CZ350092A3 - Stabilized aerosol-forming composition - Google Patents

Description

Vynález se týká stabilizované kompozice, vytvářející aerosol, pro kuřácké výrobky, zejména používající tabák.

Dosavadní stav techniky

Oblíbenými kuřáckými výrobky, které používají tabák v různých formách, jsou cigarety, doutníky a dýmky. Jako zdokonalení nebo alternativy různých oblíbených kuřáckých výrobků bylo navrhováno mnoho kuřáckých produktů. Četné publikace například popisují výrobky, které vytvářejí aromatické výpary a/nebo viditelný aerosol. Mnohé z těchto.výrobků používají paliva k vytvoření aerosolu a/nebo k zahřátí materiálu, vytvářejícího aerosol. Jsou například popsány jako dosavadní stav techniky v US 4714082, jehož autorem je Banerjee a další.

Kuřácké výrobky, jako jsou cigarety, zejména s krátkým palivovým elementem a fyzicky odděleným zdrojem aerosolu, stejně jako materiály, postupy a zařízení pro jejich výrobu, jsou popsány v patentech US 4708151 Shelara, US 4714082 Banerjeeho ad., US 4732168 Resceho, US 4756318 Clearmana a d., US 4782644 Homera a d., US 4793365 Sensabaugha a d., US 4802562 Homera ad., US 4827950 Banerjeeho ad., US 4870748 Hensgena a d., US 4881556 Clearmana a d., US 4893637 Hancocka a d., US 4893639 Whitea, US 4903714 Barnese ad., US 4917128 Clearmana ad., US 4928714 Shannona, US 4938238 Hancocka ad., US 4989619 Clearmana a d., US 5027837 Clearmana a d., a US, 5038802 Whitea a v monografii o názvu Chemical and Biological Studies of New Cigarette Prototypes That Heat Instead of Burn Tobacco, R. J. Reynolds Tobacco Company, 1988 (dále pouze momografie RJR). Tyto kuřácké výrobky jsou schopny poskytnout kuřákovi požitek z kouření (například chut a'pocit kouření, uspokojení apod.). Pro tyto kuřácké výrobky je rovněž cha2 rakteristický nízký vývin viditelného vedlejšího kouře a také nízký vývin FTC dehtu při kouření.

Kuřácké výrobky, popsané v citovaných patentech a publikacích, obvykle používají palivový element pro vývin tepla a dále prostředek pro vývin aerosolu, umístěný fyzicky odděleně od palivového elementu a obvykle s ním tvořící tepelný výměník. Mnohé z těchto prostředků pro vývin aerosolu používají substrát nebo nosič pro jednu nebo více látek, vytvářejících aerosol, například vícefunkční alkoholy, jako je glycerin. Zahříváním materiálu nosiče při hoření palivového elementu dochází k těkání látek, vytvářejících aerosol, k jejich uvolnění z nosiče a vytvoření aerosolu.

Dosud používané substráty zahrnují tepelně stálé materiály, tj . materiály, které· při vystavení teplu, vyvolanému hořením palivového elementu, nehoří nebo se v pozorovatelné míře nerozkládají. Mezi takové materiály patří uhlíkaté adsorbenty, jako je porézní uhlí, grafit, aktivní uhlí nebo neaktivované uhlí apod. Další tepelně stálé materiály zahrnují anorganické pevné látky, jako je keramika, sklo, alumina, vermikulit, jíly, jako je bentonit, apod.

Mezi další dosud používané substráty patří celulózové materiály, například papír, tabákový papír apod. Tyto materiály obvykle vyžadují přítomnost velkého množství látky, vytvářející aerosol, aby nedocházelo k sežehnutí substrátu. Přítomnost velkého množství zdroje aerosolu může rovněž způsobovat jeho migraci ze substrátu do jiných složek kuřáckého výrobku.

Výhodným by se jevil substrát pro kuřácké výrobky, zejména cigarety, který by mohl být zpracováván v běžném zařízení pro výrobu cigaret a který by obsahoval množství materiálu, vytvářejícího aerosol, umožňující životnost cigarety po dobu 10 až 12 potáhnutí (šluků). Žádoucí by rovněž bylo, aby takový substrát byl stabilní během skladování, tj. aby z něho v pozo3 rovatelné míře nemigroval materiál, vytvářející aerosol, do jiných částí kuřáckého výrobku.

Podstata vynálezu •

Bylo zjištěno, že materiály, vytvářející aerosol, na bázi vícefunkčních alkoholů (polyolů), jako je glycerin, propylenglykol apod., mohou být stabilizovány použitím určitých pojiv. Dále bylo zjištěno, že tyto stabilizované směsi jsou vhodné pro určité kuřácké výrobky, zejména takové, jako jsou cigarety, používající pro vývin aerosolu, podobného kouři, krátký palivový element a fyzicky oddělený prostředek pro vytváření aerosolu.

Bylo konkrétné zjištěno, že materiály, vytvářející aerosol, mohou být důkladně zabudovány do pojivá za vzniku stabilní směsi s minimálním únikem materiálu, vytvářejícího aerosol, zejména z dlouhodobého hlediska, například za typických podmínek skladování. Takové stabilní směsi mohou být podrobeny rozprašování, tisku, liti, vytlačování nebo desinfekci. Tyto směsi mohou být používány se základem substrátu nebo materiálem nosiče nebo mohou samy tvořit substrát pro kuřácké výrobky. Při vystavení teplu, například z hořícího palivového elementu kuřáckého výrobku, se z látky, vytvářející aerosol, uvolňuje aerosol.

Bez omezení na teorii se má za to, že materiály, vytvářející aerosol, používané podle vynálezu, působí jako změkčovadla pro pojivo. Stejně jako u skutečných změkčovadel je látka, vytvářející aerosol, relativně netěkavým rozpouštědlem (při teplotě místnosti) pro pryskyřičnou substanci (tj. poj ivo), které po smísení s pojivém zvyšuje jeho flexibilitu, zpracovatelnost nebo rázovou odolnost, viz též The Technology of Solvents and Plasticizers, kapitola 15, Plasticizers and Plasticization, John Wiley & Sons, New York (1954).

Ve stabilizovaných substrátových směsích podle vynálezu závisí relativní množství pojivá a látky, vytvářející aerosol, na situaci, v níž se substrátová směs používá. Obecně leží poměr látky, vytvářející aerosol, k pojivu mezi asi 3:1 a asi 40:1. Používá-li se stabilizovaná směs na řezané plnivo, měl by poměr látky, vytvářející aerosol, a pojivá být alespoň asi 15:1; výhodně činí asi 25 až 35:1, maximálně asi 40:1. Zpracovává- li se na litou fólii, je minimální, poměr asi 3:1, výhodně asi 8:1 a maximálně asi 15:1. Potiskuje-li se stabilizovanou směsí substrát ve formě fólie nebo rouna, je poměr látky, vytvářející aerosol, k pojivu obecně asi 10:1, maximálně asi 15:1 a minimálně asi 3:1.

Jedna z výhodných forem substrátu podle vynálezu používá jako základ substrátu řezané plnivo a na něm je nanesena směs materiálu, vytvářejícího aerosol·, stabilizovaná pojivém. Množství směsi aerosol/pojivo musí dostačovat k vytvoření adekvátního aerosolu pro každé z 8 až 12 potáhnutí během kouření a výhodně činí alespoň 15 % hmotnostních výsledného substrátu. Materiál, vytvářející aerosol, a pojivo, se výhodně nanášejí na řezané pojivo, jako je tabák, rekonstituovaný tabák, objemově expandovaný tabák, tabákový papír apod. Řezané plnivo s nánosem stabilizované směsi je nejčastěji tvarováno do tyčinky, obklopené papírovým obalem.

Stabilizovaný substrát na bázi řezaného plniva může být připravován jak jednostupňovým, tak dvoustupňovým postupem. Při jednostupňovém postupu se na řezané plnivo stříká stabilizovaná směs látky, vytvářející aerosol, a plniva společně s vodou v dostatečném množství k zajištění vhodné viskozity pro stříkání. Pak se takto ošetřené řezané plnivo suší k odstranění vody při dostatečně nízké teplotě, aby nedocházelo k významnému úbytku látek, vytvářejících aerosol, například při až asi 100 ’C.

Při dvoustupňovém postupu se v mixeru na tabák stříká látka, vytvářející aerosol (například glycerin) a pak vodná směs pojivá (například alginátu) o vhodné viskozitě. Výhodně se během nanášení vodné směsi pojivá směs tabáku a látky, vytvářející aerosol, suší zahříváním na nízkou teplotu (například až asi 100 ’C) k odpaření přebytečné vody bez podstatné ztráty látky, vytvářející aerosol. Konečný obsah vlhkosti substrátu na bázi řezaného plniva by měl být asi 8 až 12 %.

Další výhodná forma substrátu podle vynálezu používá jako základ substrátu fólii nebo rouno, na jehož povrchu je nanesen film nebo povlak stabilizované směsi látky, vytvářející aerosol, a pojivá. Směs obvykle obsahuje alespoň asi 15, výhodně až asi 97 % hmotnostních látky, vytvářející aerosol, a alespoň asi 3 % hmotnostní pojivá. Množství směsi látky, vytvářející aerosol, a pojivá dostačuje k adekvátnímu vývinu aerosolu pro asi 8 až 12 potáhnutí během kouření a výhodně činí alespoň asi 15 % hmotnostních. Výhodněji tvoří množství stabilizované látky, vytvářející aerosol, asi 80 až asi 200 % hmotnostních upraveného substrátu. Povlečená fólie může být zřásnéna do tyčinky s obalem.

Povlečená fólie může být rovněž tvarována do formy řezaného plniva a zpracována do tyčinky s obalem. Materiálem fólie je výhodně papírový materiál, který zahrnuje tabák a může dále obsahovat celulózu nebo jiná plniva, například k získání požadovaného tvaru, pevnosti nebo stability. Fólie nebo rouno mů že rovněž zahrnovat papír, fólii, například hliníkovou fólii, tkané nebo netkané rouno, například skleněnou rohož, film, jako je film inertního plastu apod. Povlečená fólie může být také rozvláknéna na jednotlivé prameny, které jsou pak zřásněny do tyčinek, jak popisuje Pryor ad., US 4889143, a/nebo Raker, US 5025814.

V jednom provedení substrátu podle vynálezu je základním materiálem substrátu rohož ze skleněných vláken, výhodně ve tvaru prstencové trubky, obklopující jádro ze stabilizované směsi látky, vytvářející aerosol, s pojivém. Stabilizovaná směs může být do skleněné rohože zabudována (nebo na ni nanesena) jakýmkoli způsobem, dostupným odborníkovi. Při provedení prstencové trubky je možno používat postupy, jako je vstřikování nebo vytlačování. Prstencová trubka ze skleněné rohože, obsahující stabilizovanou směs, by byla termicky stabilní při teplotách, vznikajících v kuřáckých výrobcích, používajících takové substráty.

V jednom z výhodných provedení substrátu podle vynálezu se vytvoří tabáková fólie nebo rouno, jako je rekonstituovaný tabák nebo tabákový papír, a tato fólie se povléká, například stříkáním nebo potiskem, filmotvornou směsí, obsahující asi 20 až asi 95, výhodně asi 50 až 90, přednostně asi 79 až asi 85 % hmotnostních glycerinu a asi 1 až asi 25, výhodně asi 2 až asi 20, přednostně asi 6 až asi 15 % hmotnostních álginátu amonného, který je například dostupný od Kelco Division fy Merck & Co. , lne., San Diego, CA, USA, pod obchodním názvem Amoloid LV (nízko.viskózní) nebo Amoloid HV (vysokoviskózní) nebo Collatex A/RN (Kelco).

Takto vytvořená tabáková fólie s nánosem látky, vytvářející aerosol, stabilizované alginátem amonným, může být rozvlákněna a použita do tyčinek nebo tvarována do tyčinek řezaného plniva pro přípravu substrátů pro cigarety a další kuřácké výrobky. Podle potřeby může být tabáková fólie s nánosem látky, vytvářející aerosol, stabilizované alginátem amonným nebo jiným pojivém, tvarována do zřásněného nebo rolovaného rouna a toto tvarované rouno může být použito jako substrát. Odborníkům budou zřejmé další modifikace způsobu použití fólie jako substrátu.

Další ~ šs vhodná pro výrobu substrátu podle vynálezu je tvořena alespoň asi 15 % hmotnostními materiálu, vytvářejícího aerosol, a alespoň asi 3 % hmotnostními pojivá a výhodně až asi 82 % hmotnostními jednoho nebo více plniv, a může být lita, vytlačována nebo jinak tvarována na materiál tvaru fólie. Materiál plniva výhodně obsahuje v nějaké formě tabák. Místo toho nebo navíc může plnivo zahrnovat anorganickou látku, jako je uhličitan vápenatý nebo jiná anorganická sůl.

Obecně řečeno, stabilizovaná vrstva substrátu podle vynálezu obsahuje dokonalou směs asi 30 až asi 55 % hmotnostních (i) tabáku (například rozvlákněné tabákové lístky, mleté tabákové lístky, kusy tabákových stonků, tabákové prosivky, tabákový prach, tabákový extrakt nebo jiná forma zpracovaného tabáku) a popřípadě asi 0 až asi 25 % hmotnostních (ii) jednoho nebo více plniv, například anorganických plniv, jako je srážený uhličitan vápenatý apod. Substrát dále zahrnuje (iii) asi 40 až asi 50 % hmotnostních alespoň jednoho materiálu, vytvářejícího aerosol (například polyolů, jako. je glycerin a/nebo propylenglykol). Substrát kromé toho obsahuje (iv) asi 5 až asi 8 % hmotnostních pojivá, které slouží ke stabilizaci ostatních komponent, neboť zabraňuje migraci polyolu. Zvlášť výhodným pojivém je alginát, jako je alginát amonný. Používájí-li se tabákové materiály ve směsi, je možno použít prostředek k destrukci nebo rozvolnění zesítění, způsobující uvolnění přírodních pojiv, přítomných v tabáku (například pektinových materiálů). Tato uvolněná přirozená pojivá je pak možno použít ke stabilizaci látek, vytvářejících aerosol. Podle potřeby je možno použít kombinace pojiv, například uvolněných přirozených pojiv z tabáku a přidaných pojiv (například alginátů).

Substrátová směs může dále popřípadě obsahovat aromatizující přísady (například kakao, lékořici, organické kyseliny, menthol, aromatické látky na bázi tabáku apod.). Aromatizující přísady se výhodně přidávají v kapalné nebo sprejově sušené formě, výhodně současně s přídavkem látek, vytvářejících aerosol, ke směsi pojivá a vody nebo po něm. Aromatizující prostředky je také možno v kterémkoli stadiu postupu za sucha mísit s materiálem substrátu.

Substrátová směs může být lita do formy fólie z vodné suspenze, vytlačována, lisována nebo jinak tvarována do požadované formy fólie. Takový substrát může být používán ve formě zřásněného rouna, rozvlákněného a zřásnéného do tyčinky, nebo použit ve formě řezaného plniva. Může být používán jako jediný substrát cigarety nebo může být fyzicky smísen nebo jinak použit spolu s jinými substrátovými materiály, jako je tabákové řezané plnivo nebo anorganické substráty, za vzniku heterogenní substrátové směsi nebo řady substrátových segmentů.

V jiném provedení vynálezu se aromatizující přísady, jako je menthol, zabudovávají přímo do substrátové směsi. Jedna metoda přímého zabudování mentholu zahrnuje vytvoření vodné suspenze, obsahující pojivo, materiál, vytvářející aerosol a organické nebo anorganické plnivo, obsahující menthol. Zvlášt výhodným organickým plnivem pro použití s menthoíem je aktivní uhlí, ošetřené tak, aby vázalo asi 1 až asi 50, výhodně asi 5 až asi 30 % hmotnostních mentholu. Směs aktivního uhlí s mentholem je možno připravit mletím aktivního uhlí s pevným menthol em. Během mletí se menthol odpařuje (nebo sublimuje) a aktivní uhlí jej adsorbuje a/nebo absorbuje.

Suspenze uhlí a mentholu obvykle obsahuje asi 40 až asi 90 % hmotnostních jednoho nebo více materiálů, vytvářejících aerosol (například glycerinu a/nebo propylenglykolu). Suspenze dále obsahuje asi 5 až asi 15 % hmotnostních pojivá, které slouží ke stabilizaci ostatních složek, přičemž zabraňuje migraci aromatizujícího prostředku a/nebo materiálů, vytvářejících aerosol. Zvlášt výhodným pojivém je alginát, jako je alginát amonný.

Suspenzi je možno nanášet na fólii substrátu způsobem, popsaným výše pro jiná složení substrátu, a přebytečnou vlhkost odstranit sušením na vzduchu za podmínek okolí. Takto získanou kompozici je možno rozvolnit na řezané plnivo nebo zpracovat na zřásněné rouno. Tato kompozice ve formě řezaného plniva nebo zřásněného rouna může být zpracována na tyčinky o průměru 7,5 mm, obalené papírem, a nařezané na sekce po 10 mm, používané jako substráty. V suspenzi mohou být obsaženy další složky, například tabák, anorganická plniva apod. Jak je odborníkovi známo, liší se zpracování v závislosti na hustotě suspenze. Například·zředěnou suspenzi je možno na základní materiál substrátu stříkat nebo tisknout. Poněkud hustší suspenze může být lita do formy filmu. Ještě hustší suspenze je možno vytlačovat a/nebo zahušťovat za vzniku vyhovujících substrátů

V těch výhodných provedeních, kde se jako stabilizující pojivo používá alginát amonný, je výhodné přidávat ochranný prostředek, jako je uhličitan draselný, acetát draselný nebo jiný známý ochranný prostředek k určitému omezení polymeračního procesu alginátu.

Bez ohledu na tvar, formu nebo složení výrobků, v nichž je použit, podržuje materiál substrátu podle vynálezu během skladování materiály, vytvářející aerosol, a uvolňuje je postupně během kouření. K uvolnění látky, vytvářející aerosol, obvykle postačuje nízká teplota od asi 180 do 200 ’C, což minimalizuje potřebné množství paliva pro kuřácký výrobek.

Bylo zjištěno, že nízkoviskózní pojivá jsou nejvhodnější při těch aplikacích, kde se má stabilizovaná směs stříkat, zatímco vysokoviskózní pojivá jsou nejvhodnější pro aplikace, kde se stabilizovaná směs lije nebo jinak tvaruje do formy filmu nebo rouna. Mezi vysokoviskózními a nízkoviskózními pojivý se neprojevuje významný rozdíl ve schopnosti retence (tj. pokud jde o vazbu nebo retenci látky, vytvářející aerosol). Jak je odborníkovi z tohoto popisu zřejmé, nejvýhodnější pojivá jsou ta, která účinně zadržují velké množství látky, vytvářej ící aerosol.

Výhodné substráty podle vynálezu poskytují chuť tabáku umožňují malou nebo žádnou migraci látky, vytvářející aerosol, snadno se vyrábějí a snadno se s pomocí běžného zařízení zabudovávají do kuřáckých výrobků. Substráty poskytují během použití v typické konstrukci cigarety adekvátní množství aerosolu, umožňují větší počet potáhnutí s vysokým obsahem aerosolu. Substráty podle vynálezu poskytují v různých konstrukcích cigaret možnost vynechat použití kovových vodičů tepla, jako jsou hliníkové vodivé konstrukce, používané v některých dosavadních cigaretách, a odstranit antimigrační opatření, používaná dosud v určitých konstrukcích kuřáckých výrobků, jako je vzdálení prostředku, vytvářejícího aerosol, od palivového elementu apod. Substráty podle vynálezu jsou nejen stabilní, ale mají i nižší hmotnost než některé dosavadní materiály substrátů a poskytují rovněž další výhody.

Zdě používaný termín aerosol' má zahrnovat páry, plyny, částice apod., viditelné i neviditelné, a zvláště složky, vnímané kuřákem jako podobné kouři, vznikající působením tepla, vyvíjeného palivovým elementem, na látky, obsažené v materiálu, vytvářejícím aerosol, nebo kdekoli jinde v kuřáckém výrobku.

Termín uhlíkatý zde znamená obsahující primárně uhlík .

Všechny hmotnostní procentické údaje jsou vztaženy na hmotnost konečné kompozice, není-li uvedeno jinak.

Přehled obrázků na výkresech

Obr. 1 představuje řez konstrukcí cigarety, obsahující substrát, připravený podle vynálezu.

Na obr. 1A je čelní pohled na cigaretu, obr. 1.

znázorněnou na

Obr. 2 představuje v řezu jiné provedení cigarety, které může používat substrát .podle vynálezu.

Na obr. 2A je celkový pohled na palivový element, použitý v cigaretě, znázorněné na obr. 2.

Obr. 3 představuje řez dalším provedením cigarety, které může používat substrát podle vynálezu.

Na obr. 3A je čelní pohled na cigaretu, znázorněnou na obr. 3.

Jak bylo výše uvedeno, je vynález zejména zaměřen na substrát, vhodný pro kuřácké výrobky, jako je cigareta podle monografie RJR a další kuřácké výrobky,, jaké jsou popsány například V patentech US 4793365, 4928714, 4714082, 4756318,

4854331, 4708151, 4732168, 4893639, 4827950, 4858630, 4938238, 4903714, 4917128, 4881556, 4991596 a 5027837 a rovněž ve zveřejněné evropské patentové přihlášce č. 342538.

Na obr. 1 a 1A je znázorněna cigareta, obsahující uhlíkatý palivový element 10,, obklopený pláštěm, obsahujícím střídavě vrstvy skleněných vláken 30 a 34 a tabákového papíru 32 a 36. V podélném směru za palivovým elementem v dotyku s jeho zadním obvodem je umístěno pouzdro 12. Pouzdro 12 nese substrát 14 podle vynálezu, který obsahuje stabilizované materiály, vytvářející aerosol, a je od palivového elementu 10 vzdálen o mezeru 16. Pouzdro 12 je obklopeno tabákovým válečkem 18 ve formě řezaného plniva. Náústkový konec cigarety je složen ze dvou částí, segmentu tabákového papíru 20 a nízkoúčinného polypropylenového filtračního elementu 22. Jak je znázorněno, ke spojení cigarety a/nebo jejích jednotlivých komponent je použito několik papírových vrstev 23., 25, 27 a 29♦

Teplo z hořícího palivového elementu je kondukcí a konvekcí vedeno do substrátu v pouzdru. Při potáhnutí se mateři12 ál, vytvářející aerosol, obsažený v substrátu, odpařuje a pak kondenzuje do formy aerosolu vzhledu kouře, který je tažen skrze kuřácký výrobek, kde absorbuje další tabák a jiné aromatickésložky dalších komponent kuřáckého výrobku a vychází náústkovým koncem.

Na obr. 2 a 2A je znázorněno jedno výhodné provedení cigarety podle vynálezu, resp. jejího symetrického palivového elementu. Jak je z obrázků patrné, cigareta obsahuje segmentovaný palivový element 10, obklopený izolačním pláštěm 40 a zahloubený v něm. Materiál přídržného izolačního pláště 40 obsahuje skleněná vlákna.

Jak je znázorněno na obr. 2A, má palivový element 10 obecně válcový tvar a obsahuje několik podélných obvodových kanálků 11. Palivový element 10 má segmentovou konstrukci ze tří podélně umístěných částí - dvou koncových částí 42 a 44 a jedné střední části 46. Při umístění v cigaretě podle obr. 2 slouží jedna z koncových částí 42 nebo 44 jako hořlavý segment a druhá z nich jako základní segment. Střední část 46 je oddělena (tj, izolována) od obou koncových částí dvěma izolačními segmenty 41 a 43 o zmenšeném průřezu.

Jak je znázorněno na obr. 2, obklopuje přídržný izolační plášť 40 podélný obvod palivového elementu 10 a sahá za oba jeho konce, takže palivový element 10 je do izolačního pláště 40 zahlouben. Takové uspořádání napomáhá přídržné funkci pláště. Výhodné vláknité (například ze skleněných vláken) pláště se při vystavení teplu hořícího palivového elementu mírně srazí, což vede k těsnějšímu obklopení a přidržení palivového elementu na místě.

Podélně za palivovým elementem 10 je umístěn prostředek pro vytváření aerosolu, který obsahuje substrát 14, připravený podle vynálezu. Substrát 14 obsahuje jeden nebo více materiálů, vytvářejících aerosol, a aromatizující složky, které půso13 bením tepla, vyvíjeného hořením palivového elementu, těkají. Substrát 14 je v cigaretě umístěn v poloze oddělené od zadního konce palivového elementu 10.. Toto uspořádání napomáhá zábraně migrace látek, vytvářejících aerosol, ze substrátu do palivového elementu a ochraně substrátu od sežehnutí nebo hoření.

Izolační plást 40 je obklopen papírovým obalem 13, propustným pro vzduch. Obal 13 může být tvořen jednou vrstvou nebo může být připraven ze dvou oddělených vrstev o různé po.rozitě a stabilitě popela. Po obvodu izolovaného palivového elementu 10 a kolem spoje hořlavé koncové části 42 a izolačního segmentu 41 sahá směrem dozadu nad substrát 14 papírový obal 48, který je nehořlavý nebo opatřený nehořlavou fólií (například hliníkovou nebo z jiného kovu). Tento obal je výhodně z nenasákavého materiálu a zabraňuje nasáknutí materiálu nebo materiálů, vytvářejících aerosol, v substrátu 14 do palivového elementu 10., izolačního pláště 40 a/nebo znečištění jiných komponent předního konce sestavy. Tento obal rovněž minimalizuje nebo zcela vylučuje proudění obvodového vzduchu (tj. radiálního vzduchu) do segmentů palivového elementu 10, umístěných v podélném směru za hořlavým segmentem, a tak způsobuje nedostatek kyslíku a zabraňuje nadměrnému spalování. Přestože to není výhodné, může obal 48 sahat nad hořící konec palivového elementu 10 (nebo za něj) a být opatřen množstvím otvorů (neznázorněných) k regulaci průtoku vzduchu k hořlavému segmentu palivového elementu 10 a podpoře spalování.

V podélném směru za substrátem 14 je umístěna dutina 50. Dutina 50 funguje jako chladicí a nukleační komora, kde se chladí horké těkavé látky, vystupující ze substrátu 14, a vytvářejí aerosol. Dutina 50 může být částečně nebo zcela vyplněna, například tabákem 52, popřípadě rekonstituovaným, například ve formě řezaného plniva, nebo jinými tabákovými materiály, například tabákovým papírem apod., a tak dodávat aerosolu další tabákové aroma.

Na konci, vkládaném do úst, je na cigaretě umístěn dvoudílný náústkový konec, zahrnuj ící (i) tyčinku nebo váleček tabáku, jako je tabákový papír 20., a (ii) nízkoúčinný filtrační element 22, obsahující filtrační materiál, jako je zřásněné rouno z netkaných polypropylenových vláken.

Každý z výše popsaných elementů cigarety podle vynálezu je obvykle opatřen papírovým obalem a jednotlivé segmenty se pak spojují pomocí těchto obalů. Výhodně je papírový obal substrátu tvořen nenasákavým papírem. Tyto obaly jsou na obr. 2 znázorněny jako papírové vrstvy 23, 25. 27 a 29.

Při použití kuřák zapálí palivový element 10 (například pomocí zapalovače cigaret) a jeho koncová část 42, která působí jako hořlavý segment, hoří za vzniku tepla. Během potáhnutí prochází vzduch po obvodu hořlavého segmentu (včetně obvodových kanálků 11) a skrze izolační plášť 40. Protahovaný vzduch je ohříván stykem s hořlavým segmentem palivového elementu 10 a teplem, vyzařovaným z palivového elementu 10. Ohřívaný vzduch sdílí teplo konvekcí se substrátem 14, kde vlivem tohoto tepla dochází k těkání látek, vytvářejících aerosol, a aromatizujících látek. Těkavé látky opouštějí s horkým protahovaným vzduchem substrát a pak se průchodem dutinou 50 chladí za vzniku aerosolu. Aerosol prochází tabákem 52 nebo tabákovým papírem 20, kde absorbuje další tabákové aroma, a prochází filtračním elementem 22 a do úst kuřáka. Jelikož koncová část 44 palivového elementu 10, která je jeho základním segmentem, během použití cigarety nehoří, zůstává palivový element 10 bezpečně v cigaretě a nemá tendenci z cigarety během použití vypadnout. Jakmile palivový element dohasne a přestane vyvíjet teplo, cigareta se odhodí.

Jak je znázorněno na obr. 1 a 2, je substrát místěn za palivovým elementem v určité vzdálenosti za jeho zadním koncem tak, aby mezi nimi zůstala vzduchová dutina. Tohoto uspořádání je možno dosáhnout během výroby tak, že substrát se dotýká i15 zolačního pláště, nebo vytvořením mezery mezi opláštěným palivovým elementem a substrátem. Taková dutina má zabránit sežehnutí materiálu substrátu horkými plyny, vycházejícími ze zadní části hořícího palivového elementu. Tato dutina rovněž přispívá k zamezení migrace látek, vytvářejících aerosol, z prostředků pro vývin aerosolu do jiných komponent cigarety, zejména do palivového elementu. Podle potřeby je možno mezi zadním koncem palivového elementu a předním koncem substrátu ponechat vzdálenost asi 1 až 10, výhodně asi 2 až asi 5 mm.

Jak je znázorněno na obr. 2, je možno bezprostředně za substrátem vytvořit další dutinu. Tato dutina může tvořit zónu pro tvorbu aerosolu a výhodně má délku asi 1 až asi 20 mm. Taková zóna tvorby aerosolu je nejčastěji umístěna vždy před řezaným tabákovým plnivem, tabákovým papírem apod., aby jimi aerosol mohl procházet a absorbovat přitom tabákové aroma.

Na obr. 3 je znázorněno jiné provedení cigarety s použitím substrátu podle vynálezu. Jak je z obrázku patrné, několikasložkový přídržný izolační plášů obklopuje podélně obvod palivového elementu 10 a sahá za oba jeho konce, takže palivový element je v plášti zahlouben. Jak je znázorněno na obr. 3A, je vícesložkový izolační plášů tvořen střídavě vrstvami vláken C-skla a tabákového papíru, uspořádanými ve tvaru soustředných kruhů, ležících směrem od palivového elementu v pořadí (a) C-sklo 62., (b) tabákový papír 64 a (c) C-sklo 66, a vnějším papírovým obalem 13.

Bezprostředně za izolovaným palivovým elementem 10, tj. v dotyku s ním, je umístěn prostředek pro tvorbu aerosolu, který obsahuje substrát 14 podle vynálezu. V tomto uspořádání, které je nejvýhodnější, představuje stabilizovaný charakter substrátu v kombinaci se zahloubením palivového elementu 10 do izolačního pláště faktory, napomáhající zamezení migrace látek, vytvářejících aerosol, z prostředku pro tvorbu aerosolu do jiných komponent cigarety. Substrát 14 obsahuje jednu nebo více stabilizovaných látek, vytvářejících aerosol, a popřípadě aromatizující složky, které těkají působením tepla, vyvíjeného hořením palivového elementu.

Obal 13 je propustný pro vzduch a může být tvořen jednou vrstvou nebo může být připraven ze dvou oddělených vrstev o různé porozitě a stabilitě popela. Izolovaný palivový element je ve vzdálenosti asi 2 až 8 mm od hořícího konce cigarety θ’balen nehořlavým nebo fólií (například z hliníku nebo jiného kovu) opatřeným papírovým obalem 48. Materiál obalu 48 je výhodně nenasákavý a brání nasáknutí látky nebo látek, vytvářejících aerosol, ze substrátu 14 do palivového elementu 10, izolačního pláště a/nebo znečištění ostatních komponent sestavy předního konce. Tento obal také minimalizuje nebo odstraňuje průtok obvodového vzduchu (tj. radiálního vzduchu) do části palivového'elementu, umístěné v podélném směrů za jeho předním okrajem, a tak vyvolává nedostatek kyslíku a brání nadměrnému spalování. I když to není výhodné, může obal 48 sahat až nad hořící konec palivového elementu 10 (nebo za něj) a být opatřen množstvím otvorů (neznázornéných), umožňujících regulaci průtoku radiálního vzduchu do hořlavého segmentu palivového elementu k podpoře spalování.

V podélném směru za substrátem 14 je umístěn segment tabákového papíru 68. Tento tabákový papír obecně dodává tabákové aroma aerosolu, uvolňovanému z materiálu, vytvářejícího aerosol.

Na konci, vkládaném do úst, je na cigaretě umístěn dvoudílný náústkový konec, zahrnující (i) tyčinku nebo váleček tabáku, jako je tabákový papír 20, a (ii) nízkoúčinný filtrační element 22, obsahující filtrační materiál, jako je zřásněné rouno z netkaných polypropylenových v^1Aken.

Každý z výše popsaných elementů cigarety podle vynálezu je obvykle opatřen papírovým obalem a jednotlivé segmenty se pak spojují pomocí těchto obalů. Výhodně je papírový obal substrátu tvořen nenasákavým papírem. Tyto obaly jsou na obr. 3 znázorněny jako papírové vrstvy 23, 25, 27 a 29.· Koncová papírová vrstva 29 je použita ke spojení náústku se sestavou předního konce.

Při použití kuřák zapálí palivový element 10, například pomocí zapalovače cigaret a palivo hoří za vývinu tepla. Během potáhnutí prochází vzduch podél obvodu hořícího palivového elementu 10 a rovněž skrze přídržný izolační plášť. Protahovaný vzduch je ohříván stykem s hořlavým segmentem palivového elementu a teplem, vyzařovaným z palivového elementu. Ohřátý vzduch sdílí teplo konvekcí se substrátem 14 a vlivem tohoto tepla těkají látky, vytvářející aerosol, a aromatizující látky, obsažené v substrátu. Odpařený materiál vytváří během postupu substrátem aerosol, který je pak odtahován během kouření skrze další komponenty. -Aerosol prochází tabákem nabo tabákovým papírem 68 a 20, kde absorbuje další aromatické látky z tabáku a skrze filtrační element 22 vstupuje do úst kuřáka.

Jak bylo popsáno ve znázorněných provedeních, obsahuje prostředek pro tvorbu aerosolu substrát, nesoucí látku, vytvářející aerosol. Substrát podle vynálezu obvykle obsahuje základní materiál, který slouží jako nosič, a stabilizovanou látku, vytvářející aerosol, která se zde obecně označuje jako substrátová kompozice. Výhodné substrátové kompozice po dobu, kdy není výrobek v použití, zadržují látku, vytvářející aerosol, a během kouření tuto látku uvolňují. Základní materiál a/nebo substrátová kompozice podle vynálezu přednostně obsahují některou formu tabáku. Forma tabáku může být různá a popřípadě může být v substrátové kompozici použito více než jedné formy tabáku.

Stabilizovaná substrátová kompozice podle vynálezu zahrnuje látku, vytvářející aerosol (například glycerin) a pojivo. Do substrátové kompozice mohou být zahrnuty tabákové extrakty a/nebo kusy tabákových lístků a/nebo může být substrátová kompozice nanesena na tabákové řezané plnivo a/nebo s ním smíšena. Substráty pro cigarety a jiné kuřácké výrobky se získávají obalením konečné substrátové kompozice a případného základního nebo nosného materiálu do papírového obalového materiálu.

K vytvoření stabilizované substrátové kompozice se podle vynálezu kombinuje jedno nebo více pojiv s jednou nebo více látkami, vytvářejícími aerosol. Výhodná pojivá zahrnují algináty, jako je alginát amonný, propylenglykolalginát, alginát draselný a alginát sodný. Algináty, a zejména vysokoviskózní algináty, mohou být používány ve spojení s omezeným množstvím volných iontů vápníku.

Alginátová pojivá jsou ve světě dostupná z různých obchodních zdrojů.- Mezi zdroje v USA patří American Roland Chemical Corp., Farmingdale, NY; Belmont Chemicals, Inc., Passaic, NJ; Colony Import & Export Corp., Garden City, NY; Food Ingredients, lne., Fort Lee, NJ; Grinstead Products, Industrial Airport, KS; Gum Technology, Flushing, NY; Gumix International, Fort Lee, NJ; Kelco, lne., San Diego, CA; Meer Corp., North Bergen, NJ; Multi-Kem Corp., Ridgefield, NJ; National Stabilizers, Duarte, CA; Orion Group (USA), Ltd., San Jose, CA; Pacific Gateway, San Francisco, CA; Penta Manufacturing Co., Fairfield, NJ; Protan, lne., Portsmouth, NH; Sanofi Bió-Indust. Inc., Germantown, WI; Skymart Enterprises, San Gabriel, CA; Špice King Corp., Culver City, CA; TIC Gums, Inc., Belcamp, MD; Wego Chemical & Minerál Corp., Great Neck, NY a Zumbro, Inc., Hayfield, MN.

Další výhodnou skupinou pojiv pro použití podle vynálezu bud samotných nebo ve směsi s jinými pojivý (například algináty) jsou pojivá, přirozeně se vyskytující v tabáku (například pektiny apod.). Zde používaný termín přírodní tabáková pektinová pojivá označuje uvolněné tabákové pektiny a zahrnuje pektiny, které byly chemicky nebo jinak uvolněny ze svého pří19 rodního stavu v tabáku. Jinak řečeno, uvolněné pektiny nejsou vázány ve struktuře tabáku. Uvedený termín tedy zahrnuje volnou kyselinu pektinovou nebo pektovou, stejně jako jejich rozpustné soli, jako jsou pektáty a pektináty sodné, draselné a amonné, i nerozpustné soli, jako jsou pektáty a pektináty vápenaté a horečnaté, v závislosti na metodě použité k jejich uvolnění a získání z přirozeně se vyskytujícího nerozpustného zdroje. Viz například Hindův patent US 3435829.

Tabák je možno zpracovávat činidlem, schopným destruovat zesítění pektinů, přítomných v materiálu, kovy alkalických zemin. Takové činidlo se obvykle nazývá destrukční činidlo zesítění nebo uvolňovací činidlo pektinů. Jedním z výhodných destrukčních činidel je hydrogenorthofosforečnan diamonný.

Další vhodná pojivá zahrnují hydroxypropylcelulózu, jako je Klucel H fy Aqualon Co,; hydroxypropylmethylcelulózu, jako je Methocel K4MS fy The Dow Chemical Co.; hydroxyethylcelulózu, jako je Natrosol 250 MRCS fy Aqualon Co.; methylcelulózu, jako je Methocel A4M fy The Dow Chemical Co. a sodnou sůl karboxymethylcelulózy, jako je CMC 7HF a CMC 7H4F fy Hercules lne. Mezi další vhodná pojivá patří škroby (například kukuřičný škrob), guarová, karagénová, rohovníková a xanthanová pryskyřice .

Příklady vhodných látek, vytvářejících aerosol, zahrnují vícefunkční alkoholy (například glycerin, propylenglykol, triethylenglykol a tetraethylenglykol), alifatické estery mono-, di- nebo poly-karboxylových kyselin (například methylstearát, dimethyIdodekandioát a dimethyltetradekandioát), Hystar TPF, dostupný od fy Lonza lne., apod., stejně jako jejich směsi. K vytvoření materiálu, uvolňujícího aerosol, je možno například navzájem smísit glycerin, triethylenglykol a Hystar TPF. Materiál, uvolňující aerosol, může být částí pojivá (například je-li pojivém propylenglykolalginát). Je možno použít i kombinace různých materiálů, vytvářejících aerosol.

S ohledem na uvedené informace se má za to, že běžný odborník je schopen určit různé vhodné kombinace materiálů, vytvářejících aerosol, a pojiv. Takovou kombinaci je možno například vytvořit volbou pojivá, které je schopno stabilizovat zvolený materiál, vytvářející aerosol, výhodně takového, které může být solvatováno (nebo změkčeno) zvoleným materiálem, vytvářejícím aerosol.

Látky, vytvářející aerosol, mohou zahrnovat těkavá nebo jiná aromatizující činidla a přísady pro úpravu tabákového aroma. Mezi vhodné aromatizující přísady patří menthol, vanilin, kakao, lékořice, organické kyseliny, kukuřičný sirup s vysokým obsahem fruktózy apod. Je možno rovněž použít korigencia tabákového aroma, jako je kyselina levulová, kovové solí (například sodnou, draselnou, vápenátou a hořečnatou) kyse^liny levulové apod. Další vhodné aromatizující přísady pro kuřácké výrobky jsou uvedeny v Leffingwell ad., Tobacco Flavoring For Smoking Products, 1972, a v evropském patentu ó. 407792.

V substrátových kompozicích podle vynálezu je možno podle potřeby používat jako plniva anorganické materiály. Tyto materiály mají často vláknitou, vločkovitou, krystalickou, amorfní, dutou nebo částicovou formu. Příklady vhodných anorganických plniv zahrnují uhličitan vápenatý, částice síranu vápenatého, oxid horečnatý, hydroxid horečnatý, perlit, syntetickou slídu, vermikulit, jíly, termicky stabilní uhlíková vlákna, οχιά zinečnatý, dawsonit, nízkohustotní duté kuličky uhličitanu vápenatého, skleněné kuličky, skleněné bubliny, termicky stabilní uhlíkaté mikrosféry, aluminu, uhličitan vápenatý, aglomerovaný pomocí uhlíkaté složky, uhličitan vápenatý, aglomerovaný organickým materiálem, nízkohustotní průmyslový uhličitan vápenatý apod.

Substrátové kompozice podle vynálezu se obvykle získávají tak, že se vytvoří vodná suspenze, obsahující látku, vytvářející aerosol, pojivo a eventuální další složky substrátové kompozice. Tato kompozice pak může být zpracována na vhodný substrát pro cigarety a jiné kuřácké výrobky některým způsobem, známým odborníkům. Mezi výhodné postupy patří (1) stříkání směsi stabilizované látky, vytvářející aerosol, a pojivá na základní materiál substrátu, jako je řezané tabákové plnivo apod.; (2) potiskování nebo jiné vytvoření filmu směsi stabilizované látky, vytvářející aerosol, a pojivá na pevný základní materiál, jako je rekonstituovaný tabákový papír, jiné papíry (například materiály, obsahující celulózu) apod.; (3) lití suspenze, obsahující směs stabilizované látky, vytvářející aerosol, a pojivá a jedno nebo více plniv, například anorganické plnivo (například uhličitan vápenatý) a/nebo organické plnivo (například tabák) do formy fólie a vysušení litého materiálu do za sucha relativně zpracovatelné fólie; (4) vytlačování relativně husté suspenze na oddělené tvarované částice, které mohou rovněž uvnitř nebo na povrchu obsahovat jeden nebo více průchodů nebo kanálků za účelem modifikace povrchové plochy; a/nebo (5) zahušťování produktu, kdy se na vytlačovanou stabilizovanou směs působí jedním nebo více postupy ke zvýšení její hustoty, například působením odstředivé síly, viz například Whiteův patent US 4893639.

Licí suspenze může podle potřeby obsahovat další látky, jako je acetát vápenatý, uhličitan draselný, regulátory pH, močovina, aminokyseliny, chlorid draselný a/nebo hydroxid vápenatý. Metody a zařízení pro formování substrátů tohoto typu stříkáním, potiskem, litím, vytlačováním a/nebo zahušťováním jsou vesměs obchodně dostupné a odborníkovi zřejmé.

Používájí-li se v kompozicích podle vynálezu charakteru lité fólie pojivá typu alginátu amonného, je možno k nim výhodně přidávat ochranné prostředky. Ochranné prostředky (například hydrogenorthofosforečnan diaraonný, citrát sodný, uhličitan draselný, citrát draselný, hexametafosforečnan drasel22 ný, difosforečnan tetrasodný apod.) jsou v suspenzi substrátové kompozice obvykle obsaženy v množství, umožňujícím kontrolu koncentrace volných iontů vápníku v suspenzi.

Formovaný substrát může být sušen při teplotě místnosti nebo při mírně zvýšené teplotě, dostačující k vypuzení přebytečné vody, ale zachovávající žádoucí složky, například látky, vytvářející aerosol, aromatizující složky apod. Podle potřeby je možno na substrát po jeho formování nanést vodný roztok vápenatých solí.

Nejvýhodnější substrátové kompozice podle vynálezu mají v sobě během výroby zabudovanou některou formu tabáku. Tabák může mít různé formy, zahrnující tabákové extrakty, tabákové prosivky nebo prach, rozvlákněné nebo drcené tabákové lístky, tabákové stonky, objemově expandované tabákové plnivo a další zpracovatelské formy tabáku apod. a jejich kombinace.

Jednou z forem tabáku, zvlášť vhodných k použití podle vynálezu, je tabákové řezané plnivo (například vlákna nebo zlomky tabákového plniva o šířce asi 1,69 až asi 0,64 mm a délce asi 6,4 až asi 76,2 mm). Tabákové řezané plnivo může být k dispozici ve formě tabákových lístků, objemově expandovaných nebo nadouvaných tabákových lístků, zpracovaných tabákových stonků včetně řezaných rolovaných nebo řezaných nadouvaných stonků, nebo rekonstituovaného tabákového materiálu.

Je možno rovněž použít průmyslově zpracovaného tabáku, například popsaného v US 5025812 Fagga ad., US 5065775 Fagga nebo US 5131414 Fagga a d. Rekonstituovaný tabákový materiál může být získán metodami liti fólií, například podle patentu US 5099864 Younga a d., papírenskými postupy, například podle patentu US 4962774 Thomasona a d. a patentu US 4987906 Younga ad., extruzními metodami, například podle patentu US 4821749 Tofta a d., nebo metodami obj emové expanze, například podle patentu US 5095922 Johnsona ad.

Řezané plnivo, připravované jako substrát podle vynálezu, se obvykle zabudovává do cigarety jako válcovitá tyčinka nebo náplň tabákového materiálu, která je obalena papírovým obalem. Tabákové řezané plnivo může být zpracováno postupy a zařízeními výroby cigaretových tyčinek, které jsou odborníkům známé, do formy válečku v papírovém obalu.

Jinou formou tabáku, vhodného pro použití podle vynálezu, je tabákový papír. Například rouno tabákového papíru, dostupné pod obchodním názvem P-144-GNA u fy Kimberley-Clark Corp., může být zřásněno do formy válcového segmentu způsobem, popsaným v příkladu 2 patentu US 4807809 Pryora ad. ,

Jinou formou tabáku, vhodnou k použití podle vynálezu, je jemně rozpojený tabákový materiál. Tato forma tabáku zahrnuje tabákový prach a jemně rozpojené tabákové listy. Obvykle je jemně rozpojený tabákový materiál nanesen na substrátu, který je umístěn v prostředku pro tvorbu aerosolu. Jemně rozpojený tabákový materiál může být rovněž zabudován do palivového elementu .

Další vhodnou formou tabáku je tabákový extrakt. Tabákové extrakty se obvykle získávají extrakcí tabákového materiálu rozpouštědlem, jako je voda, oxid uhličitý, fluorid sírový, uhlovodík, jako je hexan nebo etbanol, halouhlovodík, jako je obchodně dostupný Freon, a další organická a anorganická rozpouštědla. Tabákové extrakty mohou zahrnovat sprejově sušené tabákové extrakty, lyofilizované tabákové extrakty, oleje tabákového aroma, tabákové esence a další typy tabákových extrak tů. Způsoby získávání vhodných tabákových extraktů jsou popsány v patentech US 4506682 Muellera, 4986286 Robertse a d., 5005593 Fagga, 5060669 Whitea a d., 5121757 Whitea a d. a 5131415 Munoze a d. a ve zveřejněné evropské patentové přihlášce č. 338831.

Vhodné jsou rovněž aromatické tabákové kompozice, jaké jsou například popsány v patentu US 5016654 Bernaseka a d. Jinou formou tabáku je enzymaticky zpracovaný .tabákový extrakt.

Výhodné substrátové kompozice podle vynálezu běžně obsahují alespoň asi 15, obvykle alespoň asi 20, často alespoň asi 25, v četných případech alespoň asi 30 a v některých případech alespoň asi 40 % hmotnostních materiálu, vytvářejícího aerosol. Nejčastěji obsahuje substrátová kompozice až asi 70 a obvykle až asi 60 % hmotnostních materiálu, vytvářejícího aerosol. Substrátová kompozice také obvykle obsahuje až asi 20, výhodně asi 3 až asi 15 % hmotnostních pojivá, a až asi 80, přednostně asi 40 až asi 75 % hmotnostních plniva; plnivová složka může konkrétně zahrnovat organické plnivo (například tabákový prach nebo mleté tabákové listy) a/nebo anorganická plniva (například srážený uhličitan vápenatý).

Do substrátové kompozice mohou být popřípadě zahrnuty aromatizující přísady, dodávající jí požadované aromatické charakteristiky. Podobné je možno podle potřeby do materiálu substrátu zahrnout uhlíkatý materiál (například pyrolyzovanou acelulózu) v množství až asi 10 % hmotnostních, vztaženo na sušinu materiálu substrátu. Tento uhlíkatý materiál však není nezbytnou složkou materiálu substrátu a nemusí v něm být obsa-. žen. Přestože to není ve většině kuřáckých výrobků nezbytné, může být substrátová kompozice spalitelná a/nebo může být smíšena s jinými spalitelnými substrátovými materiály.

Jeden z výhodných substrátů podle vynálezu tedy obsahuje dokonalou směs (i) tabáku (například rozvlákněných tabákových lístků, mletých tabákových lístků, kusů tabákových stonků, tabákových prosivků, tabákového prachu nebo tabákového extraktu nebo jiných forem zpracovaného tabáku) a popřípadě (ii) anor^· ganické plnivo. Substrát dále obsahuje relativně vysoké množství stabilizovaného materiálu, vytvářejícího aerosol, například polyolu, jako je glycerin, a pojivá k udržení složek substrátové kompozice pohromadě. Zvlášť výhodným pojivém je algi25 nát, jako je alginát amonný.

Tento tabákový substrát může dále obsahovat určité aromatizující přísady (například kakao, lékořici, organické kyseliny, menthol apod.), které jsou s ním v těsném kontaktu. Substrát, obsahující tabák, může být z vodné suspenze odléván do fólie nebo získáván ve vytlačované formě. Tento tabákový substrát může být formou rekonstituovaného tabáku a může být použit jako jediný substrát v cigaretě. Je také možno tento tabákový substrát fyzicky smísit (například smíchat) nebo jinak použít spolu s dalšími substrátovými materiály, jako je řezané tabákové plnivo, nebo s anorganickými substrátovými materiály.

Jiné výhodné provedení vynálezu zahrnuje aromatizující přísady, jako je menthol, přímo zabudované v substrátové kompozici. V jednom provedení .stabilizovaný fóliový substrát výhodně obsahuje asi 30 až asi 55 % hmotnostních tabáku (například rozvlákněné tabákové lístky, mleté tabákové lístky, kusy tabákových stonků, tabákové prosivky, tabákový prach nebo tabákový extrakt nebo jiná forma zpracovaného tabáku) a asi- 1 až asi 25, výhodně asi 2 až asi 15, přednostně asi 5 . až asi 8 % hmotnostních jednoho nebo více organických plniv, jako je aktivní uhlí, neaktivované uhlí nebo podobná organická plniva. Výhodné organické plnivo aktivní uhlí výhodně obsahuje asi 1 až asi 50, výhodně asi 5 až asi 30 % hmotnostních mentholu. Substrát také obsahuje asi 40 až asi 90 % hmotnostních jedné nebo více látek, vytvářejících aerosol (například polyolů, jako je glycerin a/nebo propylenglykol). Dále substrát obsahuje asi 5 až asi 15 % hmotnostních pojivá, které slouží ke stabilizaci ostatních složek zamezováním migrace aromatizující látky a/nebo látek, vytvářejících aerosol. Zvlášř výhodným pojivém je alginát, například alginát amonný.

Mentholový substrát může být odléván z vodné suspenze do formy fólie nebo získáván ve vytlačované formě. Tento mentholový substrát může být nanášen, například litím, na fólii z rekonstituovaného tabáku nebo může být fyzicky smísen (například smíchán) nebo jinak použit spolu s jinými substrátovými materiály, jako je řezané tabákové plnivo, nebo s anorganickými substrátovými materiály.

Jak bylo výše uvedeno, mohou být substrátové kompozice podle vynálezu smíseny s tabákem v jakékoli formě, zejména řezaného plniva, nebo na něm jinak naneseny. Mohou být použity různé typy tabáku, zahrnující kouřem sušené typy Burley, Maryland a Oriental, stejně jako vzácné a speciální tabáky a jejich směsi. Uvedené řezané tabákové plnivo může mít formu tabákových lístků, objemově expandovaných nebo nadouvaných tabákových lístků, zpracovaných tabákových stonků, jako jsou řezané rolované nebo řezané nadouvané stonky, rekonstituovaných tabákových materiálů, jako jsou (i) deproteinované tabákové materiály, popsané v patentech US 48876Í8 Bemaseka a d. a 4941484 Clappa ad., (ii) rekonstituovaný tabákový materiál, obsahující fosfáty, popsaný v patentech US 3353541 a 3420241 Hinda ad. a 3386449 Hinda, 4987906 Younga a d. a 5099864 Younga d., (iii) rekonstituovaný tabákový materiál, popsaný v patentu US 4962774 Thomassona a d. a v Tobacco Encyclopedia, editované Vogesem, str. 389, TJI (1984), (iv) rekonstituované tabákové materiály, popsané v patentech US 5056537 Browna a d. a 5074321 Gentryho a d., nebo jejich směsi.

Substrátové materiály podle vynálezu mohou být povlékány a povrchově upravovány, jak je obvyklé v různých stupních výroby cigaret. Na substrátový materiál je možno například nanášet aromatizující přísady jako při zpracování cigaretového řezaného plniva. Vhodné aromatizující přísady zahrnují vanilku, kakao, lékořici, menthol apod. Na substrátový materiál mohou být nanášena korigencia aromatu. Na substrátovou kompozici je možno nanášet korigencium aromatu ve formě kyseliny levulové (například v množství od asi 0,01 do asi 2, obvykle od asi 0,2 do ai 0,6 %, vztaženo na sušinu substrátového materiálu). Na substrátový materiál je možno nanášet i jiné korigencium aro27 matu ve formě uhličitanu draselného (například v množství nižším než asi 5, obvykle asi 2 až asi 3 %, vztaženo na sušinu substrátového materiálu).

Po vytvoření substrátového materiálu je na něj možno nanést materiály, vytvářející aerosol, a zvlhčovadla, jako je glycerin a propylenglykol. Tyto složky je možno na substrátovou kompozici nanášet způsobem, používaným pro povlékání a povrchovou úpravu, avšak v jakémkoli požadovaném množství. Bez omezení na teorii se má za to, že tyto další nanášené složky mohou být průběhem času vázány nebo stabilizovány pojivém nebo v substrátu.

Zbývající složky cigarety (nebo kuřáckého výrobku) také výhodně obsahují jednu nebo více forem tabáku. Tabák může být například zabudován do palivového elementu a/nebo kolem něho. Podobně může být tabák umístěn různým způsobem v náústkovém konci, tak, aby do aerosolu přecházely různé aromatické složky tabáku. V těchto různých segmentech kuřáckého výrobku může být používán tabák různého typu a formy, zahrnující kouřem sušený tabák, tabák Burley, Maryland a Oriental, vzácné a speciální tabáky a jejich směsi.

Palivové elementy, používané podle vynálezu, by měly splňovat tato kriteria: (1) měly by se snadno zapalovat, (2) měly by vydávat dostatečné množství tepla k vytvoření aerosolu pro asi 5 až 15, výhodně asi 8 až 12 potáhnutí, a (3) neměly by cigaretě dodávat pachuť nebo nepříjemné aroma. Výhodné jsou palivové elementy, připravené z hořlavé kompozice, obsahující uhlík a pojivo nebo uhlík, tabák a pojivo, ale je možno použít i jiné hořlavé kompozice.

Podle potřeby je možno k palivové kompozici přidat nehořlavé plnivo, jako je uhličitan vápenatý, aglomerovaný uhličitan vápenatý apod., které snižuje množství přítomného hořlavého materiálu, a tak napomáhá omezení množství tepla, vyvíjené28 ho palivovým elementem při spalování. Materiál plniva obvykle tvoří méně než asi 50, výhodně méně než asi 30 a přednostně asi 5 až asi 20 % hmotnostních palivové kompozice, viz patent US 5105836 Gentryho a d.

Palivové elementy, používané podle vynálezu, výhodně obsahují uhlíkaté materiály. Výhodné uhlíkaté materiály mají obsah uhlíku nad asi 60, výhodné nad asi 70 a přednostně nad asi 80 % hmotnostních. Do palivového elementu mohou být přidány aromatické přísady, tabákové materiály, plniva (například jíly nebo uhličitan vápenatý), hořlavé přísady, prostředky modifikující spalování apod.

Hustota výhodných palivových elementů je obvykle vyšší než asi 0,5, výhodné vyšší než asi 0,7 a přednostně vyšší než asi. 1 g/cm³, ale obvykle nepřevyšuje 2 g/cm³. Délka palivového.elementu před zapálením je obvykle menší než asi 25, často menší než asi 17 mm a obvykle dosahuje asi 10 až 12 mm nebo méně.

Příklady složení uhlíkatých palivových elementů jsou uvedeny v patentu US 4714082 Banerjeeho ad. a ve zveřejněných evropských patentových přihláškách č. 236992 a 407792. Dalšími příklady uhlíkatých materiálů jsou uhlíkaté látky z kokosových skořápek, například PXC a PCB, stejně jako experimentální uhlíkaté látky, dostupné jako B-11030-CAC-5, B-11250-CAC-115 a 089-A12-CAC-45 u fy Calgon Carbon Corp.

Další palivové elementy je možno získávat z mletého tabákového materiálu, rekonstituovaného tabákového materiálu, tepelně upravených nebo pyrolyžovaných tabákových materiálů, celulózových materiálů, modifikovaných celulózových materiálů apod. Jejich příklady jsou uvedeny v patentu US 3931824 Miana a d. a v Sittig, Tobacco Substitutes, Noyes Data Corp. (1976).

Jedna z vhodných palivových kompozic obsahuje asi 60 až asi 99 % hmotnostních uhlíku, asi 1 až asi 20 % hmotnostních vhodného pojivá, asi 1 až asi 5 % hmotnostních sloučeniny, uvolňující amoniak, a asi 2000 až asi 20000 ppm sodíku (Na), měřeno atomovou emisní spektroskopií na bázi indukčně kondenzované plasmy (ICP-AES). Mezi sloučeniny, schopné uvolňovat za podmínek hoření palivové kompozice amoniak, patří sloučeniny, jako je močovina, anorganické a organické soli (například uh- . ličitan amonný, alginát amonný nebo fosforečnan mono- ,di- nebo tri-amonný), aminocukry (například prolinofruktóza nebo asparaginofruktóza), aminokyseliny, zejména α-aminokyseliny (například glutamin, glycin, asparagin, prolin, alanin, cystin, kyselina aspartová, fenylalanin nebo kyselina glutamová), dinebo tri-peptidy, kvartérní amonné sloučeniny apod.

Uhlíkaté palivové elementy pro kuřácké výrobky podle vynálezu je možno v požadovaném tvaru získávat formováním, obráběním, lisováním nebo vytlačováním. Tvarované palivové elementy mohou mít uvnitř kanálky, zářezy, drážky nebo dutiny.

Výhodné vytlačované uhlíkaté palivové elementy je možno připravovat míšením až 95 dílů uhlíkatého materiálu, až 20 dílů pojivá a až 20 dílů tabáku (například tabákové prachu a/nebo tabákového extraktu) s přídavkem dostatečného množství vody (nebo vodného roztoku uhličitanu sodného), umožňujícího vytlačování. Ze směsi je možno požadovaný tvar s požadovaným počtem kanálků nebo dutin získávat vytlačováním v extruderu pístového nebo šnekového typu.

Podle potřeby může být palivový element alespoň částečně obklopen obalem, například alespoň jednou vrstvou papíru, která obaluje obvodovou délku palivového elementu (viz obr. 2). Takto je obal umístěn mezi palivovým elementem a vnitřním povrchem izolačního a přídržného pláště. Výhodně je jedna nebo dvě vrstvy obalu umístěna po celé délce vnitřního povrchu izolačního a přídržného pláště. Přednostně obal obklopuje úplně palivový element a sahá po celé délce vnitřního povrchu izolačního a přídržného pláště. Nejvýhodněji je takovým obalem tabákový papír (například papír pod označením P-2831-189-AA fy Kimberley-Clark na bázi tabáku a celulózy) nebo papír s obsahem uhlíku (například papír pod označením P-2540-136E fy Kimberley-Clark na bázi uhlí, celulózy a tabákových stonků).

Při použití v cigaretě je palivový element (s obalem nebo bez něho) obklopen izolačním a/nebo přídržným pláštěm. Izolační a přídržný plást je výhodné (i) upraven tak, aby skrze něj mohl procházet protahovaný vzduch, a (ii) umístěn a konstruován tak, aby přidržoval palivový element na místě. V některých provedeních je izolační a/nebo přídržný plášt kolem palivového elementu stlačen, a tak zajišťuje příznivé a stabilní uložení palivového elementu.

V cigaretách podle vynálezu může být palivový element do izolačního a/nebo přídržného pláště zahlouben. Délka pláště, sahající za oba konce palivového elementu, se může různě měnit podle požadovaných charakteristik hoření a přestupu tepla. Plášt může lícovat s konci palivového elementu nebo může za oba jeho konce sahat o asi 0,5 až asi 3, výhodně asi 1 až 2,5, přednostně asi 1,5 až 2 mm.

Složky materiálu izolačního a/nebo přídržného pláště mohou být různé. Výhodně se volí takový materiál, který nemá tendenci se spalovat, nebo takový, který hoří, ale nedesintegruje se. Příklady takových materiálů zahrnují skleněná vlákna a jiné materiály, popsané například v patentu US 5105690 Whitea a d., ve zveřejněné evropské patentové přihlášce č. 336690 a na str. 48 až 52 výše citované monografie RJR.

Příklady dalších vhodných izolačních a/nebo přídržných materiálů jsou směsi skleněného vlákna a tabáku, popsané například v patentech US 4756318 Clearmana ad., US 5065776 Lawsona ad. a US 5105838 Whitea a d.

Dalšími vhodnými izolačními a/nebo přídržnými materiály jsou materiály typu zřásnéného papíru, spirálově balené nebo jinak vinuté kolem palivového elementu. Vhodné materiály typu papíru zahrnují upravené papíry, papíry obsahující uhlíkatý materiál, papíry obsahující tabák, celulózové papíry, sulfátové papíry, papíry, obsahující celulózu a uhličitan vápenatý, papíry obsahující uhlíkaté materiály, celulózu, tabák a plniva, jaké jsou popsány například v patentu US 5105836 Gentryho a d. Materiály typu papíru mohou být zřásněny nebo zvlněny a zřásněny kolem palivového elementu, zřásněny do tyčinky pomocí stroje na výrobu tyčinek, dostupného pod označením CU-10 nebo CU2OS fy Decoufle s.a.r.b., spolu se zařízením na tvarování tyčinek pod označením KDF-2 fy Hauni-Werke Korber & Co., KG, nebo zařízením, popsaným v patentu US 4807809 Pryora a d., navinuty kolem palivového elementu podél jeho podélné osy nebo upraveny jako podélné prameny fólie typu papíru pomocí zařízení, popsaných v patentech US 4889143 Pryora a d. a US 5025814 Rakera. .

Příklady fólií typu papíru jsou dostupné jako karbonový papír P—2540-136—E a tabákový papír P-2674-157 fy Kimberley-Clark Corp. a výhodně jsou uspořádány jako podélné prameny (například prameny o šířce asi 0.79 mm) po délce palivového elementu. Palivový element může být rovněž obklopen řezaným tabákovým plnivem (například řezaným plnivem z kouřem sušeného tabáku, ošetřeného asi 2 % hmotnostními uhličitanu draselného ). Počet a umístění pramenů nebo uspořádání zřásněného papíru je dostatečně kompaktní, aby palivový element byl upevněn, přidržen nebo jinak obsažen v cigaretě.

Jak je patrné z obr. 1 až 3, je izolační a/nebo přídržný plášť, který obklopuje palivový element, obklopen papírovým obalem. Tento papírový obal může být tvořen jednou nebo dvěma vrstvami, které mohou mít různou propustnost vzduchu a stabilitu popela. Papíry těchto vlastností jsou popsány v patentu US 4938238 Barnese a d. a US 5105837 Barnese a d. Příkladem vhodného obalového papíru je papír označení P-850-63-5 fy Kimberley-Clark Corp. Část tohoto obalu je dále obklopena druhým nebo vnějším papírovým obalem. Příkladem vhodného vnějšího papírového obalu je papír označení P-850-61-2 fy Kimberley-Clark Corp. Jiným vhodným výrobkem je papír označení P-3122-153 fy Kimberley-Clark Corp.

Vnější papírový obal je přednostně tvořen papírem nevykazujícím sklon k hoření (v důsledku velmi nízké porosity a/nebo chemického zpracování) a výhodně není umístěn kolem vnitřního papírového obalu nebo obalů v oblasti délky asi 2 až asi 8, výhodně asi 3 až asi 6 mm od zapalovaného konce cigarety. Vnější papírový obal také obklopuje alespoň část délky prostředku, vytvářejícího aerosol. Vnější obal napomáhá zamezit ve významném rozsahu hoření palivového elementu za jeho předním koncem. Je-li to nezbytné nebo žádoucí, mohou být papíry, použité v blízkosti palivového elementu, zejména papírové obaly, které jsou umístěny vně nehořlavé části palivového elementu, povlečeny zhášecím prostředkem, například vodným roztokem chloridu vápenatého nebo hydrogenorthofosforečnanu diamonného.

Ve většině provedení vynálezu je kombinace palivového elementu a substrátu (také známá jako sestava předního konce) připevněna k náústkovému konci; je však možno použít i jednorázovou kombinaci palivového elementu a substrátu s odděleným náústkem, jako je znovu použitelná cigaretová špička. Náústek poskytuje průchod pro odpařené látky, vytvářející aerosol, do úst kuřáka; může také aerosolu dodávat další aroma. Délka náústku se nejčastěji pohybuje od 40 do asi 85 mm.

Výhodně je délka náústku taková, aby (i) hořící část palivového elementu byla dostatečně vzdálena od prstů kuřáka a (ii) horké odpařené látky, vytvářející aerosol, měly dost času k ochlazení před vstupem do úst kuřáka. Často je vysoce žádoucí vytvořit v náústku těsné za prostředkem, vytvářejícím aerosol, dutinu. Těsně za prostředkem, vytvářejícím aerosol, a před veškerým řezaným tabákovým plnivem, tabákovým papírem nebo filtračními segmenty může být například upravena dutina po délce alespoň 10 mm kuřáckého výrobku.

V náústku může být zabudován segment zřásněného tabákového papíru nebo řezaného tabákového plniva (apod.). Takový segment může být umístěn přímo za substrátem nebo v určité vzdálenosti od něj. Do náústku může být vložen segment zřásněného karbonového papíru, zejména k dodání mentholového aroma do aerosolu. Vhodné zřásněné segmenty karbonového papíru jsou popsány ve zveřejněné evropské patentové přihlášce č. 432538. Podle potřeby může být v náústku vložen segment, obsahující zřásněné rouno netkaného polypropylenu nebo polyesteru v těsném kontaktu s vodorozpustným tabákovým extraktem. Takový segment je popsán například v patentu US 5076295 Saintsinga a US 5105834 Saintsinga a d.

Vhodné náústky jsou normálně inertní vzhledem k materiálu, vytvářejícímu aerosol, způsobují minimální ztrátu aerosolu vlivem kondenzace nebo filtrace a jsou schopné odolávat teplotám, vyvíjeným během používání kuřáckého výrobku. Příklady náústků zahrnují trubky ze změkčeného acetátu celulózy, například dostupné pod označením SCS-1 fy American Filtrona Corp., polyimidové trubky pod označením Kapton fy E. I. duPont de Nemours, lepenkové nebo kartónové trubky a papírové trubky, vyložené hliníkovou fólií.

Trubkový náústek je na tupo spojen se sestavou předního konce cigarety, tj. s kombinací palivového elementu a substrátu. Průřez a rozměry náústku jsou v podstatě identické jako u sestavy předního konce. Sestava předního konce a kombinace segmentů náústku jsou navzájem spojeny pomocí obalového krycího papíru.

Koncová část náústku kuřáckého výrobku výhodně obsahuje filtrační element nebo kryt, zejména k estetickým účelům. Výhodnými filtračními elementy jsou nízkoúčinné filtrační elementy, které v pozorovatelné míře nenarušují tvorbu aerosolu.

Mezi vhodné filtrační materiály patří nízkoúčinný kabílek z acetátu celulózy nebo polypropylenu, duté vytlačované nebo tvarované polypropylenové ' materiály, zřásněné rouno z netkaných polypropylenových materiálů nebo zřásnéná rouna z acetátu celulózy nebo papíru. Vhodné filtrační elementy je možno získat zřásněním netkaného polypropylenového rouna, dostupného pod označením PP-100-F fy Kimberley-Clark Corp. pomocí zařízení na tvarování filtračních tyčinek, popsaného v příkladu 1 patentu US 4807809 Pryora a d.

Celá délka kuřáckého výrobku nebo kterákoli její část může být obalena cigaretovým papírem. Výhodné papíry typu cigarety z obr. 1, které například obalují teplovodivý člen, by neměly během používání cigarety hořet plamenem, měly by mít regulovatelné doutnání a měly by produkovat šedý popel. Příklady takových· cigaretových papírů jsou popsány v patentu US 4779631 Durochera ad. a ve zveřejněné evropské patentové přihlášce č. 304766. Vhodné papírové obaly jsou dostupné pod označením P-1981-152, P-1981-124 a P-1224-63 fy Kimberley-Clark Corp. Vhodné papíry pro cigarety z obr. 2 a 3 zahrnují výrobky pod označením P-2831-139-AA a P-3122-153 fy Kimberley-Clark.

kuřáckého výrobku může být obalen krycím papíkrycími papíry jsou neporézní krycí papíry, ošetřené materiály, nepotřísnitelnými rtěnkou”, známé odborníkům.

Konec náústku rem. Vhodnými

Příklady provedeni vynálezu

Pro objasnění vynálezu jsou uvedeny příklady provedení, které však neomezují jeho rozsah. Procentické údaje, uvedené v příkladech, jsou hmotnostní, není-li uvedeno jinak. Teploty jsou uvedeny ve stupních Celsia.

Příklad 1

Obecné metody

Stabilizované substrátové kompozice se připravují těmito obecnými postupy:.

Pojivo, například alginát amonný, se nejprve přibližně 5 min mísí s přebytkem vody (například 7.0:1 dílů vody k pojivu) k dosažení plné hydratace. Pak se k vodné suspenzi alginátu přidá látka, vytvářející aerosol, nebo směs takových látek, například glycerin a popřípadě aromatizující přísady a směs se míchá k dokonalému promísení. Používá-li se jako pojivo alginát amonný, je možno podle potřeby k suspenzi přidat jedno nebo více ochranných činidel, například vodný roztok uhličitanu draselného. Nakonec se přidávají suché komponenty, například srážený uhličitan vápenatý a/nebo tabák, které mohou být popřípadě předem navzájem smíseny. Pokračuje se v míchání vodné suspenze k dokonalému promísení.

Získanou suspenzi je možno dále ředit vodou na směs, kterou by bylo možno stříkat nebo potiskovat. Tyto směsi se pak nanášejí na základní materiál substrátu, například řezané tabákové plnivo, fólie tabákového papíru apod. Podle potřeby je možno na vhodný povrch, například fólii z vysokohustotního polyethylenu, lít neředěnou suspenzi v pruzích o rozměrech asi 50,8 x 76 mm a o tloušťce asi 0,25 až 2,0 mm a sušit ji vzduchem. Získanou suspenzi je možno rozvláknit, například 32 řezy na 1 (tj. na 25,4 mm), a použít jako substrát, například ve formě řezaného plniva nebo ve směsi s tabákovým řezaným plnivem nebo jiným materiálem substrátu, pro vytvoření konečného substrátu.

Příklad 2

Připraví se vodná suspenze z těchto složek:

alginát amonný, Kelco HV glycerin k₂co₃

CaCO₃ tabák (American blend)

6,0 % hmotnostních

45,0 % hmotnostních 1,0 % hmotnostních 3,0 % hmotnostních

45,0 % hmotnostních

Tato suspenze se lije v tlouš-éce asi 1 mm na polyethylenovou fólii, suší vzduchem a řeže na pruhy vzhledu tabákového řezaného plniva. Materiál substrátu se balí do papírového obalu a řeže na segmenty o průměru 7,5 mm a délce 10 nebo 15 mm, které jsou oboje použitelné jako substráty.

Příklad 3

Dvoustupňovým postupem se připraví stabilizovaná substrátová kompozice, přičemž nejprve se nanáší stříkáním 30,5 dílu roztoku vody a glycerinu 1:1 na 69,5 dílu rekonstruovaného tabákového řezaného plniva. Ošetřený tabák se pak suší pomocí laboratorního zařízení Master Heat Gun (model č. HG-75/B fy Master Appliance Corp., Racine, WI, USA) při teplotě vzduchu asi 90 ’C po dobu dostatečnou k dosažení konečného obsahu vlhkosti asi 12 až 15 %.

Ma sušený tabák se pak nanáší stříkáním roztok pojivá, tvořený vodným roztokem alginátu amonného 99:1 (Kelco Co. Amoloid LV), za vzniku substrátu, tvořeného 1 dílem pojivá a 99 díly tabáku a glycerinu (vztaženo na sušinu). Tato směs se suší v zařízení Master Heat Gun při teplotě vzduchu asi 90 ’C za vzniku substrátové kompozice s konečným obsahem vlhkosti asi 8 až 12 %.

Příklad 4

Jednostupňovým postupem se připraví stabilizovaný substrát, přičemž se na 69 dílů řezaného tabákového plniva Ameri37 can blend stříkáním nanáší vodná směs, tvořená 30 díly glycerinu a 1 dílu alginátu amonného Amoloid LV (s dostatečným množstvím vody k vytvoření směsi, kterou je možno stříkat). Ošetřený tabák se pak suší v laboratorním zařízení Master Heat Gun při teplotě vzduchu asi 90 ‘C po dobu dostatečnou k získání substrátové kompozice s konečným obsahem vlhkosti asi 8 až 12 %.

Příklad 5

A. Opakuje se dvoustupňový postup z příkladu 3 s použitím objemově expandovaného tabáku jako základního materiálu substrátu a získá se substrátová kompozice, tvořená 30 díly glycerinu, 1 dílem pojivá Amoloidu LV a 69 díly tabáku.

B. Opakuje se jednostupňový postup .z, příkladu. 4 s použitím objemově expandovaného tabáku jako základního materiálu substrátu a získá se substrátová kompozice, tvořená 30 díly glycerinu, 1 dílem pojivá Amoloid LV a 69 díly tabáku.

Příklad 6

Připraví se vodná suspenze z těchto složek:

alginát amonný, Kelco HV 11 % hmotnostních glycerin 89 % hmotnostních

Touto suspenzí se potiskuje fólie tabákového papíru P3122-109-A16 fy Kimberley-Clark na celkový nános asi 140 % hmotnostních. Potištěný papír se k odstranění přebytečné vlhkosti suší teplým vzduchem (do asi 90 ’C) a získá se substrátová kompozice s konečným obsahem vlhkosti asi 8 až 12 I.

Materiál substrátu se balí do papírového obalu a řeže na segmenty o průměru asi 7,5 mm a délce 10 nebo 15 mm, které jsou oboje vhodné k použití jako substrát podle vynálezu.

Příklad 7

Připraví se vodná suspenze z těchto složek:

alginát amonný, Kelco HV aroma glycerin % hmotnostních 18 % hmotnostních 72 % hmotnostních

Touto suspenzí se potiskuje fólie tabákového papíru P—3122-109-A16 fy Kimberley-Clark na celkový nános asi 140 % hmotnostních. Potištěný papír se k odstraněni přebytečné vlhkosti suší teplým vzduchem (do asi 90 ’C) a získá se substrátová kompozice s konečným obsahem vlhkosti asi 8 až 12 %.

Materiál substrátu se balí do papírového obalu a řeže na segmenty o průměru asi 7,5 mm a délce 10 nebo· 15 mm, které jsou oboje vhodné k použití jako substrát podle vynálezu.

Příklad 8

Připraví se vodná suspenze z těchto složek:

alginát amonný, Kelco HV 6 % hmotnostních glycerin 35 % hmotnostních

CaCO₃ 23 % hmotnostních tabák (American blend) 35 % hmotnostních

K₂CO₃ 1 % hmotnostní

Tato suspenze se lije v tloušťce asi 0,76 mm na polyethylenovou fólii, suší vzduchem a řeže na proužky vzhledu řezaného tabákového plniva. Tato substrátová kompozice se balí papírovým obalem na průměr 7,5 mm a řeže na segmenty o délce 10 nebo 15 mm, které jsou oboje vhodné k použití jako substrát.

Příklad 9

Připraví se vodná suspenze z těchto složek:

alginát amonný, Kelco HV 9,8 % hmotnostních glycerin 39,0 % hmotnostních

CaCO₃ 20,0 % hmotnostních tabák (American blend) 31,2 % hmotnostních

Suspenze se lije v tloušťce asi 1 mm a suší vzduchem.

Substrátová kompozice může být rozvlákněna na řezané plnivo nebo zpracována do zřásněného rouna. Z kompozice ve formě řezaného plniva nebo zřásněného rouna mohou být upraveny tyčinky o průměru 7,5 mm, obalené papíren, a nařezány na segmenty po 10 mm, použitelné jako substrát.

Příklad 10

Připraví se vodná suspenze z těchto složek:

alginát amonný, Kelco HV glycerin	6,0 % hmotnostních 60,0 % hmotnostních
CaC03	3,0 % hmotnostních
tabák mletý v kulovém mlýně,
American blend	25,0 % hmotnostních
hydrogenfosforečnan diamonný	1,0 % hmotnostní
aroma (viz příklad 7)	5,0 % hmotnostních

Suspenze se lije v tloušťce asi 1 mm a suší vzduchem. Tato substrátová kompozice se rozvlákní na řezané plniva a zpracuje na tyčinky o průměru 7,5 mm o délce 10 nebo 27 mm, které jsou oboje vhodné jako substráty.

Příklad 11

Připraví se vodná suspenze z těchto složek:

glycerin Kelco HV % hmotnostních 20 % hmotnostních

Na dva segmenty papíru Kimberley-Clark č. P-1976-29-2 se litím nanese 370, resp. 375 % hmotnostních suspenze (vztaženo na sušinu). Fólie s nánosem se přes noc suší při 50 ’C a získá se substrátová kompozice, kterou je možno rolovat, řezat nebo rozvlákňovat na proužky pro použití jako substrát.

Příklad 12

Připraví se vodná suspenze z těchto složek:

glycerin 80 % hmotnostních

Kelco HV 20 % hmotnostních

Na dva segmenty fólie rekonstituovaného tabáku Kimberley-Clark č. P-3122-109-A15 se litím nanese 320, resp. 240 % hmotnostních suspenze (vztaženo na sušinu). Fólie s nánosem se přes noc suší při 50 *C a získá se substrátová kompozice, kterou je možno rolovat, řezat nebo rozvlákňovat na proužky pro použití jako substrát.

Příklad 13

Připraví se vodná suspenze z těchto složek:

glycerin 80 % hmotnostních

Kelco HV 20 % hmotnostních

Na segment hliníkové fólie se litím nanese 109 % hmotnostních suspenze (vztaženo na sušinu). Fólie s nánosem s® přes noc suší při 50 ’C a získá se substrátová kompozice, kterou je možno rolovat, řezat nebo rozvlákňovat na proužky pro použití jako substrát.

Příklad 14

Připraví se vodná suspenze z těchto složek alginát amonný, Kelco HV glycerin aktivní uhlí PCB-G s 30 % mentholu

13,5 dílů hmotn 81,0 dílů hmotn

5,5 dílů hmotn

Směs uhlí a mentholu se připraví mletím aktivního uhlí PCB-G fy Calgon Carbon Corp., Pittsburgh, PA, USA, s 30 % hmotnostními pevného mentholu v kulovém mlýně. Během mletí se směs zahřívá, v důsledku čehož se menthol odpařuje, a aktivní uhlí jeho páry adsorbuje a/nebo absorbuje.

Suspenze se litím nanese, v tloušťce asi 1 mm na papír Kimberley-Clark č. P-3122-109-A16 a k odstranění přebytečné vlhkosti se suší vzduchem za podmínek místnosti. Tuto substrátovou kompozici je možno rozvláknit na řezané plnivo nebo zpracovat na zřásnéné rouno. Tato kompozice ve formě řezaného plniva nebo zřásněného rouna může být zpracována na tyčinky o průměru 7,5 mm s papírovým obalem a nařezána na segmenty po 10 mm, použitelné jako substrát.

Příklad 15

Připraví se vodná suspenze na bázi poměru 4 dílů vody k 1 dílu pevného podílu tímto způsobem:

Do vysokoúčinné míchačky se vlije voda o teplotě asi 82 •C. K vodě se přidá tabák o pevném podílu 61,3 % hmotnostních (obsahující 10 % vlhkosti) a důkladně se s ní promíchá. Pak se ke směsi přidá 3,8 % hmotnostních dihydrogenfosforečnanu diamonného, který se zamíchává 30 až 45 min. Pak se přidá 4,2 % hmotnostních 30% vodné suspenze hydroxidu amonného a míchá se dalších 30 až 45 min. Nakonec se přidá 30,7 % hmotnostních glycerinu a směs se míchá ještě 10 až 15 min.

Získaná suspenze se litím nanáší na pás nerezavějící oceli na fólii o tloušůce asi 0,76 mm. Horní povrch fólie se ofukuje vzduchem o teplotě asi 93 Ό, zatímco spodní strana ocelového pásu je v kontaktu s vodní párou. Tímto kombinovaným ohřevem se fólie suší bez ztráty látek, vytvářejících aerosol. Fólie se z pásu sejme. Fólii je možno rozvláknit na řezané plnivo nebo zpracovat na zřásněné rouno, které se pak balí do papíru a řeže na segmenty substrátu o průměru 7,5 mm o délce 10 až 15 mm.

Příklad 16

Opakuje se příklad 15 s těmito složkami:

glycerin pevný podíl tabáku dihydrogenfosforečnan diamonný 30% hydroxid amonný % hmotnostních 47 % hmotnostních % hmotnostní 3 % hmotnostní

Příklad 17

Připraví se vodná suspenze na bázi poměru 4 dílů vody k 1 dílu pevného podílu tímto způsobem:

Do vysokoúčinné míchačky se vlije voda o teplotě asi 82 ’C. K vodě se přidá tabák o pevném podílu 3 2 % hmotnostních (obsahující 10 % vlhkosti) a důkladně se s ní promíchá. Pak se přidají 2 % hmotnostní dihydrogenfosforečnanu diamonného a směs se míchá 30 až 45 min. Pak se přidají 2 % hmotnostní 30% vodného roztoku hydroxidu amonného a míchá se ještě 30 až 45 min.

Alginát amonný (Kelco HV) v množství 4 % hmotnostních se aktivuje vodou o teplotě asi 82 ’C v poměru pevného podílu k vodě 1:15.

K tabákové suspenzi se přidá glycerin v množství 60 % hmotnostních a pak aktivovaný alginát amonný. Tato směs se podrobí míchání s vysokým střihem po dobu 10 až 15 min.

Suspenze se litím nanáší na pás nerezavějící oceli na fólii o tlouštce asi 0,76 mm. Horní povrch fólie se ofukuje vzduchem o teplotě asi 93 ’C, zatímco spodní strana ocelového pásu je v kontaktu s vodní párou. Tímto kombinovaným ohřevem se fólie suší bez ztráty látek, vytvářejících aerosol. Fólie se z pásu sejme. Fólii je možno rozvláknit na řezané plnivo nebo zpracovat na zřásněné rouno, které se pak balí do papíru a papíru a řeže na segmenty substrátu o průměru 7,5 mm o délce 10 až 15 mm.

Příklad 18

Opakuje se příklad 17 s těmito glycerin pevný podíl tabáku dihydrogenfosforečnan diamonný 30% hydroxid amonný Kelco HV složkami:

% hmotnostních 30 % hmotnostních % hmotnostní 2 % hmotnostní 6 % hmotnostních

Příklad 19

Cigareta podle obr. 1

Příprava palivového elementu

Obecně válcový palivový palivový element o délce 9 mm a průměru 4,5 mm a o zdánlivé (objemové) hustotě asi 1,02 g/cm³ se připraví z asi 72 dílů uhlí z technické celulózy o průměrné velikosti průměru částic 12 μιη, asi 20 dílů práškové tabá44 kove směsi, obsahující typy Burley, kouřem sušený a orientální, o velikosti částic přibližné 200 mesh (Tyler) a 8 dílů pojivá Hercules 7HF.

Uhlí z technické celulózy se připraví karbonizací beztalkového sulfátového papíru z dřeva listnatých stromů typu Grande Prairie Canadian pod vrstvou dusíku s postupným zvyšováním teploty, umožňujícím minimalizovat oxidaci papíru, na konečnou karbonizační teplotu alespoň 750 ’C. Získaný uhlíkatý materiál se chladí pod dusíkem na teplotu pod 35 ’C a pak se mele na jemný prášek o průměrné hodnotě průměru částic asi 12 y.m.

Jemně práškové celulózové uhlí se smísí s tabákovým prachem, pojivém na bázi sodné soli karboxymethylcelulózy a vodou v dostatečném množství k získání směsi ve formě tuhé těstovité pasty.

Z pasty se v pístovém extruderu vytlačují palivové elementy s 5 obvodovými drážkami ve stejných vzdálenostech o hloubce asi 0.81 mm a šířce asi 0.41 mm. Konstrukce kanálků, procházejících po celé délce palivového elementu, je znázorněna na obr. 1A. Získaný extrudát, který je po sušení na vzduchu pružný, se řeže na palivové elementy o délce 9 mm.

Sestava substrátu a pouzdra

Z hliníku se tažením vyrobí kovová kapsle. Kapsle má délku asi 30 mm, vnější průměr asi 4,5 mm a vnitřní průměr asi 4,4 mm. Jeden konec kapsle (pro palivový element) je otevřený, zatímco druhý je uzavřený s výjimkou dvou štěrbin. Uzavřený konec kapsle je upraven tak, aby měl pouze jeden otvor o průměru asi 4 mm, a tak kapsle vytváří pouzdro.

Do pouzdra se umístí tyčinka tabákového řezaného plniva, připraveného ze substrátové kompozice, popsané v příkladu 3, o průměru asi 4,4 mm a délce asi . 15 mm a uloží se do jeho zadní části do vzdálenosti alespoň asi 4 až 5 mm od otevřeného (tj. předního) konce.

Do předního konce pouzdra se pak vloží palivový element do hloubky asi 2 mm. Takto palivový element vyčnívá z otevřeného konce pouzdra o asi 7 mm a substrát je od zadní části palivového elementu vzdálen o asi 2 až 3 mm.

Izolační plášť

Plastová trubka o délce 15 mm a průměru 4,5 mm se obalí materiálem izolačního pláště rovněž o délce 15 mm. V tomto provedení cigarety je izolační plášť složen ze dvou vrstev skleněné tkaniny z C-skla Owens-Corning, které mají každá tloušťku asi 1 mm a v zařízení na výrobu izolačního pláště jsou stlačeny každá na tloušťku asi 0,6 mm.,Mezi oběma, vrstvami C-skla obsahuje sendvičová konstrukce jednu fólii rekonstituovaného tabákového papíru o tloušťce asi 0,13 mm a druhou fólií rekonstituovaného tabákového papíru je obalena vnější skelná vrstva. Fólie rekonstituovaného tabákového papíru pod označením P-2674-157 fy Kimberley-Clark Corp. je fólie vzhledu papíru, obsahující směs tabákového extraktu. Před tvarováním má vnitřní fólie rekonstituovaného tabáku šířku 19 mm a vnější 26,5 mm. Konečný průměr plastové trubky s pláštěm je asi 7,5 mm.

Tabákový váleček

Váleček tabáku, tvořený objemově expandovanou směsí řezaného tabákového plniva typu Burley, kouřem sušeného a orientálního, je obalen papírem pod označením P-1487-125 fy Kimberley-Clark Corp. a tvoří tak tabákový váleček o průměru asi 7,5 mm a délce asi 22 mm. Výhodné zpracování objemově expandovaného tabáku je popsáno v patentu US 5095922 Johnsona a d.

Sestava předního konce

Sekce izolačního pláště a tabákového válečku jsou navzájem spojeny papírovým přebalem pod označením P-2674-190 fy Kiraberley-Clark Corp., který obklopuje po délce úsek pláště z tabáku a skla i celou délku tabákového válečku. V náústkovém konci tabákového válečku je vyvrtán podélný průchod o průměru asi 4,6 mm. Hrot vrtáku je tvarován tak, aby zasahoval do plastové trubky v izolačním plášti a zachycoval ji. Náplň se vkládá z přední strany sestavy izolačního pláště a tabákového válečku a současné se z náústkového konce válečku vytahuje vrták se zachycenou plastovou trubkou. Náplň se zasune tak hluboko, aby hořící konec palivového elementu byl v jedné rovině s předním koncem izolačního pláště. Celková délka získané sestavy předního konce je asi 37 mm.

Náústek

Náústek obsahuje válcový segment o délce 20 mm z volné zřásněného tabákového papíru a válcový segment o délce 20 mm ze zřásněného rouna netkaného z taveniny vyfukovaného polypropylenu, které mají oba vnější papírový obal. Oba segmenty jsou opatřeny dělícími trubkami, připravenými pomocí zařízení, popsaného v patentu US 4807809 Pryora a d.

První segment má průměr asi . 7,5 mm a je tvořen volně zřásněným rounem tabákového papíru, dostupného pod označením P—1440-GNA fy Kimberley-Clark-Corp., obaleným uzavíracím papírovým obalem, dostupným pod označením P-1487-184-2 fy Kimbeřley-Clark Corp.

Druhý segment má průměr asi 7,5 mm a je tvořen zřásněným rounem netkaného polvpropylenu, dostupným pod označením PP-100 fy Kimberley-Clark Corp., obaleným uzavíracím papírovým obalem, dostupným pod označením P-1487-184-2 fy Kimberley-Clark Corp.

Oba segmenty na sebe v osovém směru doléhají a jsou navzájem spojeny po celé délce papírovým přebalem, dostupným pod označením L-1377-196F fy Simpson.Paper Company, Vicksburg, Michigan, USA. Délka náústku je asi 40 mm.

Konečné sestaveni cigarety

Sestava předního konce osově navazuje a doléhá na náústek, takže kontejnerový konec sestavy předního konce sousedí se segmentem náústku ze zřásněného tabákového papíru. Sestava předního konce je k náústku připojena ozdobným papírem, obalujícím celou délku náústku a 5 mm délky sestavy předního konce.

Použití

Při použití kuřák zapálí zapalovačem palivový, element a palivový element hoří. Kuřák vloží náústkový konec cigarety do úst a potahuje. Horký vzduch, potahovaný z palivového elementu, prochází substrátem a způsobuje těkání stabilizovaného materiálu, vytvářejícího aerosol, a jeho uvolnění z pojivá. Při pohybu k ústům kuřáka těkavé látky přebírají aroma z tabákových segmentů a současně chladnou za vzniku aromatického viditelného aerosolu vzhledu kouře. Tento viditelný aerosol s tabákovým aroma je vtahován do úst kuřáka.

Příklad 20

Cigareta podle obr. 2

Příprava palivového elementu

Symetrický palivový element v podstatě stejné konstrukce jako na obr. 2 se připraví tímto způsobem:

Z asi 89,1 dílů uhlí z technické celulózy o průměrné hodnotě průměru částic 12 μπι, 10 dílů alginátu amonného (Amoloid

HV, Kelco Co.) a 0,9 dílů uhličitanu sodného se připraví obecně válcový podélně segmentovaný palivový element o délce 12 mm a průměru 4,8 mm se zdánlivou (objemovou) hustotou asi 1,02 g/ /cm³.

Uhlí z technické celulózy se připraví karbonizací beztalkového sulfátového papíru z dřeva listnatých stromů typu Grande Prairie Canadian pod vrstvou dusíku s postupným zvyšováním teploty, umožňujícím minimalizovat oxidaci papíru, na konečnou karbonizační teplotu alespoň 750 ’C. Získaný uhlíkatý materiál se chladí pod dusíkem na teplotu pod 35 ’C a pak se mele na jemný prášek o průměrné hodnotě průměru částic asi 12 μχη.

Jemně práškové celulózové uhlí se za sucha smísí s alginátovym pojivém a. pak se přidá 3% vodný roztok uhličitanu sodného za vzniku vytlačovatelné směsi s konečným obsahem Na2CO₃ 0,9 hmotnostních dílů.

Ve šnekovém extruderu se ze směsi vytlačují válcové tyčinky paliva (každá o délce asi 609.6 mm) o obecně válcovém tvaru s průměrem asi 4,8 mm a se šesti stejně vzdálenými obvodovými drážkami (asi 1 x 1 mm) se zaobleným dnem, probíhajícími od jednoho konce k druhému. Vytlačované tyčinky mají počáteční obsah vlhkosti v rozmezí asi 32 až 34 % hmotnostních. Suší se asi 16 h při teplotě místnosti a konečný obsah vlhkosti je asi 7 až 8 % hmotnostních.

Sušené válcové tyčinky se pomocí ocelového řezného kotouče, osazeného diamantem, oříznou na délku 571.5 mm. Tyčinky se umístí do rotujícího bubnu, obsahujícího větší počet kanálků pro zasazení jednotlivých tyčinek. Tyčinky jsou v kanálcích zajištěny tenkými gumovými pásky. Buben se otáčí kolem hřídele s řadou tenkých kruhových ocelových nožů, osazených diamanty, rozmístěných v určitých vzdálenostech. Příkladem jsou nože o průměru 101.6 mm se 100 až 120 břity, dostupné pod označením

1AIR fy Norton Co. Nože jsou umístěny na hřídeli tak, že po délce každé tyčinky vytvoří izolační segmenty a oříznou tyčinku před následující operací na správnou délku. Rozměry izolačních segmentů se dosahují pohybem hřídele nebo použitím drážkovací desky. Buben pokračuje v otáčení a tyčinka je z něho uvolněná.

Oříznutá tyčinka se pak umístí do jiného rotujícího bubnu s kanálky pro zasazení jednotlivých tyčinek. Tyčinky jsou v kanálcích bubnu zajištěny tenkými gumovými pásky. Buben se otáčí kolem hřídele s řadou nožů, osazených diamanty, rozmístěných tak, že řežou tyčinku v požadovaných místech a tvoří jednotlivé palivové elementy. Buben pokračuje v otáčení a nařezané palivové elementy jsou uvolněny do sběrné nádoby.

Každý z dokončených palivových elementů má délku 12 mm, délku koncových segmentů 2,5 mm, délku každého ze dvou izolačních segmentů 1,5 mm a délku středního segmentu 4,0 mm. Průřez izolačních segmentů pak tvoří 49 % průřezu koncových segmentů. Každý palivový element váží asi 165 mg.

Příprava předního konce

Palivový element se obalí vlákny C-skla Owens-Corning. Vlastnosti tohoto materiálu jsou podrobně popsány na str. 48 až 52 výše citované monografie RJR. Skleněná vlákna jsou pak obalena papírovým obalem, dostupným pod označením P-2831-189-AA fy Kimberley-Clark Corp., za vzniku válce s otevřenými konci pro průchod vzduchu, o délce asi 16 mm a obvodu asi 7,5 mm.

Substrát

Úspěšně je možno použít kteréhokoli ze substrátů, popsaných v příkladech 1 až 13. Jeden ze zvlášť vhodných substrátů je popsán v příkladu 9.

Náústek

Z papírového rouna o šířce asi 27 mm se vytvoří papírová trubka o délce asi 63 mm a průměru asi 7,5 mm. Použije se papír o plošné hmotnosti 76 lb o tloušťce asi 0.30 mm, dostupný pod označením RJR-001 fy Simpson Paper Co. Trubka se z papíru vytvoří překrytím konců pomocí vodného lepidla na bázi ethylen -vinylacetátu. K zamezení veškeré migrace látky, tvořící aerosol, je vnitřní povrch trubky povlečen v hloubce asi 10 mm do trubky Herconem 70 fy Hercules, lne. , a vysušen. Pak se povlečený vnitřní povrch znovu povlékne vodným roztokem chloridu vápenatého (k zamezení hoření) a nechá vyschnout.

Do povlečeného konce papírové trubky se pak zasune 10 mm dlouhý substrát, takže přední čelo substrátu je asi 3 mm od předního konce papírové trubky. Substrát je na místě bezpečné přidržován frikčním uspořádáním. Do protějšího konce trubky se vloží 10 mm dlouhý segment tabákového řezaného plniva, obalený papírovým obalem. Tento tabákový segment je zatlačen do trubky tak, aby zadní konec tabáku byl asi 10 mm od náústkového konce trubky.

Do opačného konce papírové trubky než substrát se zasune válcový filtrační element tak, aby se dotýkal segmentu tabákového řezaného plniva. Filtrační element má délku asi 10 mm a obvod asi 24 mm. Filtrační element je možno zhotovit známým způsobem z kabílku z acetátu celulózy, změkčovaného triacetinem (8,0 denier na vlákno, celkem 40000 denier), a opatřit uzavíračím papírovým obalem.

Sestaveni cigarety

Náústek a přední konec jsou umístěny za sebou tak, že přední čelo substrátu je od zadní strany palivového elementu vzdáleno asi 3 mm. Přední konec a náústek jsou navzájem spojeny papírovým obalem, který funguje jako ozdobný. Jako tento o51 bal je použit nízkoporézní papír, dostupný pod označením P-850-61-2 fy Kimberley-Clark Corp., a obklopuje celou délku předního konce kromě úseku o délce asi 3 mm od jeho hořícího konce.

Při kouření produkuje cigareta po dobu všech asi 10 až 12 potáhnutí viditelný aerosol a tabákové aroma (tj. těkavé tabákové komponenty). Palivový element hoří až přibližné do oblas- . ti, kde se hořící část stýká s izolační částí, a cigareta samovolně zhasne.

Příklad 21

Příprava palivového elementu

Z asi 78,7 dílů uhlí z technické celulózy o průměrné velikosti průměru částic 12 μη, 10 dílů alginátu amonného (Amoloid HV, Kelco Co.), 1,0 dílu uhličitanu sodného, 10 dílů tabáku Am,erican blend, mletého v kulovém mlýně, a 0,3 dílu tabákového extraktu se připraví palivový element o délce 12 mm a průměru 4,8 mm o zdánlivé (objemové) hustotě asi 1,02 g/cm³.

Uhlí z technické celulózy se připraví karbonizací beztalkového sulfátového papíru z dřeva listnatých stromů typu Grande Prairie Canadian pod vrstvou dusíku s postupným zvyšováním teploty, umožňujícím minimalizovat oxidaci papíru, na konečnou karbonizační teplotu alespoň 750 ’C. Získaný uhlíkatý materiál se chladí pod dusíkem na teplotu pod 35 ’C a pak se mele na jemný prášek o průměrné hodnotě průměru částic asi 12 μιη.

Jemně práškové celulózové uhlí se za sucha mísí s pojivém na bázi alginátu amonného a tabáky a pak se přidá 3% vodný roztok uhličitanu sodného k získání vytlačovatelné směsi s konečným obsahem Na₂CO₃ asi 1,0 dílu.

Ve šnekovém extruderu se ze směsi vytlačují válcové tyčinky paliva (každá o délce asi 609.6 mm) o obecně válcovém tvaru s průměrem asi 4,8 mm a s pěti stejně vzdálenými obvodovými drážkami (asi 1 x 1 mm) se zaobleným dnem, probíhajícími od jednoho konce k druhému. Vytlačované tyčinky mají počáteční obsah vlhkosti v rozmezí asi 3 2 až 34 % hmotnostních. Suší se asi 16 h při teplotě místnosti a konečný obsah vlhkosti je. asi 7 až 8 % hmotnostních. Sušené válcové tyčinky se pomocí ocelového řezného kotouče, osazeného diamantem, řežou na délky po 12 mm.

Izolační plášt

Plastová trubka o délce 16 mm a průměru 4,5 mm se obalí materiálem izolačního pláště rovněž o délce 16 mm. V tomto provedení cigarety je izolační plášt složen ze dvou vrstev skleněné tkaniny z C-skla Owens-Corning, které mají každá tlouštku asi 1 mm a v zařízení na výrobu izolačního pláště jsou stlačeny každá na tlouštku asi 0,6 mm. Mezi oběma vrstvami C-skla obsahuje sendvičová konstrukce jednu fólii rekonstituovaného tabákového papíru P-2831-189-AA fy Kimberley-Clark o tlouštce asi 0,13 mm. Cigaretovým papírem P-3122-153 fy Kimberley-Clark je obalena vnější vrstva. Fólie rekonstituovaného tabákového papíru je fólie vzhledu papíru, obsahující směs tabákového extraktu. Před tvarováním má vnitřní fólie rekonstituovaného tabáku šířku 19 mm a vnější 26,5 mm. Konečný průměr plastové trubky s pláštěm je asi 7,5 mm.

Přední konec

Do izolačního pláště se vsune 12 mm dlouhý palivový element, který vytlačí ven 16 mm dlouhou plastovou trubku. Palivový element je v plášti umístěn tak, že oba jeho konce jsou zahloubeny o asi 2 mm.

Substrát

Úspěšně je možno použít kteréhokoli ze substrátů, popsaných v příkladech 1 až 13. Jeden ze zvlášt vhodných substrátů je popsán v příkladu 9.

Papírová trubka

Z rouna papíru Simpson RJR-001 o plošné hmotnosti 76 lb o šířce asi 27 mm a tloušťce asi 0.30 mm se vytvoří papírová trubka o délce asi 77 m a průměru asi 7,5 mm. Z papíru RJR se trubka vytvoří překrytím konců pomocí ethylen-vinylacetátového lepidla na vodné bázi. Vnitřní povrch papírové trubky se povlékne ethylen-vinylacetátovým lepidlem na vodné bázi, obsahujícím ethanol a kyselinu fosforečnou, spolu s fungicidem Kathon LX-1,5, dostupným u fy Rohm and Haas., Hliníková fólie o délce 37 mm se navine kolem ocelové tyčinky o vnějším průměru přibližně 6,75 mm, která se vsune do konce papírové trubky tak, aby konec fóliové trubky byl v jedné rovině s jedním koncem papírové trubky. Ocelová tyčinka se pak odstraní a fólie zůstane nalaminována na vnitřní povrch papírové trubky.

Sestavení cigarety

Do konce papírové trubky, vyloženého fólií, se zasune substrát o délce 15 mm a průměru 7,5 mm tak, aby přední čelo substrátu bylo asi 10 mm od předního konce papírové trubky. Substrát je bezpečně přidržován na místě působením tření. Do protějšího konce trubky se zasune segment rekonstituovaného tabákového papíru o délce 12 mm a průměru 7,5 mm, obalený papírovým obalem. Tento segment tabákového papíru se zatlačí do trubky tak, aby se dotýkal zadního konce substrátu. Pak se do papírové trubky až k segmentu rekonstituovaného tabákového papíru zatlačí segment tabákového řezaného plniva o délce 20 mm a průměru 7,5 mm. Těsně za tento segment tabákového řezaného plniva se do papírové trubky zatlačí filtrační element z póly54 propylenového rouna o délce 20 mm a průměru 7,5 mm. Sestava předního konce se zasune do protějšího konce papírové trubky tak, že se vnitřní konec izolačního pláště dotýká předního konce substrátu. Přední konec vyčnívá z předního konce papírové trubky alespoň o asi 6 mm.

Při kouření produkuje cigareta viditelný aerosol a tabákové aroma (tj. těkavé komponenty tabáku) po celou dobu asi 10 až 12 potáhnutí. Palivový element hoří zhruba do oblasti, kde se jeho hořící část stýká s izolační částí, a pak cigareta samovolně zhasne.

Vynález byl podrobně popsán se zaměřením na výhodná provedení. Odborník však může na základě tohoto popisu provést i jiné modifikace popsaných řešení bez překročení rozsahu vynálezu.

38)0 -qv

Claims (29)

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Stabilizovaná kompozice, vytvářející aerosol, vhodná jako substrát pro kuřácké výrobky, vyznačuj ící se tím, že obsahuje směs látky, vytvářející aerosol, a pojivá, které tuto látku stabilizuje, přičemž poměr látky, vytvářející aerosol, k pojivu je v rozmezí asi 3:1 až asi 40:1.

2. Stabilizovaná kompozice, vytvářející aerosol, podle nároku 1, vyznačující se tím, že dále obsahuje dostatečné množství vody, umožňující její stříkání při teplotě místnosti.

3. Stabilizovaná kompozice, vytvářející aerosol, podle nároku 1, vyznačují cíše tím, že dále obsahuje dostatečné množství vody, umožňující její nanášení potiskem při teplotě místnosti.

4. Stabilizovaná kompozice, vytvářející aerosol, podle· nároku 1, vyznačující se tím, že dále obsahuje dostatečné množství vody, umožňující její vytlačování při teplotě místnosti.

5. Stabilizovaná kompozice, vytvářející aerosol, podle nároku 1, vyznačující se tím, že dále obsahuje dostatečné množství vody, umožňující její lití při teplotě místnosti.

6. Stabilizovaná kompozice, vytvářející aerosol, podle nároku 5, vyznačující se tím, že dále obsahuje jeden nebo více ochranných prostředků.

7. Stabilizovaná kompozice, vytvářející aerosol, podle nároku 1,2, 3,4, 5 nebo 6, vyznačující se tím, že látka, vytvářející aerosoly-_{změkčuje- po-jivo-r— —*—

i -7j ! > O i ; o < o ? cn- í i cz 03 7, : >< o: 1 CZ <- > -< m to (

8. Stabilizovaná kompozice, vytvářející aerosol, podle nároku 1,2, 3,4, 5 nebo 6, vyznačující se tím, že pojivo obsahuje alginátové pojivo.

9. Stabilizovaná kompozice, vytvářející aerosol, podle nároku 5, vyznačující se tím, že dále obsahuje plnivo, zvolené ze souboru, zahrnujícího anorganická plniva, organická plniva a jejich směsi.

10. Stabilizovaná kompozice, vytvářející aerosol, podle nároku 9, vyznačující se tím, že organické plnivo obsahuje tabák.

11. Stabilizovaná kompozice, vytvářející aerosol, podle nároku 9, vyznačující se tím, že plnivo obsahuje směs tabáku a anorganického plniva.

12. Stabilizovaná kompozice, vytvářející aerosol, podle nároku 9, vyznačující se tím, že organické plnivo obsahuje uhlí.

13. Stabilizovaná kompozice, vytvářející aerosol, podle nároku 12, vyznačující se tím, že organické plnivo dále obsahuje menthol.

14. Stabilizovaná kompozice, vytvářející aerosol, podle nároku 1, 2, 3, 4, 5, 6, 9, 10, 11, 12 nebo 13, vyznačující se tím, že pojivo obsahuje jedeno nebo více přirozeně se vyskytujících tabákových pojiv, uvolněných prostředkem destabilizujícím zesítění.

15. Stabilizovaná kompozice, vytvářející aerosol, podle nároku 14, vyznačující se tím, že pojivo dále obsahuje alginátové pojivo.

16. Stabilizovaná kompozice, vytvářející aerosol, podle nároku 1, 2 nebo 3, vyznačující se tím, že dále obsahuje základní materiál, na néjž je stabilizovaná kompozice nanesena a který je zvolen ze souboru zahrnujícího organické nebo anorganické rohože, rouna, fólie a rozvlákněná nebo řezaná plniva.

17. Stabilizovaná kompozice, vytvářející aerosol, podle nároku 16, vyznačující se tím, že základní materiál je zvolen ze souboru zahrnujícího hliníkovou fólii, plastovou fólii nebo rohož ze skleněných vláken.·

18. Stabilizovaná kompozice, vytvářející aerosol, podle nároku 16, vyznačující se tím, že základním materiálem je organický papírový materiál ve formě fólie, rohože, rouna nebo rozvlákněného nebo řezaného plniva.

19. Stabilizovaná kompozice, vytvářející aerosol, podle nároku 16, vyznačující se tím, že organickým základním materiálem je papír, obsahující celulózu.

20. Stabilizovaná kompozice, vytvářející aerosol, podle nároku 16, vyznačující se tím, že organickým základním materiálem je papír, obsahující tabák.

21. Stabilizovaná kompozice, vytvářející aerosol, podle nároku 1, vyznačující se tím, že látkou, vytvářející aerosol, je vícefunkční alkohol.

22. Stabilizovaná kompozice, vytvářející aerosol, podle nároku 16, vyznačující se tím, že stabilizovaná kompozice obsahuje vícefunkční alkohol a pojivo, změkčovatelné tímto alkoholem, přičemž poměr vícefunkčního alkoholu k pojivu je asi 15:1 až asi 40:1.

23. Stabilizovaná kompozice, vytvářející aerosol, podle nároku 16, vyznačující se tím, že stabili58 zovaná kompozice obsahuje vícefunkční alkohol a pojivo, změkčovatelné tímto alkoholem, přičemž poměr vícefunkčního alkoholu k pojivu je asi 3:1 až asi 15:1.

24. Substrát pro kuřácké výrobky, vyznačuj ící se tím, že obsahuje základní materiál ve formě fólie, rohože nebo rouna s nánosem povlaku, obsahujícího stabilizovanou kompozici, vytvářející aerosol, zahrnující směs vícefunkčního alkoholu, vytvářejícího aerosol, a pojivá, přičemž hmotnostní poměr látky, vytvářející aerosol, k pojivu je v rozmezí asi 15.3 až 97:3.

25. Substrát podle nároku 24, se tím, že povlečený základní souboru materiálů, zahrnujícího papír, plastové fólie.

vyznačuj ící materiál je zvolen ze kovové fólie a inertní

26. Substrát pro kuřácké výrobky s použitím uhlíkatého palivového elementu a fyzicky odděleného prostředku pro vytváření aerosolu, vyznačující se tím, že substrát obsahuje litý film, tvořený dokonalou směsí (i) asi 30 až asi 55 % hmotnostních tabáku, (ii) asi 0 až asi 25 % hmotnostních jednoho nebo více anorganických nebo organických plniv, (iii) asi 40 až asi 50 % hmotnostních jednoho nebo více vícefunkčních alkoholů, vytvářejících aerosol, a (iv) asi 5 až asi 8 % hmotnostních pojivá.

27. Substrát podle nároku 26, vyznačující se tím, že dále obsahuje ochranný prostředek.

28. Substrát podle nároku 26, vyznačující se tím, že pojivo obsahuje jedno nebo více přirozené se vyskytujících pojiv, uvolněných prostředkem, destabilizujícím zesítění.

29. Cigareta, vyznačující se tím, že obsahuje (a) uhlíkatý palivový element o délce před kouřením menší než asi 30 mm, (b) substrát, umístěný podélně za palivovým elementem, obsahující fólii nebo rouno jako základní materiál s nánosem filmu, obsahujícího stabilizovanou kompozici, vytvářející aero sol, zahrnující směs vícefunkčního alkoholu, vytvářejícího aerosol, a pojivá, přičemž hmotnostní poměr látky, vytvářející aerosol, k pojivu je v rozmezí asi 15:3 až 97:3, a (c) náústek.