CN87108020A - 由改良的烟雾生成基材制作的吸烟制品 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于吸烟制品的烟雾生成基本材料以及制备这种烟雾生成基本材料的方法。使用本发明的这种烟雾生成基本材料的最佳吸烟制品，从开始使用到产品的有用寿命期，都能产生大量的烟雾。而不会发生烟雾生成物值得注意的热降解，不存在大量的高温分解、不完全燃烧产品或异味烟雾。因此，这种吸烟制品提供使用者抽香烟的感觉和好处，而不需燃烧烟草。

Description

本发明涉及一种供吸烟制品用的能产生烟雾的基本材料。它是一种多孔载体材料、在它的孔隙中吸收了大量烟草香料物质和一种无水的、非烟草的烟雾形成剂。本发明也涉及了制备这种产生烟雾的基本材料的方法。特别是一工序法和二工序法。这种基材尤其适用于制作吸烟制品，产生一种模拟烟草的烟雾，但它仅含有极小量的不完全燃烧或热解产物。
类似香烟的吸烟制品已经被提议了多年，尤在最近的二三十年。参见下列例子：雷纳（Rainer）等美国专利号4，079，242;雷（Ray）立美国专利号4，284，089;西格尔（Siegel）美国专利号2，907，686;爱立斯（Ellis）等美国专利号3，258，015及3，356，094;莫斯（Moses）美国专利号3，516，417;包爱得（Boyd）等美国专利号3，943，941及4，044，777;爱罗斯门（Ehvetsmann）等美国专利号4，286，604;哈特威克（Hardwick）等美国专利号4，326，544;仆尔脱（Bolt）等美国专利号4，340，072;薄纳脱（Burett）美国专利号4，391，285;斯推纳（Steiner）美国专利号4，474，191;以及欧洲专利申请号117，355（赫尼）。
就本发明人所知，上述吸烟物品或烟草代用品，没有一件曾获得商业上的成就，亦无一件曾被广泛地上市过。市场上缺少这种吸烟物品被认为由于种种原因;从开始使用到产品寿命期中产生的烟雾不足，味差，由于烟雾产生物及/或香料剂的热降解导致失味，呈现大量高温分解产物和异味烟，以及外观难看。
因此，虽经几十年的关注和努力，市场上仍无吸烟物品、它能提供传统抽香烟伴有的好处和优点、而又不产生相当数量的不完全燃烧和高温分解产品。
1985年末，一组被授权的或登记的外国专利公开了新型吸烟制品、它能提供传统抽香烟伴有的好处和优点、而又不产生可测数量的不完全燃烧或热解产物、这些专利中最早的是赖比端亚（Liberian）专利号13985/3890，于1985年9月13日发布。这个专利与一其后发表的欧洲专利申请相似，公开号174，645，于1986年3月19日发表。
本发明涉及一种供吸烟物品用的能产生烟雾的基本材料。它是一种多孔载体材料、在它的孔隙中吸收了大量烟草香料物质和一种无水的、非烟草的烟雾形成剂。本发明也涉及了制备这种基本材料的方法，特别是一工序法和二工序法。应用本发明的产生烟雾的基本材料制成的吸烟制品、从开始到产品的有用寿命期间都能产生大量烟雾，不发生烟雾产生物的值得注意的热降解，不存在大量的高温分解、不完全燃烧产品或异味烟雾。这种吸烟物品提供使用者抽香烟的感觉和好处、而不需燃烧烟草。
本发明提供了在传统香烟、雪茄和烟斗以外的吸烟装置中使用的产生烟雾的方法，使用了改良的烟雾生成基材，这种基材带有一种烟草香味和一种无水的、非烟草的烟雾形成剂。按本发明制备的这种烟雾产生基材能控制吸烟时产生烟雾的量和特性，这种功能是由于将烟草香料物质均匀地分布到基材中，反过来，在抽吸本产品时，便烟雾的释放有了改进，而不会有烟草香味物质的任何可感到的令人不快的燃烧或焦枯。
推荐的使用本发明的烟雾生成基材的吸烟装置包含一个烟雾发生装置、该装置含有烟雾产生基材、这种组合产生一种象烟一样的烟雾，具有烟草烟的芳香、香味、外观、喉部影响和感觉，其好处是不产生大量水平的烟草热解产品、用以制备烟雾产生基材的载体物质必须是多孔的、必须由一种有助于吸附烟草香料物质和非水溶性的、非烟草的烟雾产生的材料制备。最好这种载体物质对烟香料物和其他烟雾形成剂不起化学作用。它对用烟雾形成基材制作的吸烟物品在使用时遇到的温度变化具有热稳定性。合适的载体物质包括碳、铝、硅石、陶瓷、蛭石、粘土和诸如此类、活化碳和烧结的铝是较好的载体物质。
在最佳实施例中，载体物质被混合成由下列物质组成的混合物或稀浆：1）.一种芳草香料物质，可以是被磨碎的烟草，烟草萃取物（水的或有机的，例如酒精），喷雾干化的烟草萃取物，或诸如此类，2）.一种非水溶性的、非烟草的烟雾形成剂例如甘油、丙烯甘油、三乙烯甘油、和诸如此类。已发现，按照本发明制作的烟雾形成基材在下列方面改善了这些物品的性能：（1）味，（2）经济，指烟雾发生装置里物质的利用，（3）容易释出不同型烟草香味、包括香味的混合物，（4）从开始到产品的有用寿命期都能释出始终如一香味和烟雾量，和（5）限制了烟雾形成剂和其他挥发物移动至燃料原和吸烟物品的其他部分。
本发明的烟雾发生基材可用种种方法制备，但最好用一工序或二工序法制备。一工序法：烟草香味物质最好与一种无水的、非烟草烟雾形成剂混合形成稀桨、用混合、喷雾或相似技术将稀浆注入一种载体物、直到载体吸足为止、二工序法：烟草香料物、最好是固体粒状如喷雾干化的烟草萃取剂、先与水（或其他合适液体）混和成稀浆、将稀浆注入一种载体物为一工序法。然后用适当的方法、如传统烘炉烘干法、将水或其他液体大量地消除，然后第二工序将无水的、非烟草烟雾形成剂加入之。在另一种二工序法中，可采用烟草香料物质的蒸气凝固在载体上的方法，使烟草香料物质进入载体，然后第二工序将非烟草烟雾形成剂加入载体。
总的来看，利用按本发明制备的烟雾形成基材制作的吸烟物品包括：（1）一种燃料成分;（2）一种包含本发明的烟雾形成基材的物理上分开的烟雾发生装置;和（3）一个烟雾释出装置、如嚼口式样的纵形通道。最好这种吸烟物品是香烟形式，利用一段短的、少于约30毫米长度的最好碳质的燃料部分，连接一物理上分开的烟雾发生装置，后者应用本发明烟雾形成基材并最好能与燃料部分有一传导热交换关系。
应用本发明烟雾形成基材制造的推荐的吸烟制品能在头三阵烟雾中释出不少于0.6毫克烟雾，以微粒总净重（WTPM）计算并在FTC吸烟条件下抽吸、即由二秒钟时间内35毫升阵烟组成，加上58秒闷烧间隔。本发明实施例是在头三阵烟中能释出1.5毫克或更多的烟雾为更好。本发明实施例是在FTC吸烟务件下、在头三阵烟中能释出3毫克或更多的烟雾为最好。再者，本发明的最佳实施例是在FTC吸烟条件下、最少的6阵烟、最好最少约10阵烟、平均每阵烟释出不少于约0.8毫克的粒状物总净重。
除了上述好处外，本发明的推荐吸烟物品能提供一种化学上单纯的、主要由空气、碳的氧化物、水、烟雾产生物、任一受欢迎的香味或其他挥发物质、和微量其他物质所组成的烟雾。这种烟雾较好地无显著诱变能力，后者用爱墨氏（Ames）试验测定。此外，推荐物品可制成实际上无灰，使用者在使用时无需除去任何飞灰。
如上面所涉及的，为了本申请的目的，“烟雾”应定义为包括蒸气、气体、微粒、诸如此类，可见及不可见的，尤其是被使用者感觉为一种“烟雾状”的那些成分，这种烟雾是由燃料成分燃烧时产生的热力、作用于烟雾发生装置内的材料所产生、如是定义，“烟雾”这名词也包括挥发的香料剂及/或药理上或生理上的活性剂，不管它们是否产生可见的烟雾。
如上面所涉及的，名词“烟草香料物质”是指产生一种烟草型香味的物质、它包括、但不限于、被磨碎的烟草、烟草萃取物包括水的或有机的萃取物，喷雾干化的烟草萃取物，及诸如此类。
如上面所涉及的，名词“大量吸收入内”是指大量吸收入载体物质的孔内、而不是大量地附在载体物质的外表面上。
如上面所涉及的，片语“传导热交换关系”是指烟雾发生装置和燃料成份的一种物理的排列，藉此，在整个燃料成份燃烧期间热量通过传导、从燃烧着的燃料成份转移到烟雾发生装置。传导热交换关系可藉（1）安置烟雾发生装置与燃料成份接触、即与燃料成份的燃烧部分密切接近，及/或（2）靠一传导膜、使热量从燃烧着的燃料传到烟雾发生装置来完成之。最好这二种提供传导性热转移的方法一起应用。
如上面所涉及的，名词“碳质的”是指主要碳组成。
如上面所涉及的，名词“绝缘膜1”用以指主要作绝缘体的各种物质。最好这些物质在使用时不会燃烧，但它们可包括慢燃碳和类似的物质，又包括使用时熔化的物质，例如低温度等级的玻璃纤维。合适的绝缘体具有的热传导度以克一热卡（秒）（平方厘米）（摄氏度数/厘米）为单位计算约小于0.05，以小于约0.02为更好，小于约0.005为最好。参看哈克氏（Hockh）化学辞典34页（第4版，1969年）和莱奇（Lange）氏化学手册10章，272-274页（第11版，1973年）。
这种烟雾生成基本材料和本发明的方法将在附图中和其后本发明详细描述节内更为详尽地描述。
图1为一最佳吸烟制品的纵向图，该吸烟制品可使用本发明的烟雾形成基材。
图1A图示了从点火端看过去的一较佳燃料单元的通道形状。
在生产本发明烟雾形成基材的一工序方法中，最好备制一种膏体，这种膏体是通过混合一种诸如甘油，丙烯乙二醇，三乙烯乙二醇或其混合物之类的不含水、非烟草的烟雾形成剂，这种形成剂带有象喷雾干化的烟草萃取物，粉碎的烟草，烟草萃取物或诸如此类的一种烟草香料材料。最好是喷雾干化的烟草。高速剪切混合同时输入热量以减小膏体的粘性是很理想的。混合这些材料的一种较好机器是布雷多·利克韦弗尔（堪萨斯，堪萨斯城的布雷多食物产品），（the    Breddo    Likwifier）（Breddo    Food    Products，Kansas    City，Kansas）型号LORWN，30马力并具有带套壳的容器部分。足够量的诸如碳，活化碳，矾土以及此类的一种多孔的非烟草载体材料被加入膏体同时一直搅拌到膏体基本上吸入载体材料的细孔，且最终产生烟雾形成基本材料是可流动的。为了均匀地混合膏体和载体且对载体造成最小的破损，最好用一种中度剪切、低冲击的混合机。象这样的一种混合机为小福特型号FM-130-D（the    Littleford    model    FM130-D）（肯塔基州，佛罗伦萨的小福物兄弟）（Littleford    Brothers，Florence，Kentucky）。当烟雾形成基材制备完成时，基材一般在表面呈干状同时烟雾形成基材基本上可自由的流动。
另一方面，根据特殊膏体的粘性，载体可利用传统的喷雾系统用膏体被喷洒。相类地，现有的其它已知的技术可用于膏体进入载体。
取决于使用的不含水的，非烟草的烟雾形成剂，在与载体混合之前和/或与载体混合期间可以对膏体加热。温度范围可根据膏体的粘性来定。例如，当膏体含有一种甘油和喷雾干化的烟草萃取物时，发现对膏体加温到大约40℃能促进通过载体的膏体的吸收。为了阻止膏体成分的热分解，应避免过高的温度。
正如上述指出的那样，作为一工序方法的最佳烟草香料材料是喷雾的干化烟草萃取物。喷雾干化的烟草萃取物在一般情况下被推荐是因为要求有一种最终含水量小于约重量百分之十的烟雾形成基材，更好的是含水量小于重量约百分之五，含水量小于重量约百分之二最最理想。
在第二工序方法中，膏体通过将烟草香料材料与水或其它象乙醇之类适当液体相混合在第一工序中已制备好了。因为喷雾干化的烟草萃取物基本上可溶于水，在转换中导致被载体材料的较大量的吸收，所以这一方法在使用喷雾干化烟草萃取物时特别的有益。由于所形成的膏体缺少粘性或胶性，这一方法也促进膏体流畅地进入载体。
喷雾干化的烟草萃取物加入的水量大致地依喷雾干化的烟草萃取物的类型以及用来吸收膏体的载体材料有所变化。例如，每25克喷雾干化烟草萃取物量的水可在1.0克至16.0克的范围，在5.0克至12.0克更好些，在7.0克至9.0克的范围最好。喷雾干化烟草萃取物应该用水混合以便提供一种均匀的悬浮液，同时避免形成块团。搅拌可通过一种电磁搅拌机或其它合适的装置来完成。
另一方面，一种含水的烟草萃取物可用于喷雾干化喷水的膏体场合中，同时直接用于载体，这样消除了喷雾干化步骤，参看下文。任意一种普通的混合机都可用来混合带载体材料的膏体。一种较佳的混合机是布特森-卡利的锯齿形搅拌机，（the    Patterson-kelly    Zig-Zag    blendrs）型号CLS（宾雪伐尼亚州，东斯特拉斯堡的布特森-卡利股份有限公司）（Patterson-Kelly，Inc.，East    Stroudsbury，PA），它具有移动的狗腿型增强挡板突起物用来减少载体材料的分解。一般液体和固体测量控制器最好是用来确定输送的所需要的速率以及成分的比例。
混合以后，基材膏体通过合适的装置干燥，使用份含量减少到小于大约重量的百分之十。较好的情况是最终的水份含量小于大约重量的百分之五，最好是小于大约重量的百分之二。干化可在传统的烘炉，即热对流烘炉，以大约95℃的温度加以完成或者在象可从日本富机·波多KK（from    Fuji    Paudal    KK，Japan.）买到的一种MBD    400（an    MBD    400）流化床干燥器。过高的温度，即长时期的超过大约115℃是应避免的，这是因为尼古丁以及其它所需的烟草香料成份在这样的温度下可能挥发。
在第二工序中，非烟草烟雾形成剂和其它所需的香料或其它添加剂被加入含干烟草香料材料的载体中同时在诸如上述的布特森-卡利锯齿形搅拌机那样的合适搅拌机中进行混合。
第二工序方法的一变化形式中，烟草香料材料经过形成一种烟草香料材料的蒸气以及蒸气与载体的接触在第一工序中渗入载体材料。烟草香料材料蒸气可在载体上浓缩同时非烟草烟雾形成剂如上所述在第二工序中被加入。
最好的烟草香料材料的膏体为喷雾干化的烟草萃取物。其它烟草香料材料含有粉碎的烟草，水溶的和/或有机萃取物的烟草萃取物，烟草的氟氯烷萃取物，被升华干燥的烟草萃取物以及诸如此类的物质。
较好的无水的，非烟草烟雾形成剂含有多羟基醇，或多羟基醇的混合物。更好的非烟草烟雾形成剂选自甘油，三乙烯乙二醇以及丙烯乙二醇。
加入通过第一工序或第二工序方法所制备的烟雾形成剂的烟草香料材料的重量比例可根据所需的烟草口味而变化。一般来说，烟草香料材料与烟雾形成剂的重量比例大约1∶100和3∶1之间的范围，大约在1∶30和2∶1之间更好，最好是在大约1∶4和1∶1之间。
一种较好的载体材料是高表面积的矾土，例如定为SMR-14-1896的W.R.格雷斯和公司的制品，具有大约280米2/克表面积。这种矾土（-14到+20筛号）被处理使其适宜用于生产本发明烟雾形成基材，它经过高温下持续大约一小时的烧结，例如，大于1000℃，最好是大约从1400℃至1550℃的温度，随即经过适当的冲洗和干燥。最好的情况是，经处理的矾土表面积要小于大约50米2/克，同时中等孔直径（大小量）约要大于0.1微米。
当上述经处理的矾土被用作载体材料时，通过一步工序或二步工序方法制备的本发明烟雾形成基材一般大约含有百分之二十至百分之九十重量的矾土，约百分之五至百分之五十重量的无水的、非烟草的烟雾形成剂以及约百分之零点一至百分之二十重量的烟草香料材料。较好的情况是，烟雾形成基材含有大约百分之五十至百分之七十五重量的矾土，大约百分之十至百分之三十重量的非水溶性的、非烟草烟雾形成剂，以及大约百分之零点五至百分之十五重量烟草香料材料。最好的情况是，烟雾形成基材含有大约百分之六十五至七十重量的矾土，大约百分之十五至二十五重量的无水的、非烟草烟雾形成剂以及大约百分之七至十重量的烟草香料材料。
其它较佳的载体材料含有象来自碳化物联合公司（Union Carbide）PG-60那种碳以及来自卡尔根公司（Calgon Corporation）APC那种活化碳。这样的活化碳材料最好进行处理从而使它们适宜在本发明烟雾形成基材中使用，它是通过在一种非氧化大气情况下在高温中例如，大于1000℃，大于1800℃更好些，最好是在大约2500℃大约持续一小时加热材料随后经过适当的冲洗和干燥。最好情况是，经处理的活化碳的表面积大约小于200米2/克。
当上述经处理的碳被用作载体材料时，通过一步工序或二步工序方法制备的本发明的烟雾形成基材一般约含有百分之十五至七十五重量的碳，约百分之五至四十五重量的无水的、非烟草烟雾形成剂以及约百分之零点一至百分之十五重量的烟草香料材料。较好的情况是，烟雾形成基材具有大约百分之四十至百分之六十五重量的碳，约百分之七点五至二十五重量的无水的、非烟草烟雾形成剂以及约百分之零点四至十三重量的烟草香料材料。最好情况是，烟雾形成基材具有大约百分之五十五至百分之六十重量的碳，约百分之十至二十重量的无水、非烟草烟雾形成剂以及约百分之六至八零五重量的烟草香料材料。
烟雾形成基材也可含一种或多种附加的挥发性调味剂，这些调味剂诸如薄荷醇，香兰素，人造咖啡，烟草萃取物，尼古丁，咖啡碱，液剂以及其附加剂之类用来赋予烟雾以香味。也可含有任意其它的所要求的挥发固体或液体物质。这种供选择的附加剂也可以会同或交替地分开加入到烟雾发生器，或者置于烟雾发生装置和出孔端之间，例如置于一种分离的基材或容器内或在通向出孔端的通道的涂层中，或是在一种用作由燃料单元顺流的供选择的烟草填料中。
相类近地，为了消除烟雾的异味和生理作用，在烟雾形成基材例如稀浆中，也可含有各种酸或盐。这样的材料含有淀粉样化合物的酸，咖啡酸，氯原酸，苯甲酸，苹果酸，乳酸，延胡索酸，五醋酸葡萄糖，八醋酸钠以及诸如此类的物质。以被处理的基材的重量百分比可以在百分之零点五和百分之三的范围之内，更好的是在百分之零点五和百分之一点五之间，最好大约在百分之零点八。已经发现，加入大约百分之一点五的淀粉样化合物的酸（包括基材的重量）产生的烟的PH值几乎与普通香烟相等。
本发明的烟雾形成基材可以便利地用一种诸如石墨，乙基纤维素，烟草腊以及之类的物质涂覆。这样的涂覆进一步减少了烟雾形成物、尼古丁、香料以及诸如从烟雾形成基材到燃料的各种物质的分解。此外，尤其是在经过处理的基材被涂上带有象石墨之类物质时，这样的涂层减少了水份的吸收同时有助于基材中单个微粒之间的热传递。这样的涂层可根据所用的特殊涂层通过传统的涂层加工处理来提供。
可使用本发明改进的基材的较佳香烟型吸烟制品在以下的专利申请中加以描述：
申请人    系列号    提交
森萨伯，等（Sensabaugh）    650，604    1984年9月14日
森妮，等（Shannon）    684，537    1984年12月21日
伯尼佳，等（Banerjee）    891，073    1986年7月28日
森萨伯，等（Sensabaugh）    EPO85111467.8    1985年12月11日
（1986年3月19日公开）
因此它们的说明可结合有关参考文件。
这样的一种较佳的香烟型吸烟制品在本说明书所附的图1中得以施行。参照图1，图中表示的香烟型烟制品具有一小的含碳燃料元件10，它最好带有图1A所示排列着的十三个穿过其上的若干通孔11。如上述参照的专利申请所描述的，这个燃料元件是由碳的挤压成形混合物（最好是渗碳纸），羧甲基纤维素钠（SCMC）粘合剂，K2CO3，以及水所形成的。
燃料元件10的圆周8被诸如玻璃纤维之类的一种绝缘纤维16的弹性套筒所环绕。
与燃料元件10出口端的一部分相重迭，有一个金属制的管套12，该管套12内含有一种基本材料14，该基本材料14至少部分含有或呈粒子状的，或呈条状的本发明的烟雾形成基材。
管套12由一烟草套筒18限定。两个孔口样的通孔20设置在管套曲管中心的出口端。
在烟草套筒18的出口端，是一个出口端部分22，它含有一个醋酸纤维素环形部24及一块轧制的纺织的聚丙烯斯克林过滤器26，烟雾经其进入使用者口中。制品或其中的几部分是由一层或多层香烟纸30～36紧紧卷封的。
当上述实施例点燃时，燃料元件燃烧，在烟雾形成装置中产生用来挥发烟草香味材料以及任何附加的烟雾形成物质的热。由于推荐的燃料元件比较短，加热的、燃烧的火心总是靠近烟雾产生装置，尤其在使用了较理想的导热元件时，这种装置给烟雾产生装置以及烟雾的生成产品以最大的热传导。
由于燃料元件小小的尺寸以及燃烧特性，燃料元件通常在开始的几股气中就基本上烧掉全部的露出的长度。这样，靠近烟雾发生器的燃料元件那个部分就很快地变热，尤其在起初和中间的几股气中它给烟雾产生装置以惊人增加的热传递。由于推荐使用的燃料元件那样的短，以至设有一个长的非燃烧燃料部分充当受热器，如过去通常在某些加热或烟雾制品中那样。
由于烟草香料材料以及任何附加的烟雾形成物质是与燃料元件物理分离的，它们基本上显出比燃烧燃料产生的温度更低的温度，从而将热分解可能性限在最小范围。
在最佳实施例中，短的含碳燃料元件，导热元件和绝缘装置与烟雾发生器结合在一起，从而提供事实上在每股烟气中能产生足够量烟雾的一种系统。与绝缘装置一起，在几股烟气后，火心与烟雾发生器的紧密靠近导致在股气过程和股气间相当长的不完全燃烧过程中都会传输高的热量。
一般来说，在最佳实施例中使用的易燃的燃料元件具有不大于普通香烟的一直径尺寸（即：小于或等于8毫米），同时长度一般大约小于30毫米。比较有利的情况是，燃料元件的直径在大约2至8毫米之间，约在4至6毫米更好。这里使用的燃料元件的密度可以在大约0.7克/毫升至1.5克/毫升范围。密度最好超过0.85克/毫升。
较理想的用来制作燃料元件的材料为碳。础些燃料元件的含碳量较好的是至少具有占百分之六十至七十的重量，最好具有占大约百分之八十或更多的重量。高碳量的燃料元件是较理想的，这是因为它们产生最小的热解作用和不完全燃烧产物，少量或看不见的异味烟，最小量的烟尘，同时具有高的热容量。然而，较低含碳量的燃料元件，例如大约占重量百分之五十至六十的燃料元件可以用在使用小量烟草、烟草萃取物或一种非燃烧的添加填充料的场合。
含本发明烟雾形成基材的烟雾发生装置最好设置得离燃料元件点火端距离不大于15毫米。烟雾发生装置可在大约2毫米至60毫米的长度中变化，从5毫米至40毫米更好些，最好是约从20毫米至35毫米。烟雾发生装置的直径可约从2毫米至8毫米内变化，从约3毫米至6毫米更好。
所用的作为烟雾发生装置容器的导热材料一般为一金属制的薄片，如铝金属片那样，其厚度大约在0.01毫米至0.1毫米的范围或更厚些。导电材料的厚度和/或类型可以有所变化（例如：碳化物联合公司的格罗尔）（Grafoil，from    Union    Caride），从而完成所需要的热传递度。
如图示的实施例，导热元件最好接触或交叠燃料元件的尾部部分，可以形成内部封装着本发明的烟雾形成基材的容器或管套。最好导热元件的延伸不超过燃料元件长度的约一倍半。最佳情况是，导热元件的交叠或换句话接触的燃料元件不大于尾部的约5毫米，2～3毫米更好些。这种类型的优选深孔元件不会干涉燃料元件的点火或燃烧特性。在燃料元件消耗到与导热元件接触处的时候，该元件通过充当一种热量吸收器帮助燃料元件熄火。甚至在燃料元件耗尽后这些元件也不会突出在制品的点火端之外。
较理想的吸烟物质中采用的绝缘元件最好是由一层或多层的绝缘材料形成的一种弹性套筒。这种套筒的厚度至少约有0.5毫米，厚度至少约1毫米以上就更好。套筒较理想的情况是伸出超过燃料元件长度的约一半，如果不是全部的话。更好的情况是，它基本上包住整个燃料元件以及用作烟雾产生装置管套的外圆周。如图1所示的实施例中，可使用不同的材料以绝缘烟制品的这两个部分。
目前较理想的特别用于燃料元件的绝缘材料为诸如玻璃纤维之类的陶瓷纤维。经优选的玻璃纤维是由多里多的欧文斯-康尼（by    Owens-Corning    of    Toledo）生产的试验材料，它在俄亥俄州的牌号为6432和6437，它的软化点约为650℃。其它适宜的绝缘材料，较理想的非可燃的无机材料也可使用。
在最佳实施例中，燃料以及烟雾发生装置附加一个出口端部分，虽然一个出口端部可被分开地提供，例如与可拆卸的燃料烟雾发生管壳一起使用的呈香烟托架的形式。出口端部分导引蒸发了的烟雾形成物质进入使用者的嘴中。由于它约有35至50毫米的长度，它可保持来自火心的热量远离使用者的嘴和手指，同时在到达使用者之前提供一些冷却的热烟雾。
适当的出口端部分应该是对烟雾形成物不起化学作用的，应该只产生最小的冷凝或过滤的烟雾损耗，同时应该是能经得住与制品的其它元件连系处的温度。经选的出口端部分含有醋酸纤维素-聚丙烯斯克林布（acetate-pdyropylere    scrim）混合物，如图1以及森萨伯，等人在欧洲专利公开第174，645号（disclosed    in    sensabaugh    et.al.，European    Patent    Publication    NO.174，645）揭示的那种出口端部分。
整个物质的长度上或其上的任何部分可用香烟纸紧紧地包封。在燃料元件端上所选的纸不能在燃料元件燃烧过程中冒出火焰。另外，这种纸片应具有可控的发烟性质，同时应产生一种灰色的，象香烟那样的烟尘。
在这些实施例中使用了绝缘的套筒，因此，纸卷的燃炼远离被装套的燃料元件，由于达到燃料元件的气流未被限制，所以可得到最大量的热传递。但是，纸卷应设计得受到来自燃烧的燃料元件的加热照射时，保持完全地或部分地无损伤。这样的纸卷提供对燃烧的燃料元件限制气流的机会，从而控制燃料元件燃烧以及最终给烟雾发生装置热量传输的温度。
为了减小燃烧率同时减小燃料元件的温度，从而保持一个低的CO/CO2比率，一种不透水的或零气孔率的纸经处理成为略有气孔，例如，带许多小孔的非易燃的云母纸，用这样的纸作为紧封的夹层。这样的纸尤其在中等股气中（即4～6下）能控制热量的传输。
为了增大烟雾的传输，以免由于径向的（即向外的）空气渗透作用使这种传输变淡，所以从烟雾发生装置至出口端应使用一种不透水的纸。
象这样的纸已在香烟和/或纸的技术中为人所知，这样的纸的混合物可用来取得各种不同的效果。
本发明物质中所选用的纸包括RJR阿枪的8-0560-36型纸具有不沾嘴唇的嘴端用纸（RJR    Archer′s    8-0560-36    Tipping    with    Lip    Release    paper）由北卡罗来纳州）比斯·福诺期特的卡斯塔制造的卡斯塔的646布拉格包装纸以及卡斯塔01788纸，（Ecusta′s    646    Pluy    Wrap    and    ECUSTA    01788    manufactured    by    Ecusta    of    Pisgah    Forest，NC，）以及堪伯利-克拉克的P868-16-2和P878-63-5纸。（Kimberly-Clark′s    P868-16-2    and    P878-63-5    papers）。
本发明推荐的制品所产生的烟雾从化学上来分析是简单的，基本上由空气、碳氧化物、含有任意所需的香料或其它所需的挥发材料的烟雾形成剂，水以及少量的其它材料所组成。本发明推荐的制品所产生的微粒总净重经过阿姆斯试验（Ames    test）的测试不具有至变活性，也就是说，本发明推荐的制品产生的微粒总净重（WTPM）与对这样的制品暴露的微生物进行标准试验发现的逆转株数量之间不存在惊人的剂量反应关系。根据阿姆斯试验的支持者认为，一大剂量相应的反应表明被测试的制品中存在着致变物。参看阿姆斯，等人的致变物研究31卷347～364页（1975年）（Mut.Res.，31：347-364（1975）;尼格，等人的致变物研究42卷335页（1977年）（Nagao    et    al.，Mut.Res.，42：335（1977））。
本发明最佳实施例中进一步的优点是在使用过程中产生的烟尘与传统香烟烟尘相比相对地要少。在优选的碳燃料元件燃烧时，它基本上转变为带产生很少烟尘的氧化碳，这样在使用物质时无需来处置烟尘。
在本发明呈香烟的吸烟制品中的基本材料的应用将进一步参照下列的实施例加以说明，这些实例含有助于对发明的理解，但不能认为是本发明的一种限制。除其它特别说明外，这里所写的百分比均为重量百分比。所指的温度均为摄氏温度同时这些温度均未作修正。
实例一
图1所示的吸烟物以如下方式制造
A、燃料源的配制
具有约0.86克/毫升表面密度（容积）的燃料元件（长10毫米，外径4.5毫米），由碳（占百分之九十的重量）、SCMC粘合剂（占分分之十的重量）以及K2CO3（占百分之一的重量）制备。
碳是通过在氮氛围下用不含云母的大草原加拿大牛皮（Grand    Piairie    Canadian    Kraft）硬木纸经碳化制备，它以约每小时10℃的步进速率增温达到最终750℃的渗碳温度。
在氮的氛围下冷却到低于大约35℃以后，碳磨碎成负200筛号的大小。粉末状的碳随后加热到大约高于850℃的温度以便去掉挥发物。
在氮的氛围下冷却到约低于35℃后，碳磨碎成精制的粉末，具有的平均颗粒尺寸约在0.1到50微米之间。
这种精制粉末与阿修斯7 HF SCMC粘结剂（9份碳∶1份的粘结剂）（Hercules 7 HF SCMC binder），百分之一重量的K2CO3以及足够的水混合从而制成一种坚硬的、家生面团样的膏体。
由这种膏体用硬模压制成具有七个大的中心通孔的燃料元件，每个通孔直径约为0.021英寸，另外六个外围道孔的直径约为0.01英寸。内通孔间的网孔厚度或间隙约为0.008英寸，外围的平均网孔厚度（环绕的圆围和孔之间的间隙）如图1A所示为0.019英寸。
这些燃料元件形成后随即在900℃氮气环境下烘出。
B、喷雾干化的萃取物
烟草（巴利烟草，经处理的富路烟草，土耳其烟草，等）（Burley，Flue    Cured，Turkish，efc.）磨成中度的尘末同时用水在一不锈钢容器中浓缩为大约每加仑水一至一零五磅烟草。萃取利用在环境温度下机械搅拌一至三小时来进行。混合物被离心处理以去除悬浮的固体，同时含水的萃取物经过连续地将其水溶液抽送到通常的喷雾干燥机的方法作喷雾干化处理，其入口温度在约215℃-230℃并在干燥机的输出口收集干化的粉末材料，出口温度约在82-90℃中变化，上述数据是以一种阿亥多1号材料（Anhydro    Size    No.1）为例的。
C、烧结矾土的制备
来自W.R.格雷斯公司（称为SMR-14-1896的）（from W.R.Grace & Co.（designated SMR-14-1896）），具有从-8至+14（美国）筛号的约在1400℃至1500℃的一均热温度中持续大约1小时进行烧结和冷却。经处理的矾土的表面积接近于4.0米2/克。矾土用水冲洗并干化。在第一工序中，一种含有107毫克经喷雾干化烘焙处理的烟草萃取物的水溶液与烧结的矾土（640毫克）混合，随后干燥到水份约占重量的百分之一。在第二工序中，这种材料与233毫克的甘油以及17毫克从法门克、日内瓦、瑞士（from Firmenich，Geneva，Switzerland）买来的一种牌号T69-22的香料成份混合，混合到含矾土的烟草香料基本被吸收，从而产生本发明的烟雾形成基材。
D、装配
用来构成图1吸烟制品的管套由深度延展的铝材制备。管套平均壁厚约为0.004英寸（0.01毫米），长约30毫米，具有约为4.5毫米的外径。容器的尾部除两个槽形开口外（每个开口尺寸约为0.65×3.45毫米，间隔约1.14毫米）均被封闭着，这两开口可允许烟雾形成物朝使用者方向流通。约325毫克的上述烟雾形成基材装在管套中。如上所述制备的一燃料元件插进装满的管套开口端大约3毫米的深度。
E、绝缘套筒
燃料元件-管套系统在燃料元件一端紧紧包封，使用具有10毫米长的带百分之三果胶粘结剂、直径约为7.5毫米的、欧文斯-康尼6437（Owens-Corning    6437）（软化点约为650℃）玻璃纤维套筒。这种玻璃纤维套筒随后用堪伯利·克拉克P878-63-5纸紧紧包卷（Kimberly    Clark    P878-63-5    Paper）。
F、烟草套筒
带646号孔塞外卷包装纸（例如：一个非过滤纸香烟）的一个7.5毫米直径的烟草杆（28毫米长），用插入一个测管的方法加工成具有约4.5毫米直径的一个纵向孔道。
G、装配
装套的燃料元件-管套系统被插入烟草杆的孔道，直到玻璃纤维套筒与烟草紧密接触。玻璃纤维和烟草部分用堪伯利·克拉克的P850-208纸（Kimberly    Clark′s    P850-280    Paper）（一种经特殊加工的P878-16-2型纸）包卷在一起。
图1所示的一种出口端部分由两部分组合构造;（1）一个具有用646号孔塞包装纸紧紧包封的酣酸纤维素空心圆筒;以及（2）一段非织造的聚丙烯斯克林，轧成一个30毫米长、用堪伯利-克拉克的P850-186-2纸紧紧包封的直径为7.5毫米的圆筒，它具有堪伯利-克拉克的P850-186-2的一层复合的外包装。
装配好的出口端部分最终用一个RJR阿卡股份有限公司8-0560-36嘴端带不沾嘴唇纸的包装纸（RJR    Archer    Inc.8-0560-36    tipping    with    Iip    release    paper）包卷到装套的燃料元件-管套部分上去。
H、分析
按上述两工序方法制备的矾土型烟雾发生基材进行分析处理，从而确定甘油烟雾形成剂、水以及用尼古丁含量测定的喷雾干化烟草萃取物含量的均匀度。十九个试样的分析结果表明：甘油、水和喷雾干化的烟草萃取物的含量在试样中基本均匀。甘油的平均含量占重量的百分之二十二点五六。水的平均含量占重量的百分之零点六三。用尼古丁含量测定，喷雾干化的烟草萃取物的平均含量占重量的百分之零点七二。
这样的制备的吸烟制品生成一种相似于烟草烟的烟雾，它没有由于烟雾形成材料烧焦或热分解产生的不理想的怪味。
实例二
如实例1描述的类似于香烟制品的一种吸烟制品以如下方式制造。
A、燃料源的配制
一种压制的含碳燃料杆由实例一A部分所述的那样制备。干的压制杆被切割成长10毫米以及间隙为0.5毫米的三个中心孔，这些孔穿透杆的长度方向。
B、装配
用于装填基材的金属制的容器是一个30毫米长的铝管，管子直径约为4.5毫米。这些管子的一端翻卷，从而形成带一小孔的端部。近200毫克的烟雾形成基材填满每个容器。基材按下列的一工序方法制备。甘油（8.0克）与4克的如实例一那样制备的喷雾干化烟草萃取物混合，从而形成一种膏剂。PG-60成粒状的碳（12克）加入膏剂中，随后搅拌膏剂，一直到烟雾形成基材用手触觉是干的为止。这种混合物提供一种含百分之十七的烟草或含基质的烟草萃取物。金属制的容器装满后，每个容器通过将燃料芯插入容器开口端约2毫米与一燃料芯接合。随后，每个这样的组件与一个内径为4.5毫米，长35毫米的聚丙烯管子相连合，将管子的一端插向容器，包在容器的外面。
每个这样的组装芯件放置在马尼格斯1200（Manniglas    1200）纸上，这些纸预先在空气中约600℃下持续15分钟经过处理以去除粘结物，然后卷制成近乎香烟的圆形制品。围绕马尼格斯1200纸再用一种马尼格斯1000包装纸（Manniglas    1000）作双层卷绕。在离聚丙烯管子出口端割去10毫米的陶瓷纤维套筒，从而使一段10毫米长的醋酸纤维过滤器的环形段可接在聚丙烯管子上。这个部分的开口端牢固地涂上普通的粘结剂，从而阻挡气流穿入过滤。一个长10毫米的普通醋酸纤维过滤塞与环形部分粘合对接。接着整个组件用多孔的ECUSTA01788香烟纸包封，同时出口端用上一种传统的嘴端包装。
吸烟制品如实例二那样制备，除了在烟雾发生装置中用的基本材料为一种经特殊处理的矾土之外，应用的一工序方法如下：
烧结-具有-8至+14（美国）筛号的，来自W.R.格雷斯公司（W.R.Grace    &    Co.）的高表面积矾土经下述高温烧结处理后用于本发明制品中。矾土迅速地加热到约1400℃以上的均热温度，最好约在1400℃至1550℃间，在均热温度中保持大约一个小时，随后进行快速的冷却、冲洗和干燥。
装料-甘油（4.0克）与2.5克的喷雾干化的烟草萃取物（烟化处理的）混和。经干燥的烧结矾土（15.0克）被加入膏体中，同时一直搅拌到矾土手触干了为止。近350毫克的这种经处理的基材装入金属制的管盖。
分析-按一工序方法制备的与喷雾干化烟草萃取物和甘油相混合的矾土基粒经过分析，以确定由尼古丁量度的喷雾干化的烟草萃取物的含量和甘油的含量。根据重复十次的分析，甘油的平均含量占重量的百分之十八零二四。由尼古丁量度的喷雾干化物的含量占重量百分之一点零一。为了比较目的，在对这些试样分析（层析的）之前就完成一装置精确性的研究。这种装置对尼古丁和甘油各自的精确度为0.2%RSD和2.2%RSD。这种试样经过完全的（即4小时摇动，68小时被动异丙醇提炼法制备。
实例四
除呈柱芯状的长10毫米的固体矾土段（120毫克）代替粒状的矾土外，吸烟制品基本上如实例一来制备。这种柱芯如下制备：一种矾土水化粘结剂（来自德克萨斯，休斯敦的卡特倍SB.韦斯塔化学公司）（Catapal    SB.Vista    Chemical    Co.，Houston，Texas）与来自俄亥俄州，克利特的阿堪化学制品公司（Alcan    Chemical    Products，Cleveland，Ohio）的矾土（称为C-71-UNG）以60∶40的比率混合。混合过程在一种轧辊粉碎机中持续4小时完成。矾土的胶溶用醋酸处理来达到。在一种泥砂机中矾土水化物和矾土基用5%的含水醋酸混合，从而达到31%的水份含量。这种泥合物以室温在一密封的容器中保持4小时。这种混合物应用伏娜（Forney）挤压试验机在一柱塞挤压机中挤压成不同直径的细线束。挤压物在室温下进行干燥，并且在500℃的燃烧室温中持续加热3小时。加热要在小于1英寸的底衬深度中进行。经500℃烧结的材料通过在1300℃持续1小时的烧结更一步的加以改良，从而将矾土从劣形转化为优等。随后按二工序方法来处理芯柱。经处理的芯柱含有19.4毫克干燥到含水量4%的喷雾干化烟草以及46毫克的甘油（在第二工序中加入）。
实施五
图1图示的使用本发明烟雾形成基材的推存的香烟型吸烟制品基本如实例一所描述那样进行制备：
用于烟雾发生装置的载体材料是一种具有-14至+20（美国）筛号的高表面积矾土（表面积为280米2/克）。在使用前，这种矾土约在1400℃到1550℃的均热温度中进行持续约1小时的烧结。冷却后，这种矾土用水冲洗和燥。这种经烧结的矾土与按表一所列比例的组成成份经一个两工序的方法相互融合。
表一
矾土    67.7%
甘油    19.0%
喷雾干化的萃取物    8.5%
香料混合物    4.2%
五醋酸葡萄糖    0.6%
总计：100.0%
喷雾干化的萃取物为一含水的烟草萃取物溶液经蒸发产生的干的粉末残渣。它含有水溶性的烟草成份。香料混合物是一种模仿香烟烟味的香精成份的混合物。这里用的一种这样的材料从瑞士，日内瓦的佛门尼获得（from    Firmenich    of    Geneva，Switzerland）牌号T69-22。
在第一工序中，喷雾干化的烟草萃取物与足够的水混合从而形成一种膏体。这种膏体随即经混合供给上述的矾土载体，这种混合一直要进行到膏体被矾土均匀吸收为止。接着，经处理的矾土进行干燥从而将水份减少到约占重量的百分之一。在第二工序中，这种经处理的矾土与所列的其它组成成份混合物进行混合，直到液体基本上被吸进矾土载体为止。用约325毫克的这种基本材料可填满管套。

Claims (39)

1、一种供吸烟制品使用的烟雾生成基本材料具有一种多孔的矾土材料，在这种矾土材料的孔中预先吸足了烟草香料材料和无水的、非烟草的烟雾形成剂。
2、根据权利要求1所述的烟雾生成基质材料，其特征在于载体含有颗粒材料。
3、根据权利要求2所述的烟雾生成基本材料，其特征在于基本材料是干燥的且自由流动的。
4、根据权利要求1所述的烟雾生成基本材料，其特征在于烟草香料材料与非烟草烟雾形成剂的重量比约在1∶100和3∶1之间的范围。
5、根据权利要求4所述的烟雾生成基材，其特征在于烟草香料材料与非烟草烟雾形成剂的重量比约在1∶30和2∶1之间的范围。
6、根据权利要求4所述的烟雾生成基本材料，其特征在于烟草香料材料与非烟草烟雾形成剂的重量比约在1∶4和1∶1之间的范围。
7、根据权利要求1，2，3，4，5或6所述的烟雾生成基本材料，其特征在于烟草香料材料选自粉碎的烟草、烟草萃取物、喷雾干化烟草萃取物等的组合或混合物。
8、根据权利要求1，2，3，4，5或6所述的烟雾生成基本材料，其特征在于所述的非烟草烟雾形成剂是选自甘油、三乙烯乙二醇、丙烯乙二醇等的组合和混合物。
9、根据权利要求1，2，3，4，5或6所述的烟雾生成基本材料，其特征在于矾土是经烧结的矾土。
10、根据权利要求9所述的烟雾生成基本材料，其特征在于矾土的表面积约小于50米2/克，同时中等的孔径约大于0.1微米。
11、根据权利要求10所述的烟雾形成基本材料，其特征在于烟雾生成基材含有约20%至90%重量的矾土，约5%至50%重量的非烟草烟雾形成剂以及约0.1%至20%重量的烟草香料材料。
12、根据权利要求10所述的烟雾生成基本材料，其特征在于烟雾形成基材有约占50%至75%重量的矾土，约占10%至30%重量的非烟草烟雾形成剂以及约占0.5%至15%重量的烟草香料材料。
13、根据权利要求10所述的烟雾形成基本材料，其特征在于烟雾形成基材有约占65%至70%重量的矾土，约占15%至25%重量的非烟草烟雾形成剂以及约占7%至10%重量的烟草香料材料。
14、一种供吸烟制品使用的烟雾生成基材，其特征在于所述的烟雾生成基材有一多孔的含碳载体，其孔中预先吸足了一种烟草香料材料和一种无水的、非烟草烟雾形成剂。
15、根据权利要求14所述的烟雾生成基本材料，其特征在于载体由颗粒材料组成。
16、根据权利要求14所述的烟雾生成基本材料，其特征在于基本材料为自由流动的。
17、根据权利要求14所述的烟雾生成基本材料，其特征在于烟草香料材料与非烟草烟雾形成剂的重量比约在1∶100和3∶1之间的范围。
18、根据权利要求17所述的烟雾生成基本材料，其特征在于烟草香料材料与非烟草烟雾形成剂的重量比约在1∶30和2∶1之间的范围。
19、根据权利要求17所述的烟雾生成基材，其特征在于烟草香料材料与非烟草烟雾形成剂的重量比约在1∶4和1∶1之间的范围。
20、根据权利要求14，15，16，17，18或19所述的烟雾生成基材，其特征在于烟草香料材料选自粉碎的烟草、烟草萃取物、喷雾干化的烟草萃取物等的组合或混合物。
21、根据权利要求14，15，16，17，18或19所述的烟雾生成基材，其特征在于所述的非烟草烟雾形成剂是选自甘油、三乙烯乙二醇、丙烯乙二醇等的组合或混合物。
22、根据权利要求14，15，16，17，18或19所述的烟雾生成基材，其特征在于碳是经活化的碳。
23、根据权利要求14，15，16，17，18或19所述的烟雾生成基本材料，其特征在于碳由约小于200米2/克表面积的颗粒组成。
24、根据权利要求23所述的烟雾生成基本材料，其特征在于烟雾生成基材有约占15%至75%重量的碳，约占5%至45%重量的非烟草烟雾形成剂以及约占0.1%至15%重量的烟草香料材料。
25、根据权利要求23所述的烟雾生成基本材料，其特征在于烟雾生成基材有约占40%至65%的碳，约占7.5%至25%重量的非烟草烟雾形成剂以及约占0.4%至13%重量的烟草香料材料。
26、根据权利要求23所述的烟雾生成基本材料，其特征在于烟雾生成基材有约占55%至60%重量的碳，占约10%至20%重量的非烟草烟雾形成剂以及约占6%至8.5%重量的烟草香料材料。
27、供吸烟物品使用的烟雾生成基材的一种制备方法，其特征在于所述的方法由下述工序组成为：
（a）形成一种烟草香料材料和无水的、非烟草烟雾形成剂的膏体
（b）对一种多孔的非烟草载体供以膏体，膏体被载体吸足。
28、根据权利要求27所述的方法，其特征在于多孔的非烟草载体由颗粒材料组成。
29、根据权利要求28所述的方法，其特征在于由多孔的非烟草载体吸收的膏体足以产生一种自由流动的基本材料。
30、根据权利要求27，28或29所述的方法，其特征在于烟草香料材料选自粉碎的烟草、烟草萃取物、喷雾干化的烟草萃取物等的组合或组合物。
31、根据权利要求27，28或29所述的方法，其特征在于非烟草烟雾形成剂选自甘油、三乙烯乙二醇、丙烯乙二醇等的组合或混合物。
32、根据权利要求27，28或29所述的方法，其特征在于多孔的非烟草载体选自由碳、矾土、硅石、陶土、蛭石、粘土等组成的组合或混合物。
33、供吸烟制品使用的烟雾生成基本材料的一种制备方法，其特征在于所述的方法由下述工序组成为：
（a）形成一种烟草香料材料和水的膏体;
（b）对一载体材料提供膏体;
（c）将最终材料的含水量减少到小于约占10%的重量;
（d）将一种无水的、非烟草烟雾形成剂加入载体材料，这种无水的、非烟草烟雾形成剂基本上被吸入载体材料中。
34、根据权利要求33所述的方法，其特征在于载体材料是一种多孔的非烟草载体。
35、根据权利要求33所述的方法，其特征在于载体由颗粒材料组成。
36、根据权利要求33所述的方法，其特征在于通过载体吸收的非烟草烟雾形成剂足以产生一种自由流动的基材。
37、根据权利要求33，34，35和36所述的方法，其特征在于烟草香料材料选自粉碎的烟草、烟草萃取物、喷雾干化烟草萃取物等的组合或混合物。
38、根据权利要求33，34，35和36所述的方法，其特征在于非烟草悬浮微粒形成材料选自甘油、三乙烯乙二醇、丙烯乙二醇等的组合或混合物。
39、根据权利要求33，34，35和36所述的方法，其特征在于载体选自由碳、矾土、硅石、陶土、蛭石、粘土组成的组合或混合物。
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