката е изравнена с крайщата на горивния елемент, но тя може да се простира от около 0,5 mm до около 3 mm извън краищата на горивния елемент.

Компонентите на изолационния и/или задържащия материал, който обгръща горивния елемент, могат да бъдат различни. Примерите за подходящи материали включват стъклени нишки и други материали, описани в 5 US 5 105 838, ЕР 339 690 и стр.48-52 на посочената монография RJR. Примери за други подходящи изолационни и/или задържащи материали са стъклени нишки и тютюневи смеси като тези, описани в US 5 105 838, 5 065 776, 10 4 756 318 и 5 119 837.

Други подходящи изолационни и/или задържайки материали са материалите от типа на набрана хартия, които са спирално навити или намотани по друг начин около горивния 15 елемент като тези, описани в US 5 105 836. Материалите от хартиен тип могат да бъдат набрани или прегьнати и набрани около горивния елемент. Тези материали могат да се набират или прегъват във вид на прът с агрегат за изработване на пръти тип СУ-10 или СУ 20С от фирмата DeCoufle s.a.r.b. заедно с апарат за изработване на пръти тип KDF на фирмата Hauni-Werke Korber&Co или с апарата, описан в US 4 807 809. Материалите се намотават около горивния елемент по неговата надлъжна ос или пък се преработват във вид на надлъжно простиращи се сяопчета от хартиени листове с типовете апарати, описани в US патенти 4 889 143 и 5 025 814, чието описание е приложено за справка.

По желание горивният елемент 10 може да се екструдира във вид на изолационен обвиващ материал, както е обяснено в ЕР 562 474, чието описание е приложено за справка.

Примери за хартиения тип листови материали са такива, като Р-2540-136-Е въглеродна хартия и Р-2674-157 тютюнева хартия от фирмата Kimberly-Clark; предимно надлъжно простиращи се снопчета от такива материали /например снопчета с ширина около 0,80 mm/ се разполагат по протежение на надлъжната ос на горивния елемент. Горивният елемент може също така да бъде обгърнат с рязан тютюнев пълнеж (например изкуствено сушен тютюн, третиран с около 2 % тегл. калиев карбонат/. Броят и разположението на снопчетата или видът на набраната хартия осигуряват достатъчна плътност, за да се придържа, подпира или задържа по друг начин сложната структура на горивния елемент в рамките на цигарата.

Както е показано на фигури 1 и 1А. изолационната обвивка, която обгръща горивния елемент, е обвита с хартиена обвивка. Подходящи хартии за тази цел са описани в US патенти 4 938 238 и 5 105 837.

Както е описано по-горе, субстратът съдържа образуващи аерозол материали и други добавки, като например ароматизиращи вещества и други подобни, които по време на излагането им на горещите газове, преминаващи през образуващото аерозол средство през време на засмукването, се изпаряват и идват до пушача като сходен на тютюнев дим аерозол. Предпочитани образуващи аерозол материали, които се използват тук, са глицерин, пропиленгликол, вода и други подобни, ароматизиращи вещества и други алтернативни добавки. Патентите, цитирани в предшестващото състояние на техниката, описват допълнителни образуващи аерозол материали, които не се нуждаят от повтаряне.

Както е описано по-горе, субстратът може да има различни форми и по-специално такива, каквито са разгледани в предшестващото състояние на техниката. Два предпочитани субстрата, които се използват тук, са: а/ хартиени субстрати и б/субстрати, които се изливат във вид на листове от тютюн и свързващо вещество.

Прътите от хартиени субстрати се оформят предимно с устройства предлагани на пазара, по-специално устройства за изработване на цигарени филтри или устройства за изработване на цигарени пръти. Два предпочитани и предлагани на пазара апарата, които могат да се използват за оформяне на субстратите съгласно изобретението, са устройствата за изработване на филтри DeCoufle / СУ-10 и СУ20С/ на фирмата DeCoufle s.a. и модифицираният апарат за изработване на пръти KDF-2, предлаган от фирмата HaunieWerke Korber&Co., KG.

За оформяне на подходящи субстрати могат да се използват ляти листове от тютюнев прах или ситнеж, свързващо вещество като алгинатно свързващо вещество и глицерин. Подходящи материали от ляти листове за използване като субстрати са описани в US патент 5 101 839 и ЕР 545 186.

В типичния случай подходящите материали от ляти листове, които се използват като субстрати, съдържат от около 30 до 75 % то субстрати, съдържат от около 30 до 75 % тегл. образуващо аерозол вещество като глицерин, около 2 до 15 % тегл. свързващо вещество и предимно амониев алгинат, от 0 до около 2 % тегл. свързващо вещество като калиев карбонат, около 15 до около 70-75 % тегл. органични или неорганични материали като пълнители или смеси от тях, като например тютюнев прах, екстрахиран с вода тютюнев ситнеж, прахообразно нишесте, оризов цвят, смлян набъбнал тютюн, прахообразен въглен, прахообразен калциев карбонат и други подобни, както и от 0 до около 20 % тегл. ароматизиращи вещества, като тютюневи екстракти и други подобни.

Един особено предпочитан лят листов материал включва 60 % тегл. глицерин, 5 % тегл.амониев алгинат, като свързващо вещество, 1 % тегл. калиев карбонат, 2 % тегл. ароматизиращи вещества като тютюнев екстракт и 32 % тегл. екстрахиран с вода прахообразен тютюн.

Лятите листове се оформят чрез смесване на екстрахиран с вода тютюнев прах, вода и калиев карбонат с помощта на смесител с режещо действие, за да се получи гладка и течлива паста. След това се добавят амониев алгинат и глицерин и смесването със същия смесител продължава, докато се получи хомогенизирана смес. Хомогенизираната смес се излива върху загрята лента /около 94°С/ с отвор за изливане 0,063-0,89 mm. След сушене се получава лист с дебелина 0,01-0,02 mm при условия на силно загрят въздушен поток /94122°С/. Листът се остъргва от лентата и се намотава около макара за нарязване на ивици или се нарязва във вид на правоъгълни парчета с размери около 5x2,5 cm, които се преработват във вид на нарязан материал за пълнеж. Ако лятият листов материал се използва като тъкан или се нарязва за пълнеж, субстратът има обикновено дължина от около 10 до 40 mm и се простира от задния край на горивния елемент до тютюневия сегмент или челния край на изключително дългия филтърен сегмент / дължина например около 30 до 50 mm/. В такива случаи може да се избегне изработването на пръти от тютюнева хартия.

В повечето изпълнения на изобретението комбинацията от горивен елемент и субстратите /позната също като агрегат в челния край/ е прикрепен към мундщука, макар че комбинацията от горивен елемент и субстрат може да се използва с отделен мундщук като многократно използване цигаре. Мундщукът осигурява проход, чиито канали изпаряват образуващите аерозол материали в устата на пушача и той може да осигури също така допълнителен аромат към изпарените образуващи аерозол материали. В типичния случай дължината на мундщука се движи от 40 до 85 mm.

Сегментите с ароматизиращи вещества /например сегменти с набрана тютюнева хартия, нарязан тютюн и други подобни/ могат да се поместят в мундщука или субстратния сегмент например директно зад субстрата или да се разположат отделно от последния, за да се ароматизира аерозолът. Може да се помести нарбана въглеродсъдържаща хартия, по-специално за да се придаде ментолов аромат на аерозолите. Такива хартии са описани в ЕР 342 538. Други полезни в случая ароматизиращи сегменти са описани в US патенти 5 076 295 и 5 105 834 и ЕР 434 339.

Примери за изпълнение на изобретението

Изобретението се пояснява със следните примери, които улесняват разбирането му, без да го ограничават. Всички посочени тук проценти са тегловни проценти, ако не е посочено нещо друго. Всички температури са изразени в градуси по Целзий.

Пример 1. Сравнителен горивен елемент Сравнителните горивни елементи т.е. елементи без горивния състав, се приготвят по следния начин.

Първият горивен елемент с дължина 12 mm и диаметър 4,2 mm има обемно тегло /привидна плътност/ около 1,02 g/cm³ и се приготвя от около 82,85 части въглерод от твърда дървесина със среден диаметър на частиците 12 цт, 10 части амониев алгинат, 0,9 части Na₂CO₃, 0,75 части левулинова киселина, 5 части смляна с топкова мелница смес от американски тютюн и 0,5 части тютюнев екстракт, получен както е описано в US патент 5 159 942.

Вторият горивен елемент с дължина 12 mm и диаметър 4,2 mm има обемно тегло /при-видна плътност/ около 1,02 g/cm³ и се приготвя от около 83,55 части въглерод от твърда дървесина със среден диаметър на частиците 12 цт, 10 части амониев алгинат, 0,2 части Na₂CO₃, 0,75 части левулинова киселина, 5 час9 ти смляна с топкова мелница смес от американски тютюн и 0,5 части тютюнев екстракт, получен както е описано в US патент 5 159 942.

Въглеродът от твърда дървесина се приготвя чрез овъгляване на несъдържаща талк сулфатна целулоза от твърда дървесина в инертна атмосфера, при постепенно повишаване на температурата, така че да се ограничи окислението на хартията, до окончателно овъгляване при температура най-малко 750°С. Полученият въглероден материал се охлажда в инертна атмосфера до под 35°С и тогава се смила във вид на ситен прах със среден диаметър на частиците около 12 pm /определен с Microtrac Analyzer на фирмата Leeds&Northrup/.

Прахообразният въглерод от твърда дървесина се смесва на сухо с амониевия алгинат като свързващо вещество, левулинова киселина и тютюните и тогава се прибавят 3 % тегл. воден разтвор от Na₂CO₃, за да се получи годна за екструзия смес, която има крайна концентрация на натриев карбонат около 0,9 части.

Горивни пръти с дължина около 61 cm се екструдират с шнеков екструдер от горната смес и те, общо взето, имат цилиндрична форма с диаметър 4,5 mm, като имат шест равномерно разпределени по периферията канали / около 0,5 mm широки и около 1 mm дълбоки/ със закръглени дъна. Каналите се простират от край до край. Екструдираните пръти имат начално влагосъдържание от около 32 до 34 % тегл. Те се сушат при стайна температура за около 16 h и крайното влагосъдържание е около 7-8 % тегл. Изсушените цилиндрични пръти се нарязват на дължина 12 mm със стоманени дискове с диамантни резци.

Пример 2.

Оформените съгласно пример 1 горивни елементи имат следния състав:75,15 части елементен въглерод /твърда дървесина/, 8,4 части графит /фирма Aldrich Chemical Co/, 10 части амониев алгинат, 0,2 части натриев карбонат, 5 части тютюн и 1,25 части ароматизиращо вещество.

Пример 3. Оформените съгласно пример 1 горивни пръти имат следния състав: 75,15 части елементен въглерод /твърда дървесина/ , 8,4 части калциев карбонат, 10 части амониев алгинат, 0,2 части натриев карбонат, 5 части тютюн и 1,25 части ароматизиращо вещество.

Пример 4.

Оформените съгласно пример 1 горивни елементи имат следния състав: 72,15 части елементен въглерод /твърда дървесина/, 10 части амониев алгинат, 3,0 части калциев карбонат, 0,2 части натриев карбонат, 5 части тютюн и 1,25 части ароматизиращо вещество.

Пример 5.

Оформените съгласно пример 1 горивни елементи имат следния състав: 71,45 части елементен въглерод /твърда дървесина/, 8,4 части графит /фирма Aldrich Chemical Co/, 10 части амониев алгинат, 3,0 части калциев карбонат, 0,9 части натриев карбонат, 5 части тютюн и 1,25 части ароматизиращо вещество.

Пример 6.

Характеристики на горене

Характеристиките на горене на горивните елементи се определят с инфрачервен спектрометър Beckman Industrial Model 880 на фирмата Rosemount Analytical Co, Калифорния в комбинация с аерозолен спектрометър модел JM-6500 на фирмата Phoenix Precision Instruments, който се доставя от фирмата Virtus Company, Ню Йорк и е модифициран както е описано в ЕР 569 964, чието описание е включено тук за справка.

Комбинирането на двата уреда осигурява начин за определяне на общия въглероден оксид, общия въглероден диоксид и сумата от калории, освободени по време на горене на горивния елемент. Уредите също осигуряват анализи на тези данни и за всяко отделно смукване.

Във всеки пример 5 горивни елемента са снабдени с обвивка и са изгорени, което става чрез комбинираните уреди за 20 смуквания при условия на “пушене” 50/30. Тези условия включват смукване на обем 50 ml в течение на 2 s, като всяко смукване се предшества от 28 s време на “тлеене”. Запалването на горивните елементи става със стандартна пламъчна запалка откъм челото на горивните елементи в течение на 5 s преди осъществяване на първото смукване при посочените условия 50/30.

Резултатите, получени със сравнителния елемент съгласно пример 1, са следните:

Добавка

Na₂CO₃

0,2 части

Добавка

Na₂CO₃

0,9 части

Средно общ СО₂	87 mg	90,09 mg
Средно общ CO	22 mg	24,31 mg
Средно общо калории Средно	209	216
съотношение
СО/калории	0,105	0,113

Резултатите, получени с горивния елемент съгласно пример 2, са следните:

Средно общ СО₂

Средно общ CO

Средно общо калории Средно съотношение СО/калории

69,20 mg

13,35 mg 160

0,083

Резултатите, получени с горивния елемент съгласно пример 3, са следните:

Средно общ СО₂ 75,54mg

Средно общ CO 17,94mg

Средно общо калории 184,13

Средно съотношение

СО/калории0,096

Резултатите, получени с горивния елемент съгласно пример 4, са следните:

Средно общ СО₂ 76,03mg

Средно общ CO 15,77mg

Средно общо калории 177,58

Средно съотношение

СО/калории0,089

Резултатите, получени с горивния елемент съгласно пример 5, са следните:

Средно общ СО₂ 77,27mg

Средно общ CO 15,21mg

Средно общо калории 179,70

Средно съотношение

СО/калории0,085

Пример 7.

Цигара съгласно фигура 2

Горивен елемент

Използва се горивен елемент, пригот вен както е описано в примери 2, 3, 4 или 5. Дължината на горивния елемент е 12 mm, а диаметърът е 4,2 mm.

Изолационна обвивка

Пластмасова тръбичка с дължина 12 mm и диаметър 4,2 mm се обвива с изолационен обвиващ материал, който има дължина 12 mm. В тези изпълнения на цигарите изолационната обвивка се състои от 2 слоя тъкани от стък10 лени влакна, които имат дебелина 1 mm преди да се пресоват в машината за оформяне на обвивката /например тази, описана в US патент 4 893 637/. След формоването тъканите имат дебелина около 0,6 mm. Разположен меж15 ду два слоя стъклени влакна се намира лист от хартия от възстановен тютюн Р-2831-189АА на фирмата Kimberly-Clark. Цигарена хартия тип Р-З 122-153 на същата фирма обгръща външния слой. Листът от хартия от възстано20 вен тютюн е подобен на хартия лист, приготвен от тютюн, и той съдържа допълнително екстракт от тютюнева смес. Ширината на листовете от възстановен тютюн преди оформянето е 19 mm за вътрешния лист и 26,5 mm за 25 външния лист. Окончателният диаметър на снабдената с обвивка пластмасова тръбичка е около 7,5 mm.

Субстрат

Непрекъснат субстратен прът с диаме30 тър около 7,5 mm се приготвя от силно гофрирана лента от хартия 36 g/m² с ширина 152 mm, съдържаща 25 % тегл. калциев сулфат марка Р3284-19 на фирмата Kimberly-Clark, при което се използва например уред на офор35 мяне на пръта KDF-2. Субстратният прът се обгръща с ламинат от хартия и алуминиево фолио с ширина около 24,5 mm, като фолиото е от лят алуминий с дебелина 0,013 mm, а хартията е тип RJR-001A на фирмата Simpson

Paper Company. Ламинатьт е приготвен с предлагано на пазара лепило Airflex 465. Ламинираната хартия е оформена във вид на тръбичка /с алуминиевото фолио откъм вътрешната страна/ чрез съединение с препокриване при 45 използване на етиленвинилацетатно лепило на водна база. Полученият чрез препокриване прът се нарязва на сегменти с дължина 31 mm и се добавя образуващо аерозол средство като например глицерин, пропилен-гликол и/или 50 ароматизиращо средство.

Сърцевина от тютюнева хартия

Прът от тютюнева хартия с диаметър

около 7,5 mm се оформя от средно гофрирана лента от тютюнева хартия с ширина 127 tnm марка P-144-CNA-CB, доставяна от фирмата Kimberly-Clark, като се използва например уредът, описан в US патент 4 807 809. Прътът 5 се обгръща с хартия тип Р1487-184-2 на същата фирма с ширина 26,5 mm и се нарязва на сегменти с дължина 10 mm.

: Обвивна хартия за челния край

Обвивната хартия за челния край се при- 10 готвя чрез ламиниране от няколко вида хартии, а именно външен слой от хартия Ecusta 456, среден слой от алуминиево фолио с дебелина 0,013 mm и вътрешен слой от тънка хартия с тегло 20,4 g/m². Ламинираните слоеве се при- 15 държат един към друг с предлагано на пазара лепило Airflex 465 в количество 0,68 kg на топ,

Аерозолна тръбичка

Хартиена аерозолна тръбичка с диаметър 7,5 mm се приготвя от лента с ширина око- 20 ло 27 mm от хартия RJR 002А Simpson с основно тегло 112 g и дебелина около 0,030 mm. Хартията RJR-002A се оформя във вид на тръбичка чрез съединяване с препокриване, като се използва етиленвинилацетатно лепило на 25 водна база. Външната и вътрешната повърхност на хартиената тръбичка е покрита с Негсоп-70. Хартията се нарязва на сегменти с дължина 31 mm.

Тръбичка за мундщука 30

Хартиена тръбичка за мундщука с диаметър около 7,5 mm се оформя от хартия Simpson тип RJR-002A чрез съединяване с препокриване при използване на стопено на топло лепило 448-195К, което се доставя от фир- 35 мата RJR Reynolds Tobacco Company. Оформената тръбичка се нарязва на сегменти с дължина 40 mm.

Филтърна сърцевина

Полипропиленов филтърен прът с диаме- 40 тър около 7,5 mm се оформя от кече РР-100 с ширина около 260 mm, което се доставя от фирмата Kimberly-Clark, и се обгръща с хартиена лента Р1487-184-2 с ширина 26,5 mm, доставяна от същата фирма. Използва се например 45 уредът, описан в US патент 4 807 809. Снабдената с обвивка сърцевина се нарязва на сегменти с дължина 20 mm.

Тютюнева ролка

Приготвен както е описано в US патент 50 5 159 942 пълнител от нарязан възстановен тютюн се оформя във вид на прът с диаметър

7,5 mm и се обгръща с хартия. Обвитата тютюнева ролка се нарязва на сегменти с дължина 20 mm.

Комплектоване на цигарата

A. Комплектоване на челния край

Къс от субстрат с дължибна 10 mm се вмъква в единия край на аерозолна тръбичка с дължина 31 mm и се разполага на около 5 mm от края, чрез което се получава кухо пространство от около 5 mm. Към субстрата се добавят 150 mg смес, която се състои от глицерин, тютюнев екстракт и други ароматизиращи вещества. В другия край на аерозолната тръбичка се вмъква книжна сърцевина с дължина 10 mm, докато мундщукът на сърцевината от тютюнева хартия се изравни с мундщука на аерозолната тръбичка.

Къс от изолационна обвивка с дължина 12 mm се изравнява с челния край на аерозолната тръбичка, така че изолационната обвивка да бъде в съседство с кухото пространство на аерозолната тръбичка. Изолационната обвивка и аерозолната тръбичка се обгръщат с къс хартия за обвиване на челния край с размери приблизително 26,5 х 37 mm. Обвивната хартия /виж по-горе/ откъм страната на тънката хартия се поставя към аерозолната тръбичка и за уплътняване на връзката, която се получава чрез препокриване, се използва лепило марка 212869-1, доставяно от фирмата Н.В.Fuller, Минеаполис, Минесота. Обвивката с дължина 37 mm се изравнява в надлъжна посока така, че обвивната хартия се простира от свободния край на аерозолната тръбичка до приблизително 6 mm извън изолационната обвивка, при което приблизително 6 mm от изолационната обвивка остават открити.

Пластмасовата тръбичка в изолационната обвивка се отстранява и се поставя горивен елемент с дължина 12 mm, така че краят на горивния елемент да се изравни с края на изолационната обвивка.

B. Комплектоване на мундщука

Филтърна сърцевина с дължина 20 mm се вмъква в единия край на мундщука, а тютюнева ролка с дължина 20 mm се вмъква в другия край на мундщука, така че сърцевината и ролката да се изравнят с краищата на мундщука.

Комплектът от мундщука и този от челния край се изравняват, така че тютюневата ролка ла приляга челно на сърцевината от тютюневата хартия и се прикрепват взаимно в парче от лента, за да образуват цигарата.

Цигарата се “изпушва” и дава видим аерозол и тютюнев аромат /т.е. изпарени тютюневи компоненти/ при всяко от общо 10-12 смуквания. Горивният елемент изгаря на разстояние около 6 mm, т.е. приблизително до участъка, където облицованата с фолио тръбичка покрива горивния елемент, при което цигарата се самоизгасва.

Пример 8.

Приготвяне на компонентите Снабден с обвивка горивен прът Снабден с обвивка горивен прът с диаметър приблизително 7,5 mm, включващ приготвен съгласно някой от примери 2, 3 или 4 горивен елемент, и изолационен материал се приготвят чрез директно екструдиране на въглероден горивен прът във вид на многослоеста лента от стъклени нишки и тютюнева хартия съгласно описания в ЕР 562 474 процес. Снабденият с обвивка горивен прът се нарязва на сегменти с дължина около 72 mm.

Материал за обвивката

Материалът за обвивката се състои от два слоя тъкан от стъклени нишки, всеки от които има дебелина 1 mm преди пресоването с машината за формоване на обвивката. След пресоването дебелината намалява на около 0,6 mm. Във вид на сандвич между двата слоя стъклени нишки се поставят един или два листа хартия от възстановен тютюн тип Р-3510-962 на фирмата Kimberly-Clark. Цигарена хартия тип Р-3122-153 на същата фирма обгръща външния слой на материала. Хартиеният лист от възстановен тютюн прилича на хартиен лист и съдържа екстракт от тютюнева смес. Преди формоването ширината на листовете от възстановен тютюн възлиза на около 17 mm, докато ширината на външния лист от цигарена хартия е около 25,5 mm. Лепилото, използвано за горната обвивка, може да бъде студено лепило тип С5 1242, което се доставя от фирмата RJR Packaging, R.J. Reynolds.

Субстратна тръбичка

Непрекъснат субстратен прът с диаметър около 7,5 mm се оформя от ивица хартия с ширина около 17,8 cm, която е силно гофрирана, има тегло 36 g и съдържа 25 % тегл. калциев сулфат. Хартията се доставя като тип Р3284-19 от фирмата Kimberly-Clark и оформянето на пръта се извършва с уреда KDF2 след известна модификация. Субстратният прът се обгръща с ламинат от хартия и алуминиево фолио с ширина около 24,5 mm, като фолиото се излива непрекъснато от алуминий с дебелина 0,013 mm и се приготвя от хартия Simpson RJR 002А. Лепилото за изготвяне на ламината е силикатно лепило тип 06-50-050051, доставяно от фирмата RJR Packaging. Студеното лепило С5 1242М на същата фирма, формиращо централна линия, се разпръсква върху ламината, така че субстратът да се придържа в рамките на обвивката. Шевът се залепва със стопено на топло лепило 444-227 на същата фирма.

Обвитият прът се нарязва на сегменти с дължина 60 mm. При оформяне на непрекъснатия субстратен прът върху тъканта се нанасят приблизително 900 mg образуващ аерозол материал, включващ глицерин, пропиленгликол и ароматизиращи вещества като тютюнев екстракт. Субстратните сегменти се нарязват във вид на субстратни сърцевини с дължина около 10 mm и се обвиват с алуминиево-хартиен ламинат с дебелина 0,013 mm, който е описан по-горе и има ширина около 25,5 mm. Сърцевините се поставят на алтернативни интервали от 10 и 12 mm по протежение на тръбичката. Те се придържат към тръбичката чрез стопено на топло лепило тип 448-37А на фирмата RJR Packaging. Шевът се залепва със стопено на топло лепило тип 444-227 на същата фирма. Преди залепване на тръбичката в субстратната сърцевина се прави едно надлъжно вдлъбване така, че сърцевината да се отдалечи от съединителната връзка, което помага за намаляване на миграцията на образуващото аерозол средство към другите компоненти на цигарата.

Непрекъснатата тръбичка се нарязва във вид на кухи субстратни секции с дължина около 42 mm, които имат централна кухина от около 12 mm, две субстратни сърцевини с ширина 10 mm и празно пространство във всеки от краищата с ширина около 5 mm.

Тютюнева секция

Приготвеният както е описано в US патент 5 159 942 пълнител от възстановен тютюн се оформя във вид на прът с диаметър около 7,5 mm и се обгръща с хартия като например Kimberly-Clark 646 с ширина 25,5 mm при използване на машина за цигари Protos и <яммм«!№< . wHw-fWsarj»'' стандартно лепило за залепване на краищата. Обвитата тютюнева ролка се нарязва на сегменти с дължина 120 mm.

Прът от тютюнева хартия с диаметър около 7,5 mm се оформя от средно гофрирана ивица от тютюнева хартия с ширина 127 mm тип P-144-CNA-CB на фирмата Kimberly-Clark с уред за оформяне на пръти, както е описано в US патент 4 807 809. Прътът се обвива с хартия КС тип Р1487-184-2 с ширина около 25 mm и се нарязва на сегменти с дължина 80 mm.

Сегментите от тютюневата ролка и тютюневата хартия се нарязват на сегменти с дължина съответно 40 mm и 20 mm, изравняват се в последователно подреждане и се обвиват в хартия тип КС646 с ширина 25,5 mm при използване на стопено на топло лепило 448-37А на фирмата RJR Packaging, както и лепила за съединяване 448-195К на същата фирма. Комбинацията от тютюнева ролка и тютюнева хартия се нарязва във вид на двойна тютюнева секция с дължина 60 mm, състояща се от сегмент от тютюнева ролка 40 mm в центъра и сегмент от тютюнева хартия 10 mm в двата края на сегмента от тютюнева ролка.

Филтър

Полипропиленов филтърен прът с диаметър 7,5 mm се оформя от кече РР-100 с ширина около 260 mm, доставяно от фирмата Kimberly-Clark, и се обгръща с ивица от хартия Р1487-184-2 с ширина 25,5 mm от същата фирма, което става с уреда, описан в US патент 4 807 809 при използване на лепило за съединяване 448-195А. Обвитият прът се нарязва на сегменти с дължина 80 mm.

Комплектоване на цигарите

Секция от горивен субстрат

Снабден с обвивка горивен прът се нарязва във вид на горивни елементи с дължина 12 mm. Два горивни елементи се разполагат в противоположните страни на секцията от субстратна куха тръбичка и се изравняват. Тези компоненти се обгръщат с обвивка с ширина около 26,5 mm и дължина около 54 mm, състояща се от ламинат хартия-фолио-хартия. Ламинатът включва хартия Ecusta 15456, след това непрекъснато алуминиевото фолио с дебелина 0,013 mm и накрая хартия Ecusta 29492, която се присъединява към фолиото с лепило Airflex 465. Ламинатът се придържа към комбинацията от снабден с обвивка горивен мате риал и субстратна куха тръбичка със студено лепило МТ-8014 на фирмата RJR Packaging, което се нанася върху цялата вътрешна повърхност на ламината. Обвивката обгръща субстратната тръбичка и се простира на около 6 mm от свободния край на всеки горивен елемент, при което се образува двойна горивна субстратна секция.

Тютюнево-горивен елемент

Двойният горивен субстрат във вид на секция се срязва в центъра и се разполага в противоположните страни на двойната тютюнева секция, след което се изравнява така, че кухият край на всяка горивно-субстратна секция е съседен и граничи със сърцевината от тютюнева хартия в двата края на двойната тютюнева секция. Обединените компоненти се обгръщат с хартия Ecusta Е30336 с дължина около 70 mm и ширина около 26 mm. Обвивката се прикрепва към горивно-субстратната секция и тютюневата секция с лепило МТ-8009 /фирма RJR Packaging, при което се образува двоен тютюнево-горивен елемент с дължина приблизително 126 mm.

Цигара

Двойният тютюнево-горивен елемент се разрязва в средата и се поставя в противоположните страни на двойния филтър, така че краят на тютюневата ролка на единичния тютюнево-горивен комплект да бъде съседен и да подпира двойния филтър. Обединените компоненти се обгръщат с обвивка тип RJR 1000011 с дължина приблизително 50 mm и ширина около 26 mm, която се простира приблизително 5 mm над всяка от връзките между двойния филтър и тютюнево-горивния елемент. Обвивката се придържа по цялата си повърхност към обединените компоненти с лепило МТ-8009 /фирма RJR/, което покрива 100 % от обвивката, при което се образува двойна цигара. Двойната цигара се разрязва приблизително в средата /т.е. в центъра на двойния филтър/ и се образуват единични цигари.

Пример 9.

Цигара съгласно пример 1.

Горивен елемент

Приготвя се горивен елемент както в пример 1 от следните компоненти в тегл.%:

амониев алгинат като свързващо вещество, 5 смлян на толкова мелница тютюнев прах, 8,4 прахообразен графит, 3 прахо образен калциев карбонат. 1 прахообразен натриев карбонат и 72,6 прахообразен въглерод от твърда дървесина.

Дължината на горивния елемент е около 12 mm, а диаметърът-около 7,5 mm. При приготвянето се оформят четири или шест еднакво разпределени периферни канали с дълбочина 1 mm и ширина 0,5 mm, които минават по повърхността на горивния елемент и се простират от край до край. Горивният състав се смесва и се екструдира непрекъснато, така че да има желаните размери в комбинираната структура от слоя от стъклени нишки и тютюнева хартия, както е описано в пример 8.

Субстрат

Непрекъснат субстратен прът с диаметър около 7,5 mm и дължина около 31 mm се оформя от излят лист от възстановен тютюн. Съставът на листовия материал в тегл. % е следния:

40-60 глицерин, 2-10 амониев алгинат като свързващо вещество, 15-35 прахообразен тютюнев екстракт, 0-20 инертен пълнител / напр. СаСО₃/ и 0-15 ароматизиращи вещества /тютюнев екстракт и други/.

Листовият материал се приготвя с уред за леене на листове. Листовият материал се нарязва на ивици от 0,79 до 1,0 mm и се получава пълнител, който се оформя във вид на пръти, например с модифициран уред KDF-2. Субстратният прът се обгръща с ламинат от хартия и алуминиево фолио с ширина около 25,5 mm, като фолиото представлява лят алуминий с дебелина 0,013 mm, а хартията е продукт тип RJR-002A на фирмата Simpson Paper Company. Ламинатът се приготвя с предлаган на пазара продукт-лепило Airflex 465. Ламинираната хартия се преработва във вид на тръбичка /с фолиото откъм вътрешната страна/чрез съединение с препокриване, като се използва етиленвинилацетатно лепило на водна основа. Обвитият прът се нарязва на сегменти с дължина 31 mm и се зарежда с образуващо аерозол средство като например глицерин, пропиленгликол и/или ароматизиращи вещества.

Пълнежна сърцевина от нарязан възстановен тютюн

Прът или сърцевина от нарязан възстановен тютюн с диаметър около 7,5 mm се оформя от лист от възстановен тютюн /виж US патент 5 159 942/, който след това се нарязва на ивици от 0,79 до 1,0 mm. Прътът от нарязан тютюн се обгръша с хартия Р-1487-184-2 на фирмата Kimberly-Clark с ширина 25,5 mm, след което прътът се нарязва на сегменти с дължина 20 mm.

Филтърна сърцевина

Филтърен прът от влакна от ацетатна целулоза с диаметър около 7,5 mm се приготвя от целулозно-ацетатни влакна, които се обгръщат с хартия тип 29646 на фирмата Ecusta, например с модифициран уред KDF-2 и агрегат за преработка на влакната Е-60, доставян от фирмата Arjay Equipment Corporation. Обвитият прът се нарязва на сегменти с дължина 20 mm.

Комплектоване

Отделните компоненти се комбинират със стандартна цигарена машина, модифицирана, за да се приспособи към нестандартните дължини на различните компоненти.

Сегментът от горивен елемент и субстратният прът се изравняват, така че краищата им да се допират. Двата сегмента се присъединяват с хартия тип 29646, която се доставя от фирмата Ecusta. По-добре е обаче, това да стане с ламинирана обвивка, която обгръща и се простира по дължината на субстратния прът и дължина от 6 mm на сегмента от горивния елемент, който е съседен на субстратния прът. Ламинираната обвивка включва външен слой от хартия тип 999 52 на фирмата Ecusta, слой от лепило, което се доставя като LAM-5001 от фирмата RJR Packaging, слой от алуминиево фолио с дебелина 0,013 mm, друг слой лепило LAM-5001 и вътрешен слой хартия тип 999 51 на фирмата Ecusta. Лепилото за съединение с препокриване е тип МТ-8014 на фирмата RJR Packaging. Ламинираната обвивка има дължина 37 mm и ширина 24,4 mm.

Сегментът от нарязан пълнител и сегментът от филтърен елемент се изравняват, така че краищата им да се допират. Двата сегмента се присъединяват с хартия тип 29646, доставяна от фирмата Ecusta. Хартията обгръща дължината на всеки от сегментите, лепилото за съединяване чрез препокриване е тип 448-195К на фирмата RJR Packaging, а лепилото за закрепване на хартията е тип 44837А на същата фирма. Книжната обвивка има дължина 40 mm и ширина 25,5 mm.

Двата обединени сегмента се изравняват, така че краищата им да се допират. Двата обе динени сегмента сс комбинират с връхна хартия, която е напечатана и има елемент за освобождаване; този материал е хартия тип Е30336 на фирмата Ecusta. Връхният материал обгръща дължината на мундщука и съседния 5 участък на субстратния сегмент. Връхният материал се закрепва с лепило тип МТ 8014.

Цигарата се “изпушва” и дава видим аерозол тютюнев аромат /т.е. изпарени тютюневи компоненти/, което става чрез 10-12 10 смуквания. Горивният елемент изгаря около 6 mm', т.е. приблизително до този участък, където обвитата с фолио тръбичка покрива горивния елемент, след което цигарата се самоизгасва. 15

Пример 10.

Алтернативна цигара съгласно пример 1 Горивен елемент

Горивен елемент съгласно пример 1 се приготвя от следните компоненти в тегл.%: 20 амониев алгинат като свързващо вещество, 5 смлян на топкова мелница тютюнев прах, 8,4 прахообразен графит, 3 прахообразен калциев карбонат, 1 прахообразен натриев карбонат и 72,6 прахообразен въглен от 25 твърда дървесина.

Дължината на горивния елемент е около 12 mm, а диаметърът-около 7,5 mm. При приготвянето се оформят четири или шест еднакво разпределени периферни канала с дълбочи- 30 на 1 mm и ширина 0,5 mm, които минават по повърхността на горивния елемент и се простират от край до край. Горивният състав се смесва и се екструдира непрекъснато, така че да има желаните размери в комбинираната 35 структура на слоя от стъклени нишки и тютюнева хартия, както е описано в пример 8.

Субстрат

Листов материал се приготвя чрез изливане на водна суспензия от посочените компо- 40 ненти във вид на листове с номинална дебелина около 0,762 mm върху загрети ленти от неръждаема стомана. При леенето суспензията има съдържание на сухо вещество около 20 %. Суспензията се получава чрез диспергиране във 45 вода на около 20 части водна каша от екстрахиран тютюн във вид на екстрахирани стебла и листа, около 10 части изкуствено сушени тютюневи листа и около 10 части листа от тютюн Бърлей. Така се получава суспензия, съдър- 50 жаща около 1 % тютюн и около 8 части вода. Получената суспензия се пречиства с дискова пречистваща машина и се прехвърля в смесителя. Към суспензията, която съдържа около 40 части тютюн, се прибавят около 50 части глицерин, около 2 части тютюнев екстракт, описан в колона 11, редове 5-37 на US патент 5 159 942, който е разреден в съотношение около 8 части екстракт на около 92 части вода, около 3 части левулинова киселина и около 1 част смес от естествени и/или изкуствени ароматизиращи вещества /например какао, фруктоза, сладък корен, масло, изкуствено сушен тютюн или ванилия/, около 3 части извлек от тютюн Бърлей, който е топлинно третиран по описания в US патент 5 060 669 начин, и около 5 части смес от глицерин, пропиленгликол и извлек от тютюн Бърлей, доставян от фирмата Meer Corp. Изборът и относителните количества на тези компоненти като ароматизиращи вещества и тютюневи екстракти обаче могат да се колебаят по желание, за да се постигнат желаните органолептични свойства.

Получената суспензия се разбърква, за да придобие консистентен характер. След това към суспензията се добавят около 5 части амониев алгинат, предлаган от фирмата Kelco Division of Мегск&Со, под марката Amoloid HV. Получената суспензия се смесва добре при стайна температура с пропелерна бъркалка с режещо действие Breddo. Суспензията се излива върху лента от неръждаема стомана с температура около 105“С, а след това се суши при същата температура. Изсушената суспензия се нарязва на ивици с ширина около 1,0 mm и се кондиционира, за да се получи субстрат, който има влагосъдържание около 15 % и дебелина на материала около 0,15 mm.

Полученият чрез леене листов субстратен материал се оформя във вид на прът с машина модел Protos на фирмата Hauni-Werke Korber&Co. KG. Субстратният прът включва обвивка от ламинат от хартия и алуминиево фолио с ширина около 24,5 mm, като фолиото е от лят алуминий с дебелина 0,013 mm, а хартията е тип 29492 на фирмата Ecusta. Ламинатът се изготвя със силикатно лепило, тип 06-50-05-005 на фирмата RJR Packaging. Ламинираната хартия се оформя във вид на тръба /с фолиото откъм вътрешната страна/ чрез съединяване с препокриване, като се използва лепило С5 1252 от фирмата RJR Packaging. Обвивната тръба се нарязва на сег16 менти с дължина с 31 mm. Една тръба с дължина 31 mm има тегло около 400 mg.

Сърцевина от възстановен нарязан тютюн

Ролка от нарязан възстановен тютюн се оформя от рязан възстановен тютюн, приготвен както е описано в пример 6 на US патент 5 159 942. Нарязването става на ивици с ширина около 1,0 mm. Прътът, съдържащ нарязан тютюн, се състои от хартия, тип 456 на фирмата Ecusta, с ширина 26,5 mm. Прътът се изработва като непрекъснат с познатите технологии за производство на цигари /например машина Protos за цигарени пръти/ при използване на лепило за съединяване чрез препокриване, тип С5 1242 на фирмата RJR Packaging. Прътът има диаметър около 7,5 mm и се нарязва на сегменти с единична дължина 20 mm. Пълнителят от нарязан тютюн в сегмента от 20 mm има влагосъдържание около 12 % и тегло около 220 mg.

Филтърна сърцевина

Целулозно-ацетатен влакнест филтър във вид на прът с диаметър около 7,5 mm и дължина около 20 mm се приготвя от целулозно-ацетатен влакнест материал на фирмата Eastman Chemical Co., с дебелина на влакното 10 дение и общо 35000 дение. С триацетин този материал се пластифицира до съдържание на около 6 % пластификатор. Ацетатните влакна се обвиват с хартия, тип 29646 на фирмата Ecusta, с ширина 25,5 mm, например с машина KDF-2 за изработване на пръти и агрегат за обработка на снопове Е-60 на фирмата Arjay Equipment Corporation при употреба на стопено на топло лепило, тип 448-195К на фирмата RJR Packaging. Обвитият с хартия прът се нарязва на сегменти с дължина 20 mm.

Комплектоване

Сегментът от горивен елемент и субстратният прът се изравняват, така че краищата им да се допират. Двата сегмента се присъединяват с хартия, тип 29646, от фирмата Ecusta. По-добре е обаче това да стане с ламинирана обвивка, която обгръща и се простира по дължината на субстратния прът и дължина от 6 mm на сегмента от горивния елемент, който е съседен на субстратния прът.

Ламинираната обвивка включва външен слой от хартия, тип 999 52, на фирмата Ecusta, слой от лепило, което се доставя като LAM-5001 от фирмата RJR Packaging, слой от алуминиево фолио с дебелина 0,013 mm, друг слой лепило LAM-5001 и вътрешен слой хартия, тип 999 51 на фирмата Ecusta. Лепилото за съединение с препокриване е тип МТ-8014 на фирмата RJR Packaging. Ламинираната обвивка има дължина 37 mm и ширина 24,4 mm.

Сегментът от нарязан пълнител и сегментът от филтърен елемент се изравняват, така че краищата им да се допират. Двата сегмента се присъединяват с хартия, тип 29646 от фирмата Ecusta. Хартията обгръща дължината на всеки от сегментите, лепилото за присъединяване чрез препокриване е тип 448-195К на фирмата RJR Packaging, а лепилото за закрепване на хартията е тип 448-37А на същата фирма. Хартиената обвивка има дължина 40 mm и ширина 25,5 mm.

Двата обединени сегмента се изравняват, така че краищата им да се допират. Двата обединени сегмента се комбинират с връхна хартия, която е напечатана и има елемент за освобождаване; този материал е хартия, тип А-30336 на фирмата Ecusta. Връхният материал обгръща дължината на мундщука и съседния участък на субстратния сегмент. Връхният материал се закрепва с лепило, тип МТ 8014.

Цигарата се “изпушва” и дава видим аерозол и тютюнев аромат /т.е. изпарени тютюневи компоненти/, което става чрез 10-12 смуквания. Горивният елемент изгаря около 6 mm, т.е. приблизително до този участък, където обвитата с фолио тръбичка покрива горивния елемент, след което цигарата се самоизгасва.

Claims

Патентни претенции

1. Състав за горивен елемент, предназначен за изделия за пушене, характеризиращ се с това, че включва най-малко 50 % тегл. прахообразен елементен въглерод, най-малко 1 % тегл. свързващо вещество, най-малко 3 % тегл. прахообразен графит и най-малко 1 % тегл. калциев карбонат.
2. Състав съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че включва най-малко 60 % тегл. прахообразен елементен въглерод, най-малко 5 % тегл. свързващо вещество, наймалко 5 % тегл. прахообразен графит и наймалко 2 % тегл. калциев карбонат.
3. Състав съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че включва най-малко 70 5 % тегл. прахообразен елементен въглерод, наймалко 10 % тегл. свързващо вещество, наймалко 8 % тегл. прахообразен графит и наймалко 3 % тегл. калциев карбонат.
4. Състав съгласно претенция 1, 2 или 3, 10 характеризиращ се с това, че включва освен това до около 10 % тегл. тютюн.
5. Състав съгласно претенция 1, 2 или 3, характеризиращ се с това, че включва освен това до около 1 % тегл. натриев карбонат. 15
6. Състав съгласно претенция 1, 2 или 3, характеризиращ се с това, че свързващото вещество представлява алгинатно свързващо вещество.
7. Състав съгласно претенция 4, харак- 20 теризиращ се с това, че алгинатното свързващо вещество е амониев алгинат.
8. Състав съгласно претенция 1, 2 или 3, характеризиращ се с това, че прахообразният елементен въглерод представлява въглерод от 25 твърда дървесина, който има средна големина на частиците от около 12 pm.
9. Състав съгласно претенция 1, 2 или 3, характеризиращ се с това, че прахообразният графит има средна големина на частиците около 30 8 pm.
10. Горивен елемент, предназначен за използване в изделия за пушене, характеризиращ се с това, че има диаметър до около 8 mm и дължина до около 20 mm, същият елемент е 35 оформен чрез екструзия на горивен състав, състоящ се от най-малко 50 % тегл. прахообразен въглерод от твърда дървесина, най-малко 1 % тегл. свързващо вещество, най-малко 3 % тегл. прахообразен графит и най-малко 1 % тегл. 40 калциев карбонат.
11. Горивен елемент съгласно претенция 10, характеризиращ се с това, че е оформен чрез екструзия на горивен състав, състоящ се от най-малко 60 % тегл. прахообразен въглерод от твърда дървесина, най-малко 5 % тегл. свързващо вещество, най-малко 5 % тегл. прахообразен графит и най-малко 2 % тегл. калциев карбонат.
12. Горивен елемент съгласно претенция 10, характеризиращ се с това, че е оформен чрез екструзия на горивен състав, състоящ се най-малко 70 % тегл. прахообразен въглерод от твърда дървесина, най-малко 10 % тегл. свързващо вещество, най-малко 8 % тегл. прахообразен графит и най-малко 3 % тегл. калциев карбонат.
13. Горивен елемент съгласно претенция 10,11 или 12, характеризиращ се с това, че горивният състав съдържа освен това до около 10 % тегл. тютюн.
14. Горивен елемент съгласно претенция 10,11 или 12, характеризиращ се с това, че горивният състав съдържа освен това до около 1 % тегл. натриев карбонат.
15. Горивен елемент съгласно претенция 10, 11 или 12, характеризиращ се с това, че свързващото вещество в горивния състав представлява алгинатно свързващо вещество.
16. Горивен елемент съгласно претенция 15, характеризиращ се с това, че алгинатното свързващо вещество в състава представлява амониев алгинат.
17. Горивен елемент съгласно претенция 10, 11 или 12, характеризиращ се с това, че прахообразният въглерод от твърда дървесина в горивния състав има средна големина на частиците около 12 pm.
18. Горивен елемент съгласно претенция 10, 11 или 12, характеризиращ се с това, че прахообразният графит в горивния състав има средна големина на частиците около 8 цш.