DD264612A5 - Rauchware mit verbessertem brennstoffelement - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Raucherartikel mit verbessertem Brennelement, der beachtliche Mengen Aerosol, sowohl zu Beginn als auch waehrend der gesamten Nutzungsdauer des Produktes entwickeln kann. Dabei findet kein signifikanter Waermeabbau des Aerosolbildners statt. Der Raucherartikel kann dem Benutzer die Empfindungen ohne Vorteile des Zigarettenrauchens vermitteln, ohne dass die beachtlichen Verbrennungsprodukte durch das Verbrennen von Tabak bei einer herkoemmlichen Zigarette entwickelt werden. Ausserdem kann der Artikel nach der Erfindung faktisch aschefrei sein, so dass der Benutzer waehrend der Nutzung keinerlei Asche abzustreifen braucht. Bevorzugte Ausfuehrungsbeispiele der Raucherartikel bestehen aus einem kurzen brennbaren, kohlenstoffhaltigen Brennelement, einem waermestabilen, vorzugsweise aus Partikulataluminiumoxid bestehenden Substrat mit einer Aerosolbildnersubstanz, einem wirksamen Isolierelement und einem verhaeltnismaessig langen Mundstueck. Das Brennelement ist mit einer Vielzahl von peripheren Durchgaengen versehen, die den Waermeaustausch vom brennenden Brennelement zum aerosolerzeugenden Element vermitteln und die Werte an Kohlenmonoxid in dem erzeugten und dem Benutzer zugefuehrten Aerosol verringern. Fig. 10

Description

Raucherarti'cel mit verbessertem Brennelement Anwendungsgebiet dar Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Raucherartikel mit verbessertem Brennelement, der ein Aerosol erzeugt, welches dem Tabakrauch ähnelt und welches vorzugsweise nur eine minimale Menge an unvollständigen Verbrennungs- oder Pyrolyaeprodukten enthält.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Visle Raucherartikel wurden über Jahre hinweg, vor allem in den letzten 20 bis 30 Jahren, vorgeschlagen. Viele dieser Artikel arbeiten mit Tabaksubatituten. Tabaksubstitute wurden aus einer breiten Vielfalt von behandeltem und unbehandelten Pflanzenmaterial, beispielsweise Getreidehalmen, Eukalyptusblättern, Salatblättern, Maisblättern, Alfalfa und ähnlichem, hergestellt. Zahlreiche Patente beschreiben Tabaksubstitute, die durch Modifikation von Zellulosestoffen hergestellt wurden, beispielsweise durch Oxydation, Wärmebehandlung oder den Zusatz von Stoffen, um die Eigenschaften der Zellulose zu modifizieren. Eine der vollständigsten Listen dieser Substitute wird in US-PS 4 079 von Rainer u. a. gegeben. Aber trotz dieser umfangreichen Bemühungen wird festgestellt, daß bisher keines dieser Erzeugnisse wirklich zufriedenstellend als Tabakersatz anzusehen ist·

Viele vorgeschlagene Rauchererzeugnisse basieren auf der Erzeugung eines Aerosols oder eines Dampfes. Einige dieser Produkte erzeugen bewußt ein Aerosol oder einen Dampf ohne

Wärme. Siehe beispielsweise US-PS 4 284 089 von Ray. Die Aerosole oder Dämpfe von diesen Erzeugnissen simulieren jedoch den Tabakrauch nicht in angemessener Weise.

Einige der vorgeschlagenen aerosolerzeugenden Raucherartikel arbeiten mit einem Hitze- oder Brennelement, um ein Aerosol zu erzeugen.

Einer der frUhesten dieser vorgeschlagenen Artikel wurde von Siegel in US-PS 2 907 686 beschrieben. Siegel schlug ein Zigarettensubstitut vor, zu dem ein absorbierenden Kohlenstoffbrennstoff gehörte, vorzugsweise ein 63*5 mm langer Hohlkohlenstift, der brennbar war, am heiße Gase zu erzeugen und ein vom Brennstoff getragener Aromastoff, der mit der Erzeugung der heißen Gase ausdestilliert werden konnte. Siegel schlug auch vor, für den Aromastoff einen gesonderten Trägerstoff, z. B. einen Ton, zu verwenden, und ej-n rauchbildendes Mittel, beispielsweise Glyzerol, mit dem Aromastoff zu vermischen. Das von Siegel vorgeschlagene Zigarettensubstitut sollte mit einer konzentrierten Zuckerlösung überzogen werden, um einen undurchlässigen überzug zu schaffen und die heißen Gase und Ar,.-lastoffe zu zwingen, zum Mund des Benutzers zu strömen« Es wird angenommen, daß das Vorhandensein der Aroma- und/oder rauchbildenden Stoffe im Brennstoff des Erzeugnisses von Siegel zu einem erheblichen Wärmeabbau dieser Stoffe und damit verbunden zu ainem Geschmacksabbau führen würde. Außerdem wird angenommen, daß der Artikel zur Bildung eines beachtlichen Nebenstromrauch.es neigt, welcher aie oben genannten unangenehmen Wärmeabbauprodukte enthält.

Ein anderer solcher Artikel wurde von Ellis u# a· in US-PS 3 258 015 beschrieben» Ellis u. a. schlugen einen Raucherartikel vor, der einen AußenaylInder aus Brennstoff mit guten Schweleigengchaften, vorzugsweise fein geschnittonera Tabak oder rekonstituiertem Tabak, hat, der ein Metallrohr umschließt, das Tabak, rekonstituierten Tabak oder eine andere Quelle für Nikotin und Wasserdampf enthält. Beim Rauchen erhitzt der brennende Brennstoff das Material der Nikotinquelle, um die Freisetzung von Nikctindampf und potentiell aerosolerzeugendem Material, einschließlich Wasserdampf zu bewirken« Dieser wurde mit erhitzter Luft gemischt, die in das offene Fnde des Rohres eintrat. Ein wesentlicher Nachteil dieses Artikels war das abschließende Vorstehen des Metallrohres, nachdem der Tabakbrennstoff ver braucht war. Zu den weiteren offensichtlichen Nachteilen dieses vorgeschlagenen Rauchererzeugnisses gehören das Vorhandensein von beachtlichen Tabakpyrolyseerzeugnissen, der beachtliche Tabaknebenstromrauch und Asche und die mögliche Pyrolyse des Nikotinquellenmaterials im Metallrohr.

In US-PS 3 356 094 modifizierten Ellis u. a. ihro ursprüngliche Ausführung, um das vorstehende Metallrohr auszuschalten. Diese neue Konstruktion arbeitete mit einem Rohr aus einem Material, beispielsweise bestimmten anorganischen Salzen oder einem epoxidgebundenen keramischen Stoff, das beim Erhitzen brüchig wurde. Dieses brüchige Rohr wurde dann ent fernt, wenn der Raucher die Asche vom Ende des Artikels abstreifte. Obwohl dieser Artikel einer herkömmlichen Zigarette sehr ähnlich sah, wurde offensichtlich niemals ein kommerzielIeβ Erzeugnis auf den Markt gebracht. Siehe dazu auch britisches Patent 1 185 887 von Synthetics, in welchem ähnliche Erzeugnisse offengelegt werden.

In US-PS 3 738 374 schlug Bennett die Verwendung von Kohlenstoff- oder Graphitfasern, -matte oder -gewebe in Verbindung mit einem Oxydationsmittel als Zigaretteneraatziüllstoff vor* Λ-OiOa v/urcl.e durch die Sinbeziehung eines GeX¹UChS- oder Aromastoffes in. das Mundstück einer VMhl weisen Filterspitze erreicht.

Im US-PS 3 943 941 und 4 044 777 von Boyd u. a. und im GB-PS 1 431 045 von Gallaher wurde die Verwendung eines fasrigen Kohlenatoffbrennstoffs vorgeschlagen, das mit flüchtigen Feststoffen oder Flüssigkeiten gemischt oder imprägniert war, welche in den Rauchstrom destillieren oder sublimieren konnten, um einen beim Brennen des Brennstoffes zu inhalierenden "Rauoh" zu schaffen. Zu den aufgeführten raucherzeugenden Mitteln gehören polyhydrische Alkohole, wie Propylenglykol, Glyzerol und 1,3-Butylenglykol, und Glyzerylester, wie Triazetin. Ungeachtet des Wunsches von Boyd u. a., daß die flüchtigen Substanzen ohne chemisohe Veränderung destillieren, wird angenommen, daß das Gemisch dieser Stoffe mit dem Brennstoff zu einer beachtlichen Wärmezersetzung der flüchtigen Stoffe und zur Verbitterung des Geschmack führen wird. Ähnliche Produkte wurden in US-PS 4 286 604 von Ehretsmann u. a. und in US-PS 4 326 544 wan Hardwick u. a. vorgeschlagen.

Bolt u. a. schlugen in der US-PS 4 340 072 ein Rauchererzeugnis vor mit einem Brennstoffstab mit einem zentralen Luftdurchgang und einer Kammer am Mundende und mit einem aerosolbildenden Mittel. Der Brennstoffstab bestand vorzugsweise aus einem Preßling oder einem E»tr^sionsteil aus rekon-

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stituiertem Tabak und/oder Tabaksubstitut, obwohl das Patent auch die Verwendung von Tabak, einem Gemisch aus Tabaksubstitutmaterial und Kohlenstoff oder einem Gemisch aus Natriunikarboxymethylzelluloae (SGMO) und Kohlenstoff vorschickt. Als aerosolbildendes Mittel wurde ein Nikotinquellenmaterial oder Granulat oder Mikrokapseln eines Geruchsmittels in Triazetin oder Benzylbenzoat vorgeschlagen. Beim Verbrennen tritt Luft in den Luftdurchgang ein, wo sie mit den Verbrennungsgasen vom brennenden Stab gemischt wird. Es wird angegeben, daß der Strom dieser heißen Gase das Granulat odtr die Mikrokapseln aufreißt, um das flüchtige Material freizusetzen. Dieses Material bildete nach den Angaben ein Aerosol und/oder wurde in den Hauptstrom des Aerosols übertragen. Es wird angenommen, daß die Er~ Zeugnisse von Bolt u. a., teilweise wegen des langen Brennstoffstabes in unzureichendem Maße Aerosol aus dem Atrosolbildner bilden, um annehmbar zu sein, vor allem in den ersten Zügen. Die Verwendung von Mikrokapseln oder Granulat würde außerdem die Aerosolabgabe auf Grund der zum Aufbrechen des Wandmaterials erforderlichen Wärme beeinträchtigen. Außerdem wäre die Aerosolgesamtabgabe offensichtlich von der Verwendung von Tabak oder Tabaksubstitutmaterialien abhängig, wodurch beachtliche Pyrolyseprodukte und Nebenstromrauch entstehen würden, welche bei Raucherartikeln dieses Typs nicht wünschenswert sind.

Moses schlug in der US-PS 3 516 417 ein Rauchererzeugnis mit einem Tabakbrennetoff vor, das im wesentlichen das gleiche wie das von Bolt u. a. war, wobei Moses aber anstelle des granulierten oder im Mikrokapseln eingeachlos-

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senen Arornastoffes von Bolt ü» a· einen Tabakstopfen von doppelter Dichte verwendete. Siehe Fig« 4 und Spalte 4, Zeilen 17 bis 35« Ähnliche Tabakbrennstofferzeugnisse werden in US-PS 4 347 855 von Lanzillotti u. a. und in US-PS 4 391 285 von Burnett u. a. beschrieben. Die europäische Patentanmeldung Nr. 117 355 von Hearn beschreibt ähnliche Raucherartikel mil; einer pyrolysierten Holzzellulosewärmequelle mit einem Axialdurchgang« Diese Artikel weisen viele der gleichen Probleme wie die von Bolt u. a. vorgeschlagenen Artikel auf«

Steiner beschreibt in US-PS 4 474 191 "Rauchelemente", die einen Luftansaugkanal haben, der, abgesehen vom Anzünden des Elementes, vollständig durch eine feuerbeständige Wand gegen den Verbrennungsraum isoliert ist« Um das Anzünden des Elementes zu erleichtern, sieht Steiner die Möglichkeit eines kurzen, vorübergehenden Durchgangs von Luft zwischen dem Verbrennungsraum und dem Luftanoaugkanal vor. Steiners wärmeleitfähige Wand dient auch als Ablagerungsfläohe für Nikotin und andere flüchtige oder sublimierbare ta*bak3imulierende Substanzen« Bei einem Ausfiihrungsbeispiel, (Pig« 9 und 10) ist das Element mit einer harten, wärmeübertragenden Hülle umgeben. Zu den als für diese Hülle geeigneten Materialien werden keramische Stoffe, Graphit, Metalle usw. genannt« Bei einem anderen Ausführungsbeispiel sieht Steiner den Ersatz seines Brennelementes aus Tabak oder einem anderen brennbaren Material durch ein gereinigtes Produkt auf Zellulosebasis in einer offenen Zellkonfiguration vor, gemischt mit aktivierter Holzkohle« Es wird angegeben, daß dieses Material, wenn es mit einer aromatischen Substanz imprägniert wird, ein rauchfreies, tabakartiges Aroma abgibt. Siehe dazu auch US-PS 4 569 258 von Steiner.

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Soweit es den Autoren bekannt ist, hat keiner der vorstehend genannten Raucherartikel oder Tabaksubstitute jemals kommerziellen Erfolg erzielt und es wird angenommen, daß auch keines im größeren Umfang auf den Markt gekommen ist. Es wird weiterhin angenommen, daß das Fehlen solcher Raucherartikel auf dem Markt auf unterschiedliche Gründe zurückzuführen ist, darunter eine unzureichende Aerosolerzeugung, sowohl zu Beginn als auch während der Nutzungsdauer des Produktes, schlechter Geschmack, Geschmacksverschlechterung auf Grund des Wärmeabbaus den Rauchbildners und/oder der Aromastoffe, Vorhändensein beachtlicher Pyrolyseprodukte und von Nebenstromrauch und unschönes Aussehen.

So ist trotz jahrzehntelangem Interesse und Anstrengungen noch immer kein Raucherartikel auf dem Markt, der die mit dem herkömmlichen Zigarettenrauohen verbundenen Empfindungen vermittelt, ohne beachtliche Mengen an unvollständigen Verbrennungs- und Pyrolyseprodukten zu erzeugen.

Im Herbst 1985 wurde in den USA eine Reihe ausländischer Patente gewährt oder eingetragen, in denen neuartige Raucherartikel beschrieben wurden, welche die Vorzüge und Vorteile des herkömmlichen Ziga^ettenrauchens vermitteln können, ohne erhebliche Mengen an unvollständigen Verbrennungs- oder Pyrolyseprodukten abzugeben« Das früheote dieser Patente war das liberische Patent Hi 13985/3890, veröffentlicht am 13. Septemer 1985· Dieses Patent entspricht einer später erschienenen europäischen Patentveröffentlichung, H? 174 645» veröffentlicht am 19. März 1986.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, einen Raucherartikel mit verbessertem Brennelement zur Verfügung zu stellen, welches ökonomisch günstig herstellbar ist.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Dar Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Raucherartikel mit verbessertem Brennelement zu schaffen, dae sowohl anfangs als auch während der Nutzungsdauer beachtliche Mengen an Aerosol erzeugt, ohne das Vorhandensein beachtlicher Mengen von Pyrolyse- oder unvollständiger Vörbrennungsprodukte oder von Nebenstromrauch.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Brennelement der vorliegenden Erfindung aus einem kurzen, d. h., weniger als etwa 30 mm langen, vorzugsweise weniger als etwa 20 mm langen, kohlenstoffhaltigem Material mit einer Vielzahl von darin angeordneten Durchgängen besteht, die im Umfang oder in der Nähe des Umfangs des Brennelementes angeordnet sind und vollständig längs durch dieses verlaufen. Das Brennelement wird in Verbindung mit einem physisch getrennten, aerosolerzeugenden Element mit einem oder mehreren aerosolbildenden Stoffen eingesetzt. Dieses aerosolerzeugende Element ist in einem leitenden Wärmeaustauschverhältnis zum Brennelement angeordnet und wird in den länglichen, zigarettenartigen Raucherartikel eingesetzt.

Zweckmäßigerweise können die Durchgänge eine oder beide der zwei folgenden allgemeinen Formen annehmen:

(1) offene Kanäle, die längs des Umfangs des Brennelementes verlaufen, vorzugsweise von einem Ende zum anderen, oder

(2) Längslöcher, die nahe und längs des Umfangs des Brennelementes angeordnet sind und vorzugsweise von einem Ende zum anderen verlaufen, die vorzugsweise zu wenigstens einem Abschnitt des Umfangs des Brennelementes hin ausbrennen und während des Brennens des Brennelementes offene Kanäle bilden.

Die Längslöcher und/oder Kanäle können jede geeignete Querschnittform haben. Am günstigsten ist es, wenn die Löcher rund in der Form und die Kanäle rechteckig oder im wesentlichen rechteckig sind, was die Fertigung erleichtert. Es kann aber auch mit anderen Quersohnittformen gearbeitet werden.

Bei einer bevorzugten Ausfilhrungsform hat das Brennelement eine Vielzahl von offenen Kanälen in einer Konfiguration, die aus zwei oder mehreren Sätzen von benachbarten peripheren Kanälen oder Rillen besteht, die in den Umfang des Brennelementes geschnitten wurden, wobei diese vorzugsweise vom anzuzündenden Ende zum nichtanzuzündenden Ende verlaufen.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Brennelement mit wenigstens zwei Durchgängen in einer Konfiguration versehen, die aus längs verlaufenden Löchern, d. h. Längslöchem besteht, welche

nahe der peripheren Längskante des Brennelementes angeordnet sind und vorzugsweise vom anzuzündenden Ende zum nichtanzuzündenden Ende verlaufen. Vorzugsweise sind diese Längslöcher so in der Nähe des Umfangs des Brennelementes angeordnet, so daß sich die Löcher, wenn der Brennstoff an der peripheren Kante verbraucht wird, öffnen, d. h., ausbrennen, um offene Kanäle zu bilden·

Bei vielen dieser bevorzugten Aunführungsformen können verschiedene Kanäle und/oder Umfeoig si ocher dicht beieinander angeordnet 3ein, so daß sie während des Brennens des Brennelementes zu einem größeren Durchgang verschmelzen können«

Am günstigsten ist es, wenn das Brennelement mit einer Kombination aus Umfangsdurchgängen und einem oder mehreren Mitteldurchgängen versehen ist. In der vorstehenden Bedeutung sind Mitteldurchgänge längs verlaufende Löcher, die auf Grund ihrer Anordnung im Brennelement während der Nutzung nicht bis zur peripheren Kante ausbrennen. Es können ein, zwei, drei oder eine Vielzahl von Mittoidurchgängen oder Längslöehern vorgesehen sein. Vlenn mit mehr als einer in der Mitte angeordneten Durchführung gearbeitet wird, kann ew vorteilhaft sein, daß diese Durchgänge während des Brennens des Brennelementes verschmelzen. Wenn Mitteldurchgänge vorhanden sind, können, wie festgestellt wurde, die Kohlenraonoxidwerte (CO-Werte), die aus dem Brennen des Brennelementes resultieren, durch Ausbacken des Brennelementes nach der Bildung verringert werden. Dieses Ausbackverfahren wird in der Regel über mehrere Stunden bei erhöh-

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ten Temperaturen, ζ. B. zwischen etwa 750 ° C und 1000° C, vorzugsweise zwischen etwa 850° C und 950° G_; durchgeführt.

Bei den am meisten bevorzugten Ausführungsformen ist das nichtanzuzündende Ende des Brennelementes von einem wärmeleitenden Element umschlossen· Im allgemeinen brennt dieser Abschnitt des Brennelementes, der die Kanäle und/oder den Abschnitt des Umfangs des Brennelementes, der andernfalls während des Brennens verbraucht wird, trennt, auf Grund des wärmeableitenden Charakters dieses Elementes nicht über den Kontaktpunkt mit dem wärmeleitenden Element hinaus.

Es wurde festgestellt, daß die Anwendung von Urafangsdurchgängen in den Brennelementen für zigarettenartige Raucherartikel den Pegel des während des Rauchens gebildeten und an den Benutzer abgegebenen Kohlenmonoxids im Vergleich zu ähnlichen Brennelementen ohne diese Umfangsdurchgänge senkt« Bei bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beträgt die Gesamtmenge an CO, die während des Rauchens abgegeben wird, gemessen durch Nichtdispersionsinfrarotanalyse, im allgemeinen etwa 13 mg oder weniger, vorzugsweise etwa 9 mg oder weniger, günstigstenfalls etwa 7 rag oder weniger, bei etwa 10 Zügen unter PTC-Rauchbedingungen (Infra), wobei die einzelnen Züge durch 58 s Schmauchen voneinander getrennt sind.

Die Konfiguration der Umfangsdurchgänge der vorliegenden Erfindung trägt auch dazu bei, das Anzünden zu erleichtern, wodurch der Benutzer mit dem Raucherartikel eine höhere Befriedigung erfährt. Außerdem wurde festgestellt, daß das Vorhandensein dieser Durchgänge im Brennelement die Mchte und

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frUhzeitige Aerosolabgabe verstärkt, ζ. B. bei den Zügen 1 bia 4.

Die vorliegende Erfindung vermittelt dem Benutzer auch einen ästhetischen Vorteil. Bei zigarettenartigen Raucherartikeln, die mit dem Brennelement der vorliegenden Erfindung arbeiten, brennt die äußere Papierumhüllung, welche das Brennelement umgibt, im typischen Pail schnell und ergibt einen angenehmen überzug aus grauer Asche, Diese Asche erfüllt zwei Zwecke: (1) wirkt sie als Anzeiohen für den Benutzer, daß der Artikel angezündet ist, und (2) fördert der poröse Charakter der Asche das Brennen des Brennelementes durch den leichten Zutritt von Sauerstoff.

Außerdem wurde festgestellt, daß die Einfügung von Umfangadurchgängen in ein dichtes Brennelement; d. h#, mit einer Dichte von wenigstens 0,5 g/cm , dessen Entzündungs- und Brenneigenschaften in Raucherartikeln verbessert.

Die Brennelemente dieser Erfindung sind im allgemeinen kürzer als etwa 30 mm, vorzugsweise kürzer als etwa 20 ram und günstigstenfalls kürzer als etwa 10 bis 15 mm. Der Durchmesser der Brennelemente kann zwischen zwei und acht Millimetern betragen, vorzugsweise zwischen etwa vier und sechs Millimeter· Um die Verbrennung über der gewünschten Zugksählung von etwa acht bis zwölf Zügen unter FTC-Rauchbedingungen zu unterstützen, haben die Brennelemente vorzugsweise eine Dichte von wenigstens etwa 0,7 g/cm , bei einer Länge von weniger als 20 mm, besser noch von e±ira mindestens 0,85 g/om , bei einer Länge von etwa zehn Millimetern bestimmt beispielsweise durch Quecksilberintru.sion.

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Daa Brennelement und das physisch getrennte aerosolerzeugende Element sind vorzugsweise in einem leitenden Wärmeaustauschverhältnifl zueinander angeordnet· Dieses leitende Wä'rmeaustauschverhaltnis wird vorzugsweise dadurch erreicht, daß ein wärmeleitendes Element, beispielsweise ein Metalleiter eingefügt wird, der wirksam Wärme von dem brennenden Brennelement auf das aerosolerzeugende Element überträgt oder leitet.

Dieses wärmeleitende Element hat vorzugsweise um wenigstens einen Abschnitt der Umfangsflachen Kontakt zum Brennelement und zum aerosolerzeugenden Element, und es kann das Behältnis für die aerosolbildenden Stoffe bilden. Vorzugsweise ist daa wärmeleitende Element gegenüber dem Anzündeende des Artikels ausgespart, vorteilhaft um wenigstens etwa droi Millimeter oder mehr, besser noch um wenigstens fünf Millimeter oder mehr, um eine Interferenz zwischen dem Anzünden und dem Brennen des Brennelemente s zu vermeiden und um zv verhindern, daß das wärmeleitende Element vorsteht, nachdem das Brennelement verbraucht ist·

Außerdem ist wenigstens ein Teil des Brennelementes vorteilhaft mit einem isolierenden Element versehen, beispielsweise einer Hülle aus isolierenden Fasern, wobei die Hülle vorzugsweise elastisch und wenigstens 0,5 mm stark ist, wodurch sich der Radialwärmeverlust verringert und die Beibehaltung und Lenkung der Wärme aus dem Brennelement zum aerosolerzeugenden Element unterstützt wird und außerdem die Neigung des Brennelementes zur Flammenbildung verringert werden kann· Das isolierende Element umwickelt außerdem vorteilhaft und vorzugsweise wenigstens einen Teil des aerosolerzeugenden Elementes und trägt damit dazu bei, das Gefühl einer herkömmlichen Zigarette zu simulieren.

Raucherartikel des hier beschriebenen Typs sind besonders vorteilhaft, weil sich der heiße, brennende Feuerkegel immer dicht am aerosolerzeugenden Element befindet, was die Wärmeübertragung auf dieses und damit die Erzeugung von Aerosol maximiert, besonders bei AusfUhrungsbeispielen, die mit einem wärmeleitenden und/oder isolierenden Element versehen sind. Außerdem ist die aerosolbildende Substanz, da sie physich vom Brennelement getrennt ist, wesentlich niedrigeren Temperaturen ausgesetzt, als die im brennenden Feuerkegel vorhanden sind, wodurch die Möglichkeit des Wärmeabbaus des Aerosolbildners auf ein Minimum reduziert wird.

Der Raucherartikel der vorliegenden Erfindung ist normalerweise mit einem Mundstück versehen, zu dem ein Element, beispielsweise ein Lüngskanal, gehört, welches das durch das aerosolerzeugende Element produzierte Aerosol dem Benutzer zuführt. Vorteilhaft hat der zigarettenariige Raucherartikel dieselben Gesamtabmessungen wie eine herkömmliche Zigarette, und folglich erstrecken sich das Mundstück und das Ae ro sol zuführe lenient etwa über die Hälfte oder mehr der Länge des Artikels. Als Alternative dazu können das Brennelement und das aerosolerzeugende Element ohne ein eingebautes Mundstück oder Aerosolzuführe!ement hergestellt werden, um als gesonderte Hüloe mit einem wegwerfbaren oder wiederverwendbaren Mundstück, z. B. einer Zigarettenspitze, verwendet zu werden.

Der Raucherartikel der vorliegenden Erfindung kann auch eine Tabakfüllung einschließen, die dazu dient, dem Aerosol Tabakaroma hinzuzufügen. Vorteilhaft kann der Tabak am Mundstück oder um den Umfang des aerosolerzeugenden Elementes angeordnet werden und/oder es kann mit dem Trägermittel für die aerosolbildende Substanz vermischt werden. Andere Substanzen, beispielsweise Aromastoffe, können auf ähnliche

Weise In daß aerosolerzeugende Element einbezogen werden· Bei einigen AuBführungsbeispiolformen kann eine Tabakmenge ala Trägermittel für die aerosolbildende Substanz verwendet werden· Tabak oder ein Tabakauszugaromastoff können alternativ dazu oder zusätzlich in das Brennelement einbezogen werden, um zusätzliches Tabakaroma zu vermitteln.

Bevorzugte Ausführungsformen dieser Erfindung können wenigstens 0,6 mg Aerosol, gemessen als NaßpartikulatgesaratbvlYstanz (WTPM), in den ersten drei Zügen beim Rauchen unter FTC-Rauohbedingungen ergeben, was einem Zugvoluraen von 35 ml von zwei Sekunden Dauer, die durch den Raucher durch 58 s Schmauchen getrennt sind, entspricht« Besser noch, können die Ausführungsformen der Erfindung 1,5 mg oder mehr Aerosol in den ersten drei Zügen abgeben« Günstigstenfalls können Ausführungsformen der Erfindung drei mg oder mehr Aerosol in den ersten drei Zügen beim Rauchen unter FTC-Rauchbedingungen abgeben. Außerdem bringen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung durchschnittlich wenigstens etwa 0,8 mg WTPM je Zug bei wenigstens etwa sechs Zügen, vorzugsweise wenigstens etwa 10 Zügen, unter FTO-Rauchbedingungen»

Neben den oben genannten Möglichkelten sind die bevorzugten Raucherartikel der vorliegenden Erfindung ,in der Lage, ein Aerosol zu schaffen, das chemisch einfach ist, im wesentlichen aus Luft, Kohlenstoffoxiden, Wasser, Aerosolbildner einschließlich gewünschter Aromastoffe oder anderer flüchtiger Substanzen und aus Spurmengen anderer Stoffe besteht. Dieses Aerosol hat keine signifikante mutagene Aktivität, gemessen nach dem Arnes-Test. Außerdem können die bevorzugten Artikel faktisch aschefrei gemacht werden, so daß der

Benutzer während der Nutzung nicht die Asche zu entfernen braucht«

Bevorzugte Raucherartikel nach dieser Erfindung können dem Benutzer die Empfindungen des Zigarettenrauchens ohne die Notwendigkeit, Tabak zu verbrennen, vermitteln·

In der vorliegenden Verwendung und nur für die Zwecke dieser Anmeldung ist der Begriff "Aerosol" so definiert, daß er Dämpfe, Gase, Teilchen und ähnliches, sowohl sichtbar als auch unsichtbar, und insbesondere die vom Benutzer als "rauchartig" wahrgenommenen Kmpojinenten einschließt, welche durch die Wirkung der Wärme vom brennenden Brennelement auf die Substanzen erzeugt werden, die im aerosolerzeugenden Element oder an anderer Stelle im Raucherartikel enthalten sind. Nach dieser Definition schließt der Begriff "Aerosol" flüchtige Aromastoffe und/oder pharmakologisch oder physiologisch aktive Bestandteile ein, ungeachtet der Tatsache, ob sie ein sichtbares Aerosol erzeugen.

In der vorliegenden Verwendung ist die Phrase "leitendes Wärme'austauschverhältnis" definiert als di~ physikalische Anordnung von aerosolerzeugendem Element und Brennelement, durch welche Wärme durch die Leitung vom brennenden Brennelement auf das aerosolerzeugende Element über im wesentlichen die Brenndauer des Brennelementes übertragen vird« Leitende Wärmeaustauachverhältnisse können dadurch erreicht werden, daß das aerosolerzeugende Element in Kontakt mit dem Brennelement und damit in unmittelbarer Nähe zum brennenden Abschnitt des Brennelementes angeordnet wird, und/ oder daß ein leitendes Element eingesetzt wird, um Wärme vom brennenden Brennelement auf das aerosolerzeugende EIe-

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ment zu übertragen. Vorzugsweise werden beide Methoden zur Schaffung einer leitenden Wärmeübertragung angewendet.

In der vorliegenden Verwendung bedeutet der Begxiff "kohlenstoffhaltig" vorwiegend aus Kohlenstoff bestehend.

In der vorliegenden Verwendung bezieht sich der Begriff "isolierendes Element" auf alle Stoffe, die vorwiegend ale V/firraeisolatoren dienen, wenn sie in Raucherartikeln nach der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden. Vorzugsweise brennen diese Stoffe während der Nutzung nicht, aber sie können auoh langsam brennende Kohlenstoffe und ähnliche Materialien sowie Stoffe einschließen, die während der Nutzung schmelzen, beispielsweise Niedrigtemperaturarten von Glasfasern· Geeignete Isolationsstoffe haben eine Wärmeleitfähigkeit in g-cal(s) (cm )( G/cm) von weniger als etwa 0,05} vorzugsweise von weniger als etwa 0,02; bestenfalls von weniger als elwa 0,005· Siehe Hackh's Chemical Dictionary 34 (Chemisches Wörterbuch), 4· Aufl», 1969, und Lange*s Handbook of Chemistry (Handbuch der Chemie) 10, 272 - 274 (11. Aufl., 1973).

Ausführungsbeispiel

Die bevorzugten Raucherartikel der vorliegenden Erfindung werden detaillierter in den beigefügten Zeichnungen und in der nachstehenden detaillierten Beschreibung der Erfindung beschrieben*

Die Zeichnungen zeigen;

Pig. 1: der Längsschnitt durch einen bevorzugten Raucherartikel mit dem verbesserten Brennelement nach der vorliegenden Erfindung;

Pig. 2 bis 10: den Querschnitt durch ein Brennelement, gesehen vom anzuzündenden Ende mit verschiedenen Durchgangskonfigurationen des Brennelementes;

Pig. 2A: der Längsschnitt nach Pig. 2;

Pig. 11: den Querschnitt durch ein Brennelement, gesehen vom anzuzündenden Ende her, mit einer anderen möglichen Durchgangskonfiguration»

Gemäß Pig. 1 ist ein zigarettenarliger Raucherartikel dargestellt, der vorteilhaft das bevorzugte kohlenstoffhaltige Brennelement 10 der vorliegenden Erfindung nutzt.

Der Umfang 8 des Brennelementes 10 wird von einer elastischen Hülle aus isolierenden Pasern 16, beispielsweise Glasfasern, umschlossen.

Ein Abschnitt des Mundendes des Brennelementes 10 wird durch eine metallische Kapsel 12 überlagert, die ein aerosolerzeugendes Element einschließlich eines Substratmaterials 14 enthält, das eine oder mehrere aerosolbildende Substanzen aufweist, z. B,- polyhydrische Alkohole wie Glyzerin oder Propylenglykol.

Die Kapsel 12 wiri von einer Tabakhülle 18 umschlossen· Am Mundende der Kapsel 12 in der Mitte des geriffelten Rohres si id zwei schlitzartige Durchgänge 20 vorhanden.

Am Mundende der Tabakhülle 18 befindet sich ein Mundstück 22, das aus einem ringförmigen Abschnitt 24 aus Zellulosenaze-

tat und einem Segeent aus gerolltjm, nichtgewebten Polypropylenmull bestellt. Der Raucherartikel oder Abschnitte davon v/erden mit einer oder mehreren Lagen Zigarettenpapier 30; 31; 32} 33; 34; 35; 36 umhüllt.

In Pig. 2 wird eine bevorzugte Durchgangskonfiguration für das Brennelement der vorliegenden Erfindung gezeigte Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Umfang 8 des Brennelemente 8 10 mit vier Sätzen von benachbarten Kanälen 11 versehen, wobei jeder Satz auf dem Umfang 8 angeordnet ist und zum anderen Satz von Kanälen 11 einen Abstand von etwa 90 ° besitzt. Innerhalb der einzelnen Sätze sind benaohbarte Kanäle 11 durch einen schmalen Grat 13 aus Kohlenstoff voneinander getrennt.

Während des Brennens des Brennelementes 10 nach Fig. 2 oder ähnlicher Brennelemente brennt der schmale Grat 13 aus Kohlenstoff allmählich aus bis zu dem Kontaktpunkt mit der leitenden Kapsel 12. Die beiden Kanäle 11 verschmelzen zu einem größeren Kanal. Das resultierende verbrannte Brennelement gemäß Fig. 2 hat somit vier große, im gleichen Abstand angeordnete Kanäle 11, die vom anzuzündenden Ende bis zum Punkt der Einführung in die Kapsel 12 verlaufen.

Brennelemente dieses Typs ermöglichen eine stärkere Luftverdünnung des dem Benutzer zugeführten Aerosols, wodurch die effektive Menge des abgegebenen Kohlenmonoxids verringert wird. Brennelemente dieses Typs übertragen außerdem die Wärme sehr schnell auf das aerosolerzeugende Element, wodurch eine große frühzeitige Aerosolabgabe unterstützt wird.

Bei der AusfUhriuigsform nach Pig. 3 ist das Brennelement 10 mit vier Sätzen von benachbarten Kanälen 11 versehen, die jeweils auf dem Umfang 8 angeordnet sind, wobei zwei Sätze dicht beieinander angeordnet sind, und zwei Sätze jeweils etwa 120° von einem größeren Grat 15 aus Kohlenstoff entfernt sind, der die beiden nebeneinanderliegenden Sätze trennt."

Bei den beiden nebeneinanderliegenden Sätzen von Kanälen 11 beginnt der große Grat 15, welcher die beiden Sätze trennt, langsam auszubrennen, d* h., erst nachdem einige Züge gemacht wurden. Dagegen brennt innerhalb der einzelnen Sätze der schmale Grat 13 aus Kohlenstoff, der die benachbarten Kanäle 11 trennt, schnell aus, so daß die beiden Kanäle 11 zu einem größeren Kanal 'verschmelzen. Wie bei dem in Pig. 2 beschriebenen Ausführungsbeispiel brennen die Grate im allgemeinen nur bis zum Kontaktpunkt mit der Kapsel 12 weg.

Bei der Ausführungsform nach Pig. 4 ist das Brennelement 10

drei Sätzen von benachbarten Kanälen 11 versehen, die jeweils auf dem Umfang 8 angeordnet sind und einen Abstand von 120° haben. Innerhalb des einzelnen Satzes sind die benachbarten Kanäle 11 durch einen schmalen Grat 13 aus Kohlenstoff voneinander getrennt, so daß während des Brennens des Brennelementes 10 die beiden Kanäle 11 zu einem größeren Kanal verschmelzen, bis zum Kontaktpunkt mit der Kapsel 12. Das resultierende brennende Brennelement hat drei im gleichen Abstand angeordnete große Kanäle, die vom anzuzündenden Ende zum exponierten Abschnitt des nichtanzuzündenden Endes verlaufen.

Das Brennelement nach Pig. 4 vveiat auch einen mittleren Durchgang 9 in der Porm einea Kreuzes auf, der vom anzuzündenden Ende bis zum nichtanzuzündenden Ende des Brennelementes 10 verläuft. Brennelemente m.it dieser Durchgangskonfiguration lassen sich sehr schnell anzünden und ergeben niedrige CO-Werte.

Wie in den Pig. 2 bis 4 gezeigt wird, können die Ausführung sformen mit offenem Kanal 11 unterschiedlich in Größe, Anzahl und Anordnung auf dem Umfang 8 des Brennelementes 10 sein. Im allgemeinen liegt die Tiefe solcher Kanäle 11 zwischen etwa 0,13 mm und etwa 2,5 mm vorzugsweise zwischen etwa 0,25 nun und etwa 1,3 nun und am besten zwischen etwa 0,62 mm und etwa 0,88 mm.

Die Breite der einzelnen Kanäle kann zwischen etwa 0,13 mm und etwa 1,3 mm, vorzugsweise zwischen etwa 0,25 mm und etwa 0,64 mm und am besten zwischen etwa 0,35 ram und etwa 0,50 mm betragen.

Der Raum, der benachbarte Kanäle trennt, kann zwischen etwa 0,3 nun und etwa 1,0 mm, vorzugsweise zwischen etwa 0,38 mm und etwa 0,76 mm und am besten zwischen etv/a 0,51 mm und etwa 0,64 mm betragen. Wenn zwei Sätze von benachbarten Kanälen dicht nebeneinanderliegen, z. B. gemäß Pig. 3, beträgt die Grüße des großen Grates 15 im allgemeinen etwa das Doppelte der Größe des Grates 13, der zwei benachbarte Kanäle 11 trennt.

Bei der Ausführungsfomi nach Pig. 5 ist das Brennelement mit einer Reiho von zehn im gleichen Abstand angeordneten Kanälen 11 versehen, die alle auf dem Umfang 8 angeordnet

sind. Während des Brennens dieses Brennelementes 10 brennt der Grat, der die einzelnen Kanäle 11 trennt, mit Ausnahme des in die Kapsel eingeführten Abschnitts, allmählich weg, wodurch ein erhöhter Luftstrom und eine entsprechende Luftverdünnung des Aerosolströmeβ ermöglicht wird«

Die anderen Arten von bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden in den Pig. 6 bis 10 veranschaulicht. Diese Brennelemente 10 sind mit wenigstens zwei längs verlaufenden Löchern oder Kanälen 11 in der Nähe des Umfangs 8 des Brennelementes 10 versehen. Bei den bevorzugten Ausführungsformen dieser Art ist das Brennelement auch mit wenigstens einem in der Mitte angeordneten, längs verlaufenden Durchgang 7 versehen. Bei diesen Brennelementen 10 brennen die Löcher bzw. Kanäle 11 vorzugswd.se aus, um während des Brennens des Brennelementes 10 offene Kanäle zu bilden, zumindest am anzuzündenden Ende. Dieses Ausbrennmerkmal wird sowohl durch die Größe, d. h., den Durchmesser als auch die Nähe der Löcher bzw. Kanäle 11 aum Umfang 8 des Brennelementes 10 bestimmt.

Der Durchmesser dieser Löcher kann zwischen etwa 0,38 mm und etwa 1,14 mm, vorzugsweise zwischen etwa 0,51 mm und etwa 1,0 mm und am besten zwischen etwa 0,64 mm und etwa 0,99 mm betragen.

Im allgemeinen wurde festgestellt, daß eine Dicke des äußeren Steges von weniger als etwa 0,62 mm, vorzugsweise von weniger als etwa 0,38 mm, besser noch von weniger alβ etwa 0,25 mm und günstigstenfalls von weniger als etwa 0,15 mm die gewünschten Ausbrenncharakteristika und niedrigen CO-Werte ergibt.

Bei der Ausführungsform nach Pig. 6 ist das Brennelement 10 mit drei Sätzen von benachbarten, längs verlaufenden Löchern bzw. Kanälen 11 versehen, wobei Jeder Satz nahe des Unifangs 8 angeordnet ist und einen Abstand von etwa 120 ° zu den anderen Sätzen aufweißt. Innerhalb der einzelnen Sätze sinddie benachbarten Längslöcher bzw. Kanäle 11 durch einei geringen Grat 13 aus Kohlenstoff voneinander getrennt, der während des Brennens des Brennelementes 10 ausbrennt, wodurch die benachbarten Löcher bzw. Kanäle 11 verschmelzen können. Außerdem ist der äußere Steg 17 des Brennelementes 10 so dünn, daß die Kanäle 11 auch schnell durch den Umfang 8 des Brennelementes 10 ausbrennen, wodurch große offene .Kanäle entstehen. Brennelemente mit diesem Typ von Umfangs-Durchgangskonfiguration lassen sich ebenfalls schnell anzünden und bringen niedrige CO-Werte.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 7 ist das Brennelement 10 mit vier längs verlaufenden Löchern oder Kanälen 11 versehen, die jeweils dicht am Umfang 8 angeordnet und um 90° voneinander getrennt sind. Das Brenniement 10 ist auch mit einem zentral angeordneten Durchgang 7 versehen. Bei der am meisten bevorzugten Ausführungsform von Brennelementen 10 dieser Art ist die Länge des Grates 13 zwischen den Umfangslöchern bzw. Kanälen 11 und dem Mittelloch bzw. Durchgang 7 und die Lange des Steges 17 des Brennstoffs zwischen den Kanälen 11 bis zum Umfang 8 des Brennelementes 10 etwa gleich.

Während des Brennens dieses Brennelementes 10 brennt der äußere Steg 17 schnell weg, wodurch vier offene Kanäle bleiben, die längs des Querschnitt*? des Brennelementes 10 bis zum Kontaktpunkt mit der Kapsel 12. d. h., über die "nichtein-

gefügte" Länge des Brennelementes 10 verlaufen.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 8 iat das Brennelement

10 mit zv/ei Sätzen von benachbarten Kanälen 11 versehen, wobei die einzelnen Sätze von Kanälen 11 in der Nähe des Umfangs 8 angeordnet sind und einen Abstand von 180° haben. Innerhalb der einzelnen Sätze von Kanälen 11 sind die Längslöcher durch einen schmalen Grat 13 aus Kohlenetoff voneinander getrennt, so daß die benachbarten Löcher bzw. Kanäle

11 während des Brennens des Brennelementes 10 miteinander verschmelzen* Außerdem sinddie Löcher vom Umfang 8 des Brennelementes 10 durch einen Steg 17 aus Kohlenstoff getrennt, so daß die Kanäle 11 schnell durch den äußeren Steg 17 zum Umfang 8 ausbrennen, um einen einzigen großen Kanal zu bilden. Brennelemente mit dieser Konfiguration des Umfangsdurchgangs lassen sich leicht anzünden und bringen niedrige CO-Werte.

Die Ausführungsform nach Pig. 9 stellt die gegenwärtig am meisten bevorzugte Konfiguration des Umfangsdurchgangs nach d,er vorliegenden Erfindung dar· Wie gezeigt wird, ist bei dieser Ausführungsform das Brennelement 10 mit sieben großen Mittellöchern bzw. Durchgängen 7 versehen, die in der dargestellten Weise angeordnet sind, d. h., als ein Mittelloch und sechs im Sechseck konzentrisch dazu angeordneten Mittellöchern, Das Brennelement 10 ist außerdem mit sechs kleineren, längs verlaufenden Umfangalöehern bzw. Kanälen 11 versehen, die jeweils mittig zwischen dem Umfang 8 des Brennelementes 10 und jedem der sechs äußeren Mittellocher bzw. Kanäle 11 angeordnet sind.

Während des Brennens dieses Brennelementes brennt der Raum zwischen den kleinen Umfangolb'öchern bzw. Kanälen 11 und dem Umfang 8 des Brennelementes 10 langsam weg, so daß schließlich sechs Kanäle gebildet werden, die über die nichtdargestellte Länge ate Brennelementes 10 verlaufen. Außerdem brennt der Kohlenstoff zwischen den sieben Mittellöchern bzw. Durchgängen 7 schnell weg, woduroh ein großes Mittelloch entsteht. Brennelemente mit dieser Konfiguration des Durchgangs laesen sich leicht anzünden und erbringen niedrigere CO«-Werte ala ähnliche Brennelemente ohne Uirtfangsl ocher.

Bei der Ausführungsfcxm nach !"ig. 10 ist das Brennelement mit zwölf längs verlaufenden Umfangsiöehern bzw. Kanälen 11 versehen, die jeweils in der Hälfte des Abstandes zwischen dem Umfang 8 des Brennelementes 10 und der Außenkante von drei im Dreieck angeordneten Mittellöchern bzw. Kanälen 7 voneinander angeordnet sind.

Während des Brennens dieses Brennelementes 10 brennt der Steg 17 zwischen den äußeren Löohern bzw. Kanälen 11 und dem Umfang 8 des Brennelementes 10 langsam weg, wodurch schließlich zwölf Kanäle entstehen, die über die nichtdargestellte Länge des Brennelementes 10 verlaufer. Außerdem brennt der Grat aus Kohlenstoff zwischen den Mittellöchern bzw. Durchgängen 7 sohneil aus, wodurch eine große Mitteldurchführung entsteht. Brennelemente mit dieser Durchgangskonfiguration lassen sich ebenfalls leicht anzünden und ergeben niedrigere CO-Werte als ähnliche Brennelemente ohne Umfangsdurchgänge·

Nach Hg. 11 wird eine andere Durchgangskonfiguration für Brennelemente 10 gezeigt, die bei den Raucherartikeln nach

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Fig. 1 von Nutzen Bind. Wie dargestellt, ist das Brennelement 10 mit drei schmalen Durchgängen 7 und drei im gleichen Abstand auf dem Umfang 8 angeordneten Kanälen 11 versehen« Brennelemente dieses Typs lassen sich leicht anzünden und geben ein gutes Aerosol bei niedrigen CO-Werten.

Nach dem Anzünden brennt das Brennelement und erzeugt Wanne, die dazu genutzt wird, die aerosolbildende Substanz oder Substanzen im aerosolerzeugenden Element zu verflüchtigen» Da das bevorzugte Brennelement verhältnismäßig kurz ist, befindet sich der heiße, brennende Feuerkegel immer dicht am aerosolerzeugenden Element« Diese Nähe des brennenden Feuerkegels trägt, verbunden mit der Vielzahl von Umfangsdurchgängen in dem Brennelement, welche die Brennrate erhöhen, dazu bei, Wärme vom brennenden Brennelement auf das aerosolerzeugende Element zu übertragen.

Die Wärmeübertragung auf das aerosolerzeugende Element überträgt genügend Wärme, um Aerosol zu erzeugen, ohne die Aerosolbildner abzuwerten«

Die Wärmeübertragung kann durch die Verwendung eines wärmeleitenden Elementes unterstützt werden, beispielsweise einer Metallfolie oder eines metallischen Gehäuses für das aerosolerzeugende Element, welches das Brennelement und das aerosolerzeugende Element miteinander verbindet oder in Kontakt bringt. Vorzugsweise ist dieses Element ausgespart, d. h., gegenüber dem anzuzündenden Ende des Brennelementes um wenigstens etwa drei Millimeter, vorzugsweise um wenigstens etwa fünf Millimeter oder mehr getrennt, um

eine Beeinträchtigung des Anzündens und dea Brennens des Brennelementes und ein mögliches Vorstehen nach dem Verbrauch des Brennelementes zu vermeiden.

Die Wärmeübertragung kann auoh durch die Verwendung eines isolierenden Elementes als äußere Umhüllung über wenigstens einem Abschnitt des Brennelementes und vorteilhaft über wenigstens einem Teil des aerosolerzeugenden Elementes unterstützt werden. Ein solches Isolierendes Element unterstützt eine gute Aerosolerzeugung dadurch, daß der größte Teil der durch das brennende Brennelement erzeugten Wärme gehalten und auf das aerosolerzeugende Element gelenkt wird.

Da die aerosolbildende Substanz bei den bevorzugten Ausführungsbeispielen physisch vom Brennelement getrennt ist und da die Anzahl, Anordnung oder Konfiguration der Durchgänge oder deren Kombination im Brennelement die kontrollierte Wärmeübertragung vom brennenden Brennelement auf das aerosolerzeugende Element ermöglicht, wird die aerosolbildende Substanz wesentlich niedrigeren Temperaturen ausgesetzt, als sie durch den brennenden Brennstoff erzeugt werden, wodurch die Möglichkeit des Wärmeabbaus auf ein Minimum reduziert wird. Das führt auch zur Aerosolerzeugung fast ausschließlich während der Züge, während in der Schmauchphase nur wenig oder kein Aerosol erzeugt wird· Außerdem schaltet die Verwendung eines kohlenstoffhaltigen Brennelementes das Vorhandensein wesentlicher Pyrolyse- oder unvollständiger Verbrennungaprodukte und das Vorhandensein eines beachtlichen .Nebenstromaerosols aus»

Auf Grund der geringen Größe und der Brenncharakteristika

der bevorzugten Brennelemente, die bei der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden, beginnt das Brennelement in der Hegel Innerhalb weniger Züge über im wesentlichen seiner geaamten exponierten Länge zu brennen. Auf diese Weise wird der Abschnitt des Brennelementes, der an das aerosolerzeugende Element anschließt, schnell heiß, wodurch sich die Wärmeübertragung auf das aerosolerzeugende Element, insbesondere während der ersten und mittleren Züge, wesentlich erhöht.

Die Wärmeübertragung und damit die Aerosolabgabe werden besonders verstärkt durch das Vorhandensein einer Vielzahl von Durchgängen im Brennelement, welche den schnellen Durchgang von heißen Gasen zum aerosolerzeugenden Element, besonders während der Züge, ermöglichen. Da das bevorzugte Brennelement verhältnismäßig kurz ist, gibt es keinen langen Abschnitt niohtbrennenden Brennstoffs, der als Wärme ableitung dient, wie das bei den früheren Wärmeaerosolartikelii der Pall war.

Bei eben bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung wirken das kurze, kohlenstoffhaltige Brennelement, das wärmeleitende Element, das isolierende Element und die Durchgänge im Brennelement zusammen mit dem Aerosolerzeuger, um einen Raucherartikel zu schaffen, der faktisch bei jedem Zug beachtliche Mengen an Aerosol erzeugen kann. Der kurze Abstand des Feuerkegels zum aerosolerz.eugenden Element nach wenigen Zügen führt, in Verbindung mit dem isolierenden Element, zu einer hohen Wärmeabgabe, sowohl während der Züge als auch während der relativ langen Schmauchperiode zwischen den Zügen.

Im allgemeinen haben die brennbaren Brennelemente, die bei der Ausführung einiger Ausführungsformen der Erfindung eingesetzt werden können, einen Durchmesser, der nicht größer als der einer herkömmlichen Zigaretta iat, d. h. dieser ist kleiner als oder gleich etwa acht Millimeter und im allgemeinen sind sie kürzer als etwa 30 Millimeter. Vorteilhaft ißt das Brennelement etwa 15 mm oder kürzer, besser noch etwa zehn Millimeter oder kürzer· Der Durchmesser des Brennelementes liegt vorteilhaft zwischen etwa zwei und acht Millimetern, vorzugsweise bei etwa vier bis sechs i.Iillimetern.

Alternativ dazu können, wenn das gewünscht wird, bei den hier beschriebenen Brennelementen andere geometrische Querschnittformen eingesetzt werden, beispielsweise quadratische, rechteckige» ovale und ähnliche. In diesen Fällen gelten die oben für den Durchmesser gegebenen Werte für die größte Querschnittdimension, die auf jeden Fall vorzugswoise bei etwa acht Millimetern bleiben sollte. Die maximale Querschnittflache am anzuzündenden Ende jedes hier beschriebenen Brennelementes würde daher etwa 64 mm'¹ betragen.

Die Dichte der hier eingesetzten Brennelemente beträgt im allgemeinen etwa 0,7 g/cnr bis stwa 1,5 g/cm . Vorzugsweise liegt die Dichte über 0,7 g/cm , besser noch über etwa 0,85 g/cm³.

Das für die Herstellung des Brennelementes bevorzugt eingesetzte Material ist Kohlenstoff. Vorzugsweise beträgt der

Kohlanbtoffgehalt dieser Brennelemente wenigstens 60 bis 70 %t besser noch etwa 80 % oder mehr auf Gewichtsgrundlage» Bevorzugt werden Brennelemente mit hoh'~n Kohlenstoffgehalt, da sie nur mimimale Mengen an Pyrolyse- und unvollständigen Verbrennungsprodukten, keinen oder nr.r geringen sichtbaren Nebenstromrauch, mininale Asche erzeugen und eine hohe Wärmekapazität haben. In den Rahmen dieser Erfindung gehören aber auch Brennelemente mit geringem Kohlenstoffgehalt, Beispielsweise können Brennelements mit etwa !50 bis 60 Gew#-% Kohlenstoff eingesetzt werden, besonders, wenn eine geringe Menge Tabak, Tabakextrakt oder eines nichtbrennenden inerten Rillstoffs vorhanden ist«

Eingesetzt werden können auch, jedoch nicht bevorzugt, andere Brennstoffe, beispielsweise gepreßter oder extruierter Tabak, rekonstituierter Tabak, Tabakeubstitute und ähnliche Stoffe, vorausgesetzt, daß sie genügend Wärme erzeugen und dem aerosolerzeugenden Element zuführen, um d^J.e gewünschte Aerosolmenge aus dem aeroeolbildenden Material zu erzeugen, wie das oben ausgeführt wurde. Die Dichte des verwendeten Brennstoffs sollte vorzugsweise über etwa 0,7 g/cm , besser noch über etwa 0,85 g/cmr liegen, womit diese höher ist als die Dichte, die normalerweise bei herkömmlichen Raucherartikeln bevorzugt werden· Wenn mit solchen anderen Stoffen gearbeitet wird, ist es sehr vorteilhaft, Kohlenstoff in den Brennstoff einzubeziehen, vorzugsweise in Mengen von wenigstens etwa 20 bis 40 Gev/,-%, besser noch von wenigstens etwa 50 Gew.-% und bestenfalls von wenigstens etwa 65 bis 70 Gew.-%, während der Ausgleich durch andere Brennstoff komponenten, einschließlich Bindemittel, Verbrennungsmodifikatoren, Feuchtigkeit usw. gebildet wird.

DIe kohlenstoffhaltigen Stoffe, die in den oder als die bevorzugten Brennelemente eingesetzt werden, können faktisch von allen der zahlreichen Kohlenstoffquellen, die Fachleuten bekannt sind, abgeleitet werden. Vorzugsweise wird das kohlenstoffhaltige Material durch die Pyrolyse oder Verkohlung von zellulos^artigem Material gewonnen, beispielsweise Holz, Baumwolle, Kunstseide, Tabak, Kokosnuß, Papier und ähnlichen, obwohl auch mit kohlenstoffhaltigen Stoffen aus anderen Quellen gearbeitet werden kann·

In den meisten Fällen sollten die kohlenstoffhaltigen Brennelemente durch einen herkömmlichen Zigarettenanzünder anzündbar sein, ohne die Verwendung eines oxydierenden Mittels» Brenneigenschaften dieser Art können im allgemeinen bei zelluloseartigem Material erzielt werden, das bei Temperaturen zwischen etwa 400° C und etwa 1100° C, vorzugsweise zwischen etwa 500° C und etwa S50° G, vorzüglich zwischen diesen Temperaturen, beginnend bei etwa 750° C, in einer inerten Atmosphäre oder unter einem Vakuum pyrolyaiert wurde. Es wird angenommen, daß die Pyrolysezeit nicht kritisch ist, solange die Temperatur in der Mibte der pyrolysisrten Masse den oben genannten Temperaturbereich wenigstens über einige Minuten, bei spiel sv/eise 15 min, erreicht hat. Ea wird angenommen, daß eine langsame Pyrolyse mit allmählich ansteigenden Temperaturen über viele Stunden ein einheitliches Material mit einer hohen Kohlenstoffausbeute ergibt. Vorzugsweise wird das pyrolysierte Material dann abgekühlt auf weniger als 35° C, zu einem feinen Pulver vermählen (Maschengröße etwa minus 200) und in einem inerten Gasstrom bei einer Temperatur bis zu etwa 850° G erhitzt, um möglicherweise noch vorhandene flüchtige Substanzen vor der weiteren Verarbeitung zu entfernen. <

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Ein bevorzugtes kohlenstoffhaltiges Brennelement ist eine gepreßte oder extruiderte Masse aus Kohlenstoff, die aus pulverisiertem Kohlenstoff und einem Bindemittel durch herkömmliche Druckformungs- oder Extrusionsmethoden hergestellt wurde* Ein bevorzugter, nichtaktivierter Kohlenstoff für Brennelemente wird aus pyrolysiertera Papier, beispielsv/eise einem talkfreien Grande Prairie Canadian Kraft-Papier, wie es von der Buckeye Cellulose Corporation of Memphis, TN, erhältlich ist, hergestellt. Ein bevorzugter aktivierter Kohlenstoff für ein solches Brennelement ist PCB-G, ein anderer bevorzugter nichtaktivierter Kohlenstoff ist PXC, beider erhältlich bei der Calgon Carbon Corporation, Pittsburgh, Pa,

Die Bindemittel, die bei der Herstellung eines solchen Brennelementes eingesetzt werden können, sind in Fachkreisen allgemein bekannt. Ein bevorzugtes Bindemittel ist Na-. triumkarboxymethylzellulose (SCMC), die allein eingesetzt werden kann, was bevorzugt wird, oder in Verbindung mit anderen Stoffen, wie Natriumchlorid, Vermikulit, Bentonit, Kalziurakarbonat und ähnlichen. Eine besonders bevorzugte Bindemlttelqualität des Typs SCMC-Bindemittel steht von der Hercules Chemical Co. unter der Bezeichnung 7Hf zur Verfügung« Zu den weiteren geeigneten Bindemitteln gehören Gummis, beispielsweise Guargummi, und andere Zellulosederivate, wie MethylZellulose und KarboxymethylZellulose (CMC).

Gearbeitet werden kann mit einem breiten Bereich von Bindemittelkonzentrationen. Vorzugsweise wird die Menge des Bindemittels begrenzt, um den Anteil des Bindemittels an unerwünschten Verbrennungsprodukten auf ein Minimum zu beschränken. Andererseits sollte genügend Bindemittel einbezogen werden, um das Brennelement während der Herstellung und Nutzung zunammenzuhalten. Die verwendete Menge ist damit von d'r Kohäsivität des Kohlenstoffs im Brennstoff abhängig.

Im allgemeinen kann ein extrudierter kohlenstoffhaltiger Brennstoff hörgestellt werden durch Vermischen von etwa 50 bis 99 Gew.-%, vorzugsweise etwa 80 bis 95 Gew.-% des kohlenstoffhaltigen Materials mit etwa 1 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise etwa 5 bis 20 Gew.-% des Bindemittels, wobei genügend V/asser vorhanden sein muß, um eine Paste mit einer steifen, teigartigen Konsistenz herzustellen. Geringe Mengen, z. B, bis zu etwa 35 Gew»-%, vorzugsweise etwa 1ü bis 20 Gew»-%, an Tabak, Tabakextrakt und ähnlichen können der Paste unter Verwendung von zusätzlichem V/asser, soweit erforderlich, zugesetzt werden, um die steife Teigkonsistenz zu erhalten· Der Teig wird lann unter Verwendung einer Standardkolbenstangpresse in die gewünschte Form extrudiert, wahlweise mit den gewünschten Kanälen und/oder Durchgängen, und getrocknet, vorzugsweise bei etwa 95° C, um den Feuchtigkeitsgehalt auf etwa zwei bis sieben Gew.~% zu senken. Alternativ dazu oder zusätzlich können die Durchgänge oder Kanäle durch herkömmliche Bohr- bzw. Sohneidverfahren hergestellt werden.

Bei bestimmten bevorzugten Ausführungen werden die Brennelemente aus Kohlenstoff und Bindemittel nach der Herstellung in einer inerten Atmosphäre pyrolysiert, beispielsweise zwischen etv/a 750° C und etwa 1150° C, vorzugsweise zwischen etwa 850° G und etwa 950° G, für die Dauer von mehreren Stunden, um das Bindemittel in Kohlenstoff umzuwandeln und damit ein Brennelement zu schaffen» das faktisch zu 100 % aus Kohlenstoff besteht.

Brennelemente, die unter solchen Bedingungen "ausgebacken" werden, haben in der Regel niedrigere CO-Werte als nicht» ausgebackene Brennelemente, können aber andererseits schwe-

rer anzuzünden sein«. Ausgebackene Brennelemente mit den Umfangedurohgangskonfigurationen der vorliegenden Erfindung haben ebenfalls einen niedrigeren Wert der CO-Abgabe, aind aber nicht wahrnehmbar schwerer auzuzünden al ^ die nichtausgebackenen Gegenstücke.

Die Brennelemente der vorliegenden Erfindung können auch einen oder mehrere Zusätze enthalten, um die Brenneigenschaften zu verbessern, beispielsweise bis zu etwa 5 Gew.- %, vorzugsweise etwa 1 bis 2 Gew.-%, Kaliumkarbonat. Verwendet werden können auch Zusätze zur Verbesserung der physikalischen Eigenschaften, beispielsweise Kaoline, Serpentine, Attapulgite und ähnliche Stoffe«

Obwohl in den meisten Fällen unerwünscht, liegen kohlenstoffhaltige Materialien, bei denen die Verwendung eines Oxydationsmittels erforderlich ist, um sie durch einen Zigarettenanzünder anzündbar zu machen, im Rahmen dieser Erfindung. Das betrifft auch kohlenstoffhaltige Stoffe, bei denen ein Glimmverzöögerungsmittel oder ein anderer Typ von Verbr-ennungsmodifikationsmittel verwendet werden muß. Solche Verbrennungsmodifikationsmittel werden in vielen Patenten und Publikationen offengelegt und sind Pachleuten allgemein bekannt.

Bei bestimmten bevorzugten Ausführungsbeispielen sind die kohlenstoffhaltigen Brennelemente im wesentlichen frei von flüchtigen organischen Stoffen. Darunter versteht man,, daß das Brennelement nicht ahaichtlich mit beachtlichen Mengen an flüchtigen organischen Stoffen, beispielsweise flüchtigen aerosolbildenden oder Aromastoffen, welche sich im

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-zubrennenden Brennelement abbauen könnten, imprägniert oder gemischt wird. Kleine Mengen von Stoffen, z. B. Wasser, die natürlicherweise durch den Kohlenstoff im Brennelement adsorbiert werden, können aber darin enthalben sein. Ebenso könne?! geringe Mengen der aerosolbildenden Substanzen aus dem aerosolerzeugenden Element wandern und damit ebenfalls im Brennelement vorhanden sein«

Bei anderen bevorzugten Ausführungsbeispiblen kann das Brennelement Tabak, Tabakextrakte und/oder andere Stoffe enthalten, vorzugsweise um den Aerosol Aroma zu geban. D:.e Mengen dieser Zusätze kennen zwischen etwa 25 Gew.-% und mehr betragen und sind abhängig vom Zusatz, dom Brennelement und den gewünschten Brenneigenschaften. Tabak und/oder Tabakextrakte können den kohlenstoffhaltigen Brennelementen, z.B. mit etwa 10 bis 20 Gew»-%, zugesetzt werden, v/odurch Tabakgeschmacksstoffe in den Hauptstrom und Tabakaroma in den Nebenstrom gelangen, ähnlich einer herkömmlichen Zigarette, ohne die Ames-Testaktivität des Erzeugnisses im allgemeinen zu beeinflussen.

Das aerosolerzeugende Element, das bei der Ausführung dieser Erfindung verwendet wird, ist physisch vom Brennelement getrennt. Unter physisch getrennt versteht man, daß das Substrat, der Behälter odei die Kammer, reiche die aerosolbildenden Stoffe enthalten, nicht mit dem Brennelement gemischt oder ein Teil davon iat. Diese Anordnung trägt dazu bei, den Wärmeabbau der aerosolbildenden Substanz und das Vorhandensein von Nebenstromrauch zu verringern oder auszuschalten. Das aerosolerzeugende Element ist zwar kein

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Teil des Brennelementes, stößt aber vorzugsweise an das Brennelement, ist mit diesem verbunden oder liegt anderwertig an diesem an, so daß das Brennelement und das aerosolerzeugende Element in einem wärmeleitenden Wärmeaustaus chver hai tnis miteinander sind. Vorzugsweise wird das leitende Wärmeaustauschverhältnis durch ein wärmeleitendes ülement, beispielsweise eine Metallfolie, erreicht, die gegenüber dem anzuzündenden Ende des Brennelementes ausgespart ist, welches wirksam die Wärme vom brennenden Brennelement auf das aerosolerzep.gende Elemenx leitet oder überträgt·

Das aerosolerzeugende Element ist vorzugsweise nicht mehr als 15 nun vom anzuzündenden Ende des Brennelementes entfernt· Das Behältnis für das aerosolerzeugende Element kann in der Länge zwischen etwa zwei Millimeter und etwa 60 mm, vorzugsweise zwischen etwa fünf Millimeter und etwa 40 mm und vorzugsweise zwischen etwa 20 mm und 35 mm variieren. Der Durchmesser des Behältnisses ftir das aerosolerzeugende Element kann zwischen etwa zwei Millimeter und etwa acht Millimeter, vorzugsweise zwischen etwq drei und sechs Millimeter betragen» Wie beim Brennelement kann, wenn das gewünscht wird, mit anderen geometrischen Formen gearbeitet werden« Polglich gelten die hier gegebenen Durchmesserwerte für die größte Querschnittsabmessung der gewünschten Form.

Vorzugsweise schließt das aerosolerzeugende Element einen oder mehrere wärmestabile Stoffe ein, die eine oder mehrere aerosolbildende Substanzen tragen. In der vorliegenden Verwendung versteht man unter einem "wärmestabilen" Mate-

rial einen Stoff, der hohen, aber kontrollierten Temperaturen standhalten kann, z. B. zwischen etwa 400° 0 und etwa 600° 0, die nahe des Brennelementes auftreten können, ohne daß sie sich im wesentlichen zersetzen oder brennen. Die Verwendung eines solchen Stoffes trägt nach Ansicht des Anmelders dazu bei, die einfache "Rauchchemie" des Aerosols zu erhalten, wie sie durch das Fehlen einer Arnes-¹ Testaktivität bei den bevorzugten Ausführungsbeispielen zum Ausdruck kommt. Obwohl diese Varianten nicht bevorzugt werden, können auch andere aerosolerzeugende Elemente, beispielsweise 'värnespaltbare Mikrokapseln, oder feste aerosolbildende Subatanzen im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden, vorausgesetzt, daß sie genügend aerosolbildende Dämpfe bilden können, um dem Tabakrauch in zufriedenstellender Weise nahezukommen.

Wärmestabile Stoffe, die als Trägermittel oder Substrat für die aerosolbildende Substanz verwendet werden können, sind Fachleuten allgemein bekannt« Geeignete Trägermittel sollten porös und müssen in der Lage sein, eine aerosolbildende Verbindung zu halten und nach Erhitzen durch den Brennstoff einen potentiellen aerosolbildenden Dampf freizusetzen. Zu den geeigneten wärmestabilen Stoffen gehören adsorbierende Kohlenstoffe, beispielsweise poröee Kohlenstoffe, Graphit, aktivierte oder niohtaktivierte Kohlenstoffe und ähnliche, wie PC-25 und PG-60, die von der Union Garbide Corp., Danburry, CT, erhältlich dind sowie SGL-Kohlenstoff, erhältlich von der Calgon. Zu den anderen geeigneten Stoffen gehören anorganische Feststoffe, wie ke-

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ramische Stoffe, Glas, Aluminiumoxid, Vermikulit, Tone wie Bentonit, Mischungen dieser Stoffe und ähnliches· Bevorzugt werden Kohlenstoff- und Aluminiumoxidaubstrate.

Ein besonders brauchbares Aluminiumoxidsubstrat ist Aluminiumoxid mit hoher wirksamer Oberfläche (etwa 280 m /g), beispielsweise die bei der Davison Chemical Division of W. R. Grace & Co. unter der Bezeichnung SMR-14-1896 erhältliche Güte. Dieses Aluminiumoxid (Siebgröße"14 bis +20, US-Wert), wird behandelt, um es für die Verwendung in Artikeln der vorliegenden Erfindung geeignet zu machen durch Sintern für die Dauer von etwa einer Stunde bei erhöhter Temperatur, z» B. über 1000° C, vorzugsweise zwischen etwq 1400° C und 1550° C, gefolgt von entsprechenden Wasch- und Tro cknung svo rgänge η·

Es wurde festgestellt, daß geeignete Partikulatsubstrate auch aus Kohlenstoff, Tabak oder Mischungen von Kohlenstoff und Tabak hergestellt werden können, die in einem Einschrittverfahren mit einer Maschine, die von der Fuji Paudal KK aus Japan hergestellt und unter dem Markenzeichen "Marumerizör" verkauft wird, zu verdichteten Teilchen verändert werden« Diese Apparatur wird in der US-PS-Wiederveröffentlichung N2 27 214 beschrieben.

Die nicht aus Tabak bestehende, nichtwässrige aerosolbildende Substanz oder Substanzen, die in den Artikeln der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden, müssen bei den Temperaturen, die ir. dem aerosolerzeugenden Element nach Erhitzen durch das brennende Brennelement vorhanden sind, ein

Aerosol bilden können. Diese Substanzen setzen sich vorzugsweise zusammen aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff, aber sie können auch andere Stoffe einschließen· Diese Substanzen können in fester, halbfester oder flüssiger Form sein. Der Siede- od»r Sublimationspunkt dieser Substanz und/oder Mischung von Substanzen kann bis zu etwa 500° C betragen. Zu den Substanzen mit diesen Oharakteristika gehören polyhydrische Alkohole, wie Glyzerin, Triethylenglykol und Propylenglykol sowie aliphatische Ester von Mono-, Dioder polykarbonsäuren, beispielsweise Methylstearat, Dodekandioat, Dimethyltetradodekandioat und andere.

Die bevorzugten aerosolbildenden Substanzen sind polyhydrische Alkohole oder Gemische von polyhydrisehen Alkoholen. Besonders bevorzugte Aerosolbildner werden aus Glyzerin, Triethylenglykol und Propylenglykol ausgewählt.

Wenn ein Substratmaterial als Trägermittel eingesetzt wird, kann die aerosolbildende Substanz auf oder in dem Substrat in einer ausreichenden Konzentration dispergiert sein, um das Material zu durchdringen oder zu überziehen, wozu ein bekanntes Verfahren angewendet werden kann. Beispielsweise kann die aerosolbildende Substanz unverdünnt oder in einer verdünnten Lösung durch Tauchen, Sprühen, Dampfauftrag oder ähnliohe Methoden aufgebracht werden. Feste aerosolbildende Komponenten können mit dem Substratmaterial vermischt und gleiohmäßig in diesem verteilt werden, bevor das eigentliche Substrat gebildet wird.

Zwar wird der Anteil der aerosolbildenden Substanz von einem Trägermittel zum anderen und zwischen den einzelnen aerosolbildenden Substanzen unterschiedlich sein. Die Menge der

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nlcht aus Tabak bestehenden, nichtwossrigen, aerosolbildenden Substanzen aber kann im allgemeinen zwischen etwa 20 mg und etwa 140 mg und vorzugsweise zwischen etwa 40 mg und etwa 110 mg liegen. So viel wie möglich sollte vom Aero· aolbildner, der im Substrat enthalten ipt, als WTPM an den Benutzer übertragen v/erden. Vorzugsweise werden mehr als etwa 2 Gow.-%, besser noch mehr als etwa 15 Gew. ~% und günstigstenfalls mehr als etwa 20 Gew.-% des vom Substrat getragenen Aerosol' i.ldners als WTPM auf den Benutzer abgegeben«

Zum aerosolerzeugenden Element können auch mehrere oder ein flüchtiger Geschmacksstoff, wie Menthol, Vanillin, künstlicher Kaffee, Tabakextrakte, Nikotin, Koffein, Alkohole und andere Stoffe gehören, die dem Aerosol Aroma verleihen» Es kann auch andere wünschenswerte flüchtige feste oder flüssige Stoffe enthalten. Alternativ können dazu diese wahlweisen Mittel zwischen dem aerosolerzeugenden Element und dem Mundende, beispielsweise in einem gesonderten Substrat oder einer Kammer, angeordnet werden oder als Schicht in dem Durchgang aufgebracht werden, der zum Mundende führt oder in der wahlweise vorhandenen Tabakfüllung.

Ein besonders bevorzugtes aerosolerzeugendes Element besteht aus dem oben genannten Aluminiumoxidsubstrat, welches Tabakextrakt, Tabakgeschmacksmodifikatoren, beispielsweise Levulinsäure oder Glukosepentaazetat, einen oder mehrere Geschmacksstoffe und ein aerosolerzeugendes Mittel, beispielsweise Glyzerin, enthält.

Unterhalb des Brennelementes und der nichtwässrigen, nicht aus Tabak bestehenden, aerosolbildenden Substanzen kann eine Tabakfüllung angeordnet werden. In diesen fällen werden heiße Dämpfe durch den Tabak gespült, um die flüchtigen Substanzen aus dem Tabak zu extrahieren und destillieren, ohne Verbrennung oder nennenswerte Pyrolyse. So erhält der Benutzer ein Aerosol, das den Geschmack und das Aroma natürlichen Tabaks enthält, ohne die zahlidchen Verbrennungsprodukte, die durch eine herkömmliche Zigarette gebildet werden·

Artikel des hier offengelegten Typs können als Drogenzufuhrartikel, für die Zufuhr von flüchtigen, pharmakologisch oder physiologisch aktiven Stoffen wie Ephedrin, Metaproterenol, Terbultalin oder ähnlichen eingesetzt oder für diese Nutzung modifiziert werden.

Das wärmeleitende Element, das vorzugsweise bei der Ausführung der Erfindung eingesetzt wird, 1st im typischen Pail ein Metallrohr oder eine Metallfolie, beispielsweise aus tiefgezogenem Aluminium, wobei die Dicke zwischen weniger als etwa 0,01 mm und etwa 0,1 mm oder mehr variiert. Dicke und/oder Typ des leitenden Materials können variiert werden, beispielsweise Grafoil von der Union Carbide, um tatsächlich jedes gewünschte Maß an Wärmeübertragung zu erreichen.

Wie in den dargestellten Ausführungsbeispiel veranschaulicht, berührt oder überlagert das wärmeleitende Element vorzugsweise den hinteren Abschnitt des Brennelementes und kann

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Teil des Behältnisses sein, welches die aerosolbildende Substanz einschließt. Vorzugsweise erstreckt sich das wärmeleitende Element höchstens über etwa die Hälfte der Länge des Brennelementes» Günstiger ist es, wenn das wärmeleitende Element die hinteren fünf Millimeter, vorzugsweise zwei bis drei Millimeter des Brennelementes überlagert oder berührt, nicht mehr. Bevorzugte ausgesparte Elemente dieses Typs beeinträchtigen die Anzünde« oder Brenncharakteristika des Brennelementes nicht. Diese Elemente tragen dazu bei, das Brennelement auszulöschen, wenn es bis zum Kontaktpunkt mit dem leitenden Element verbraucht ist, da sie als Wärmeableitung dienen. Diese Elemente stehen auch dann nicht vom anzuzündenden Ende des Artikels vor, wenn das Brennelement verbraucht ist.

Di© isolierenden Elemente, die bei der Ausführung der Erfindung angewendet werden, werden vorzugsweise aus einer oder mehreren Schichten eines isolierenden Materials zu einer elastischen Hülle geformt. Vorteilhaft ist diese Hülle wenigstens etwa 0,5 mm stark, vorzugsweise wenigstens etwa einen Millimeter und günstigenfalls ist sie etwa 1,5 bis zwei Millimeter dick. Die Hülle reicht vorzugsweise über mehr als die Hälfte der Länge des Brennelementes. Günstiger noch ist es, wenn diese über im wesentlichen den gesamten äußeren Umfang des Brennelementes laiddie Kapsel für das aerosolerzeugende Elemenc reicht. Wie in der Aueführungsform der Pig. 1 gezeigt wird, können unterschiedliche Materialien eingesetzt werden, ura diese beiden Komponenten des Raucherartikels zu isolieren.

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Isolierende Elemente, die nach der vorliegenden Erfindung eingesetzt v/erden können, bestehen im allgemeinen aus anorganischen oder organischen Pasern, wie die aus Glas, Aluminiumoxid, Siliziumoxid, glasartigen Materialien, Mineralwolle, Kohlenstoffen, Silizium, Bor, organischen Polyme« ren, zelluloseartigen Materialien und ähnlichen hergestellten, einschließlich der Gemisohe dieser Materialien· Verwendet werden können auch nichtfasrige Isoliermaterialien, beispielsweise Silikaaerogel, Perlit, Glas und ähnliche. Bevorzugte isolierende Elemente sind elastisch, um den Eindruck einer herkömmlichen Zigarette simulieren zu helfen. Bevorzugte isolierende Elemente brennen im allgemeinen während der Nutzung nicht. Verwendet können jedoch auoh langsam brennende Stoffe und insbesondere Materialien, die während des Erhitzens schmelzen, beispielsweise Niearigtemperatursorten von Glasfasern. Diese Stoffe dienen vorwiegend als isolierende Hülle, welche einen signifikanten Teil der durch das brennende Brennelement erzeugten Wärme halten und zum aerosolerzeugenden Element lenken. Da die isolierende Hülle im begrenzten Umfang im Anschluß an das brennende Brennelement heiß wird, kann sie ebenfalls Wärme zum aeroaolerzeugenden Element leiten.

Die gegenwärtig bevorzugten isolierenden Fasern sind keramische Fasern, beispielsweise Glasfasern. Nach Möglichkeit werden Glasfasermaterialien bevorzugt, die einen niedrigen Erweichungspunkt haben, z· 3. unter etwa 650° 0,

Verschiedene kommerziell erhältliche anorganische Isolierfasern werden mit einem Bindemittel, z. B. PIfA, hergestellt, welches dazu dient, während der Handhabung die strukturelle

Integrität zu wahren. Diese Bindemittel, die beim Erhitzen ein unangenehmes Aroma ergeben würden, sollten entfernt werden, z. B. durch Erhitzen auf etwa 650° C in Luft für die Dauer von etwa 1;? Minuten, bevor sie in der vorliegenden Anwendung eingesetzt werden· Wenn das gewünscht wird, kann Pektin, bis zu etwa drei Gew.-%, den Pasern zugesetzt werden, um die mechanische Festigkeit der Hülle ohne unangenehme Aromastoffe zu erreichen.

Bei vielen Ausführungsformen der Erfindung v/erden das Brennelement und das aerosolerzeugende Element an einem Mundstück angebracht, obwohl ein Mundstück auch gesondert benutzt werden kann, z. B. in Form einer Zigarettenspitze» Dieses Element des Raucherartikels stellt das Gehäuse dar, welches die verdampfte, aerosolbildende Substanz in den Mund des Benutzers kanalisiert. Auf Grund seiner Länge von etwa 35 bis 50 mm hält ea auch den heißen Feuerkegel von Mund und Fingern des Benutzere fern und bieget genügend Zeit für das heiße Aerosol, sich zu bilden und abzukühlen, bevor es den Benutzer erreicht.

Geeignete Mundstücke sollten inert gegenüber den aerosolbildenden Substanzen sein, sollten einen minimalen Aerosolverlust durch Kondensation oder Filterung aufweisen und sollten der Temperatur an der Grenzfläche mit den anderen Elementen des Artikels standhalten können. Zu don bevorzugten Mundstücken gehört die Zelluloseazetat-Polypropylenmullkombination, die in den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1 gezeigt wird. Dazu gehören auch die Mundstücke, die von Sensabaugh u. a. in der europäischen Patentpublikation Nu 174 645 offengelegt wurden.

Die gesamte Länge des Raucherartikels oder ein beliebiger Abschnitt davon können mit Zigarettenpapier umwickelt sein· Bevorzugte Papiere am Brennelementsnde sollten während des Brennens des Brennelementes nicht offen aufflammen. Außerdem hat das Papier vorzugsweise kontrollierbare Schmaucheigenschaften und erzeugt eine graue, zigarettenartige Asche«

Bei den Ausführungabeispielen, die mit einer isolierenden Hülle arbeiten, bei denen das Papier von dem umhüllten Brennelement wegbronnt, wird eine maximale Wärmeübertragung erreicht, weil der Luftstrom j.um Brennelement nicht eingeschränkt wird« Es können aber auch Papiere verwendet werden, die vollständig oder teilweise intakt bleiben, wenn sio der Wärme vom brennenden Brennelement ausgesetzt sind. Diese Papiere bieten die Möglichkeit, den Luftstrom zum brennenden Brennelement zu beschränken, wodurch die Temperatur kontrolliert wird, bei welcher das Brennelement brennt, und damit die anschließende Wärmeübertragung auf das aerosolerzeugende Element.

Um die Brennrate unddie Temperatur des Brennelementes zu verringern und daduroh ein niedriges CO/COg-Verhältnis aufrechtzuerhalten, kann als überlagernde Schicht ein nichtporöses Papier oder ein Papier mit einer Porösität von Null, das durch Behandlung leicht porös gemacht wird, z. B. nichtbrennbares Glimmerpapier mit einer Vielzahl darin befindlicher Löcher, verwendet werden« Ein solches Papier trägt dazu bei, eine konstantem Wärmezufuhr, besonders bei den mittleren Zügen, d. h., den Zügen 4 bis 6, zu gewährleisten·

964

Um die Aerosolabgabe zu maximieren, die andernfalls durch radiale Luftinfiltration, d. h., von außen durch den Artikel verdünnt würde, kann ein nichtporb'se3 Papier vom aerosolerzeugenden Element bia zum Mundende verwendet werden«

Papiere, wie sie in der Zigaretten- und/oder Papierindustrie bekannt sind, und Gemische solcher Papiere können für verschiedene funktionelle Wirkungen eingesetzt werden. Zu den bevorzugten Papieren, die in den Artikeln der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden, gehören die von RJR Archer's.

Das Aerosol, das durch die bevorzugten Artikel der vorliegenden Erfindung erzeugt wird, ist chemisch einfach, es besteht im wesentlichen aus Luft, Kohlenstoffoxiden, Aerosolbildner, einschließlich der gewünschten Aromastoffe oder anderer gewünschter flüchtiger Substanzen, Wasser und Spurenmengen anderer Stoffe. Der WTPM, der durch die bevorzugten Artikel dieser Erfindung erzeugt wird, hat keine mucagene Aktivität, gemessen nach dem Arnes-Test, d. h., es besteht keine signifikante Dosisreaktionsbeziehung zwischen dem durch die bevorzugten Artikel der vorliegenden Erfindung produzierten WTPM und der Anzahl der Revertanzen, die bei Standard· Testmikroorganismen auftreten, welche diesen Produkten ausgesetzt werden. Nach den Proponenten des Arnes-Tests verweist eine signifikante, dosisabbängige Reaktion auf das Vorhandensein von niutagenen Stoffen in den getesteten Produkten hin. Siehe Arnes u. a., Mut. Res., 31; 347 bis 364 (1975)} Niigo u. a., Mut. Res.. 42; 335 (1977).

Ein weiterer Vorteil der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ist das relative Fehlen von Asche, die während der Nutzung erzeugt wird, im Vergleich zur Asche, von einer herkömmlichen Zigarette. Wenn das bevorzugte Kohlenstoffbrennelement verbrannt wird, wird es im wesentlichen in Kohlenstoffoxide umgewandelt, wobei verhältnismäßig wenig Asche erzeugt wird, und es entfällt damit die Notwendigkeit, die Asche während der Benutzung des Artikels abzustreifen.

Die Brennelemente und die Raucherartikel der vorliegenden Erfindung werden weiter unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele beschrieben, welche das Verständnis der vorliegenden Erfindung unterstützen, die aber nicht als deren Einschränkung zu verstehen sind* Alle angegebenen Prozentzahlen sind, wenn nichts anderes ausgeführt wird, Gewichtsprozente. Alle Temperaturen werden in Grad Celsius £pingedrückt. In allen Beispielen haben die Artikel einen maximalen Durchmesser von etwa sieben bis acht Millimetern, also den Durchmesser einer herkömmlichen Zigarette,

Beispiel 1;

Die Brennelemente der vorliegenden Erfindung, jeweils mit einer Dichte von etwa 0,86 g/cm , wurden aus einem extrudierten Gemisch aus Kohlenstoff, SCMC-Bindemittel und Kali.umkarbonat (K₂C(O folgendermaßen hergestellt:

Der Kohlenstoff wurde durch Karbonisierung einer nichttalkhaltigen Sorte von Grand Prairie Canadian Kraft-Hartholzpapier unter e-'ner Stickstoff decke durch stufenweise Erhö-

hung der Temperaturrate von etwa 10° C/h auf eine abschließende Karbonisierungstemperatur von 750° C hergestellt.

Nach der Abkühlung auf weniger als etwa 35° G unter Stickstoff wurde der Kohlenstoff auf eine Siebgrüße von minus 200 gemahlen· Dann wurde der pulverisierte Kohlenstoff unter Stickstoff auf eine Temperatur von etwa 850° C erhitzt, um die flüchtigen Substanzen zu entfernen.

Nach der Abkühlung auf weniger als etwa 35° 0 untsrr Stickstoff wurde der Kohlenstoff zu einem feinen Pulver vermählen, d. h., ein Pulver mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von etwa 0,1 bis 50 /um.

Dieses feine Pulver wurde mit SGMG-Bindemittel Hercules 7HF (9 Teile Kohlenstoff : 1 Teil Bindemittel), 1 Gew.~% K 'UO„ und genügend V/asser vermischt, um eine steife, teigartige Paste herzustellen»

Aus dieser Paste wurden Brennelemente extrudiert, wie sie im wesentlichen in den Fig* 2 bis 10 dargestellt sind. Die einzelnen Brennelemente wurden dann aus dem Extrudat auf Länge geschnitten und getrocknet. Detaillierte Informationen zu ausgewählten einzelnen Brennelementen werden in den folgenden Beispielen gegeben.

Das in Fig» 9 dargestellte Brennelement wurde im wesentlichen so hergestellt, wie bereits beschrieben wurde. Die sieben großen Mittellöcher bzw. Durchgänge 7 hatten jeweils einen Durchmesser von etwa 0,51)34 mm, und der Durchmesser der sechs Umfiingsiöcher bzw. Kanäle 11 betrug jedesmal etwa

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0,254 mm« Die Stegstärke zwischen den inneren Löchern bzw. Durchgängen 7 betrug etwa 0,2032 mm unddie durchschnittliche äußere Stegstärke, d. h., zwischen Kanal 11 und Umfang 8 betrug etwa 0,4826 mm.

Die am meiste, bevorzugten Brennelemente (10 mm χ 4»48 mm) wurden unter einer Stickstoffatmosphäre bei 900° C nach der Herstellung drei Stunden lang ausgebacken.

Bevorz\igte zigarettenartige Raucherartikel des Typs, wie er im wesentlichen in der Fig. 1 veranschaulicht wird, wurden auf folgende Weise hergestellt:

Die Kapsel 12, die zur Herstellung des Raucherartikels in der Fig. 1 verwendet wurde, wurde aus tiefgezogenem Aluminium hergestellt. Die Kapsel 12 hatte eine durchschnittliche Wanddicke von etwa 0,01 mm und war etwa 30 mm lang bei einem Innendurchmesser von etwa 4»5 mm. Das hintere Ende des Behältnisses war mit Ausnahme von zwei schlitzartigen Öffnungen, Jeweils etwa 0,65 χ 3,45 nim, Abstand etwa 1,11 mm für den Durchgang des Aerosolbildners an den Benutzer verschlossen.

Das Substratmaterial für das aerosolerzeugende Element war AluminiumcEi.d mit einer hohen wirksamen Oberfläche von 280 m / g, mit einer Siebgröße zwischen -14 und +20 (USA). Vor der Verwendung im folgenden Beispiel wurde das Aluminiumoxid etwa eine Stunde lang bei einer Weichtemperatur gesintert, die zwischen etwa 1450° C und 1550° C lag. Nach dem Abkühlen wurde dieses Aluminiumoxid mit Wasser gewaschen und getrocknet.

264

Die3es gesinterte Aluminiumoxid wurde in einem Zweistufenverfahren mit den in der Tabelle I aufgeführten Bestandteilen in den angegebenen Verhältnissen kombiniert:

Tabelle I

Aluminiumoxid 67,7 Gew«~%

Glyzerin 19,0 Gew.~%

Sprühgetrockneter Extrakt 8,5 Gew«-/ß

Aromastoff gemisch 4,2 Gew.-%

Glukooepentaazetat 0,6 Gew»-%

Total 100,0 Gew.-#

Der sprühgetrocknete Extrakt ist der Trockenpulverrückstand aus der Verdampfung einer wässrigen Tabakextraktlösung. Er enthält wasserlösliche Tabakkomponenten, Das Aromastoffgemisch ist ein Gemisch aus Aromaverbindungen, welche den Geschmack von Zigarettenrauch simulieren» Einer der hier verwendeten Geschmacks- und Aromastoffe wurde von Finnenich aus Genf, Schweiz, unter der Bezeichnung T69-22 bezogen»

Beim ,ersten Schritt wurde der sprühgetrocknete Tabakextrakt mit genügend Wasser gemischt, um e.'ne Aufschlämmung zu bilden. Diese Aufschlämmung wurde dann auf das .Aluminiumoxid sub st rat durch Mischen aufgebracht, bis die Aufschlämmung durch das Aluminiumoxid gleichmäßig absorbiert oder adsorbiert war. Dann wurde das behandelte Aluminiumoxid auf einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa einem Gew.-% getrocknet. Beim zweiten Schritt wurde dieses behandelte Aluminiumoxid mit einer Kombination der anderen aufgeführten Bestandteile gemischt, bis die Flüssigkeit durch das Aluminiumoxid gleichmäßig adsorbiert war. Die Kapsel wurde mit et v/a 325 mg; dieses Substratmaterials gefüllt.

Ein Brennelement, das in der oben beschriebenen V/eise hergestellt wurde, wurde in das offene Ende der gefüllten Kapsel bis zu einer Tiefe von etwa drei Millimetern eingeführt« Die Kombination aus Brennelement und Kapael wurde an der Brennelementseite mit einer 10 mm langen Glasfaserhülle mit einem Erweichungspunkt von etwa 650° C, das drei Gew.- % Pektinbindemittel aufwies, zu einem Durchmesser von etwa 7,5 mm umwickelt» Die Glasfaserhülle wurd·=* mit Papier umwickelt.

Ein Tabakstab von 7,5 mm Durchmesser und 28 mm Länge mit einer Hülle aus Ecusta-Papier 646 wurde so modifiziert, daß er einen Längskanal aufweis von etwa 4»5 mm Durchmesser« Die umhüllte Kombination aus Brennelement und Kapsel wurde in den Durchgang im Tabakstab eingeschoben, bis die Glasfaserhülle gegen den Tabak stieß, Die umhüllten Abschnitte wurden durch Papier P850-208, eine Verfahrensversion des Papiers P878-16-2, verbunden·

Ein Mundstück des in der Pig· 1 gezeigten Typs w»?*? durch Kombination von zwei Sektionen hergestellt (1) einem Zelluloseazetathohl zylinder, "IO mm lang/7V5 mm Außendurchmesser/ 4,5 mm Innendurchmesser, der mit Papier 646 umwickelt war; und (2) einer Sektion aus nichtverwebten Polypropylenmull, gerollt zu einem 30 mm langen, 7»5 mm im Durchmesser messenden Zylinder, der mit Papier P850-186-2 umwickelt war; mit einer kombinierenden Umhüllung aus Papier P850-186-2·

Die kombinierte Mundstücksektion wurde mit der umhüllten Brennelement-Kapsel-Sektion durch eine abschließende Hülle aus Papier von der Sorte RJR umschlossen·

Elin Raucherartikel des in der in Pig« 1 gezeigten Art wurde unter Verwendung von Brennelementen den in der Fig. 9 gezeigten Type hergestellt, und diese Artikel wurden auf ihre Abgabe an Kohlenmonoxid getestet, wozu die Artikel FTC-Rauchbedingungen unterzogen und die CO-Erzeugung unter Benutzung eines Nichtdispersions-IR-Analysegerätes gemessen wurden.

Raucherartikel, die auf diese Weise getestet wurden, ergaben im Durchschnitt etwa 13»5 mg GO über zehn Züge und ließen sich leicht anzünden. Die Aerosolabgabe war über der gesamten Zugzählung zufriedenstellend»

Dagegen erbrachte ein Brennelement des in der Pig. 9 gezeigten Typs (10 mm χ 4,5 mm) ohne die sechs Umfangsiocher, bei nur 8f?0° G ausgebacken, beim Einsatz in einem Raucherartikel der Pig. 1 durchschnittlich etwa 13,1 mg GO über 10 Zügen unter FTC-Rauchbedingungen, ließ sich aber nur schwer anzünden»

Beispiel 2:

Die in den Fig. 2 und 3 dargestellten Brennelemente wurden im wesentlichen ebenso wie im Beispiel 1 hergestellt, wurden aber nach der Formung nicht ausgebacken. Die Durchgangskonfigurationen, die gezeigt werden, wurden wie im Beispiel 1 während des Extrudierens der Kohlenstoff-SCMC-Paste ausgebildet.

Brennelemente (10 mm χ 4,5 mm) mit der im wesentlichen in Fig. 2 gezeigten Durchgangskonfiguration hatten folgende Abmessungen: Tiefe des Kanals - etwa 0,762 mm, Breite des

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Kanals - etwa 0,4064 mm; Breite des die Kanäle trennenden Kohlenstoffgrates - etwa 0,5334 mm.

Brennelemente (10 mm χ 4,5 mm) mit der im wesentlichen in Pig· 3 gezeigten Durchgangskonfiguration hatten folgende Abmessungen: Tiefe de3 Kanals - etwa 0,762 mm, Breite des Kanals - etwa 0,4064 mm; Breite des benachbarte Kanäle trennenden Kohlenstoffgrates - etwa 0,5335 mm; Breite des ein Paar von benachbarten Kanälen trennenden Kohlenstoffgratea - etwa 1,0668 mm·

Raucherartikel wurden wie im Beispiel 1 unter Verwendung der in Pig» 2 und/oder 3 gezeigten Brennelemente hergestellt.

Diese Raucherartikel wurden unter mechanischen Rauchbedingungen in Zügen mit einem Volumen von 50 ml und zwei Sekunden Dauer bei einer Zugfrequenz von 33s geraucht. Unter diesen Bedingungen betrug die durchschnittliche Zugzählung bei beiden Brennelementtypen etwa 15· Die Aerosolabgabe, sowohl frühzeitig als auch insgesamt, war bei Artikeln mit den dargestellten Brennelementen gut.

Unter Anwendung von FTC-Rauchbedingungen (Züge zu 35 ml Volumen von zwei Sekunden Dauer bei einer Zugfrequenz von 60 s) wurden Raucherartikel mit diesen Brennelementen auf ihre Abgabe an Kohlenmonoxid nach dem Verfahren aus Beispiel 1 getestet. Bei durchschnittlich etwa 10 Zügen unter FTC-Rauchbedingungen produzierten Raucherartikel, die mit den Brennelementen mit den Umfangsdurchgangskonfigurationen nach Pig· 2 und 3 versehen waren, stwa 8 mg CO.

964

~60~

Beiapiel 31

Der in Pig. 4 dargestellte Typ eines Brennelementes wurde im wesentlichen wie im Beispiel 2 hergestellt, aber nc oh dem .Formen nicht ausgebackuri»

Die gezeigte Durchgangskonfiguration wurde während der Extrusion der Kohlenstoff-SOMC-Paste geformt. Die Atmescungen der Kanäle waren im wesentlichen die, wie sie für das Brennelement nach Fig. 2 im Beispiel 2 angegeben wurden. Die Abmessungen des Mitteldurchgangs betrugen etwa 1,524 mm χ 0,254 mm und 0,762 mm χ 0,254 mm.

Raucherartikel mit diesen Brennelementen (6,5 mm χ 4,5 mm) und der beschriebenen Durchgangakonfiguration wurden unter den in Beispiel 2 beschriebenen Bedingungen auf ihre Aerosolabgabe geprüft. Diese Raucherartikel waren im wesentlichen mit den im Beispiel 1 beschriebenen identisch, nur war die verwendete Aerosolkammer nur 23 mm lang. Die Aerosolabgabe über etwa 14 Zügen (50 ml Volumen) war gut.

Raucherartikel mit Brennelementen mit dieser Durchgangskonfiguration wurden wie im Beispiel 1 auf ihre Abgabe an Kohlenmonoxid geprüft. Über etwa 10 Zügen unter PTC-Rauchbedingungen betrug die GO-Abgabe etwa 10 mg.

Beispiel 4:

Die im Beispiel 1 angewendete Methode wurde im wesentlichen auch für das in ilg. 5 gezeigte Brennelement angewendet, allerdings entfiel das Ausbacken nach der Formung. Die gezeigte Durchgangakonfiguration wurde während der Extrusion

26i 612

der Kohlenstoff-SCuiC-Paste geformt. Die Breite jedes Grates betrug etwa 0,5334 mm, und die Breite jedes Kanals betrug ebenfalls twa 0,5334 mm.

Raucherartikel nach Beispiel 1 mit Brennelementen von 10 mm χ 4,5 mm und diasein Typ von Durchgangskonfiguration wurden wie in den vorangegangenen Beispielen auf ihre Aerosol- und CO-Abgabe geprüft. Die Aarosolabgabe bei etwa 15 Zügen (50 ml Volumen) war gut. Die OO-Abgabe über etwa 10 Züge unter FTC-Rauchbedingungen betrug etwa 9 mg.

Beispiel 5t

Das in Pig. 6 dargestellte Brennelement wurde im wesentlichen wie im Beispiel 1 hergestellt. Die gezeigte Durchgangskonfiguration wurde nach der Extrusion, dem Schneiden, dem Trocknen der Kohlenstoff-SOMC-Paste durch Handbonren hergestellt. Der Durchmesser der Löcher betrug etwa 0.635 mm. Die äußere Stegstärke lag bei 0,126 mm. Die innere Stegstärke betrug etwa 0,1016 mm. Die Gesamtabmessungen des Brennelementes betrugen 10 mm χ 4,5 mm.

Raucherartikel nach Beispiel 1 mit Brennelementen mit dieser Durchgangskonfiguration wurden wie in den vorangegangenen Beispielen auf ihre Kohleniaonoxidabgabe geprüft. Diese Brennelemente ergaben durchschnittlich etwa 7,5 mg CO über 11 Zügen unter FTC-Rauchbedingungen.

Beispiel 6:

Das in der Fig. 7 gezeigte Brennelement wurde im wesentlichen wie im Beispiel 1 hergestellt, aber nach der Formung

nicht ausgebacken. Die gezeigte Lochkonfiguration wurde nach der Extrusion, dem Trocknen und Schneiden der Kohlenstoff ~SCMC~Paste durch Handbohren hergestellt„ Der Durchmesser jedes Loches betrug etwa 0,635 mm. Sowohl der innere als auch der äußere Steg waren jeweils etwa 0,635 mm breit.

Brennelemente mit dieser Durchgangskonfiguration wurden auf ihre Kohlenmonoxidabgabe geprüft. Dazu wurden Raucherartikel wio im Beispiel 1 hergestellt und diese Artikel FTC-Rauchbedingunp-s.n unterzogen und die CO-Produktion gemessen.

Brennelemente (10 mm χ 4,5 mm) mit der Konfiguration, wie sie im wesentlichen in der Fig. 7 gezeigt wird, hatten eine durchschnittliche CO-Abgabe von etwa 8 mg über 9 Zügen unter FTC-Rauchbedingungen«

Beispiel 7:

Die in Fig. 8 dargestellten Brennelemente wurden im wesentlichen wie im Beispiel 1 hergestellt, aber nach dem Formen nicht ausgebacken. Die gezeigte Durchgangskonfiguration wurde nach der Extrusion der Kohlenstoff-SGMC-Paste hergestellt. Der Lochdurchmesser betrug etwa 0,9398 ram, die äußere Stegstärke betrug etwa 0,2285 mm unddie innere Stegstärke lag bei etwa 0,0508 mm.

Raucherartikel nach Beispiel 1 mit Brennelementen von 10 mm χ 4,5 mm und dieser Durchgangskonfiguraticn wurden

264 «12

-C.3-

auf ihre Kohlenmonoxidabgabe geprüft, wozu diese Artikel FTC-Rauchbedingungen unterzogen und ihre CO-Erzeugung gemessen wurde. Diese Raucherartikel gaben über 11 Züge unter FTC~Rauohbedingungen durchschnittlich etwa 8,6 mg OO ab.

Beispiel 8:

Die in Fig. 10 dargestellten Brennelemente wurden im wesentlichen wie im Beispiel 1 hergestellt. Die gezeigte Durchgangskonfiguration wurde während der Extrusion der Kohlenstoff-SCMC-Paste hergestellt. Die drei großen Mittellöcher hatten jeweils einen Durchmesser von etwa 0,5334 ram, während der Durchmesser der zwölf Umfangsiöcher etwa 0,254 mm betrug. Die Stegstärke zwischen den inneren Löchern betrug etwa 0,2032 mm, und die durchschnittliche äußere Stegstärke lag bei etwa 0,508 mm*

Außerdem wurden Brennelemente mit dieser Lochkonfiguration (10 mm χ 4,5) nach der Formung drei Stunden bei 950° 0 ausgebacken.

Raucherartikel nach Beispiel 1 wurden unter Verwendung von Brennelementen mit dieser Durchgangskonfiguration hergestellt, und diese Artikel wurden auf ihre Kohlenmonoxidabgabe geprüft, wozu sie FTC-Rauchbedingungen unterzogen und ihre CO-Produktion gemessen wurden. Auf diese Weise getestete Raucherartikel gaben durchschnittlich etwa 11,9 mg 00 über 10 Zügen unter FTC-Rauchbedingungen ab. Außerdem ließen sich die Brennelemente leicht anzünden, ohne jede feststellbare Schwierigkeit.

Beispiel 9?

Das in Pig. 11 dargestellte Brennelement wurde im wesentlichen wie im Beispiel 1 hergestellt, aber nach dem Formen nicht au3gebackan« Die gezeigte Durchgangskonfiguration wurde während der Extrusion der Kohlenstoff-SCMC-Paste hergestellt» Die drei Mittellöoher hatten jeweils Abmessungen von etwa 2,54 mm χ 0,508 mm, und der Abstand zwischen Löchern betrug etwa 0,3048 mm. In den Umfang des Brennelementes wurden im gleichen Abstand drei Kanäle (Abstand 120°) geschnitten, die jeweils etwa 0,508 mm tief und etwa 0,508 mm breit waren«,

Es wurden Raucherartikel nach Beispiel 1 unter Verwendung von Brennelementen (5>3 nun lang und 6,0 mm Durchmesser) mit dieser Durchgangskonfiguration hergestellt, und diese Artikel wurden auf ihre Kohlenmonoxidabgabe geprüft, wozu diese Artikel PTC-Rauchbedingungen unterzogen und die GO-Erzeugung gemessen wurden. Auf diese Weise getestete Raucherartikel gaben durchschnittlich etwa 8 mg CO über 10 Zügen unter FTC-Rauchbedingungen ab»

Die vorliegende Erfindung wurde detailliert beschrieben, einschließlich der bevorzugten Ausführungsformen. Fachleute v/erden bei Betrachtung der vorliegenden Offenlegungsschrift jedoch erkennen, daß Modifikationen und/oder Verbesserungen dieser Erfindung möglich sind, ohne vom Erfindungsgedanken, wie er im beigefügten Patentanspruch ausgeführt ist, abzuweichen.

Claims (37)

Berlin, 19. 5. AP B 24 B/310 094 - 69 729/26 Patentansprüche

1. Raucherartikel mit verbittertem Brennelement, gekennzeichnet durch

(a) ein brennbares Brennelement (10) von wenirior als

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2# Raucherartikel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der peripheren Durchgänge des Brennelementes ein Kanal (11) ist·

3· Raucherartikel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, 'daß wenigstens einer der peripheron Durchgänge des Brennelementes (10) ein Längsloch (11) ist, das sich in der Nähe des Umfangs (8) des Brennelementes (10) befindet.

4« Raucherartikel nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Längsloch (11) zum Umfang (8) des Brennelementes (10) hin während des Brennens des Brennelementes (10) ausbrennt, um einen Kanal (11) ju bilden.

5. Raucherartikel nach einem der Ansprücho 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennelement (10) kohlenstoffhaltig int.

6. Raucherartikel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennelement (10) wenigstens vier periphere Durchgänge hat*

7. Raucherartikel nach einem der Ansprüche 1 bis 5i dadurch gekennzeichnet, daß das Brennelement (10) wenigstens auch einen in der Mitte angeordneten, längs verlaufenden Durchgang (7} 9) beeitzt.

8« Raucherartikel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennelement eine Vielzahl von in der Mitte angeordneten, längs verlaufenden Durchgängen (7) besitzt.

9· Raucherartikel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennelement wenigstens drei in der Mitte angeordnete, längs verlaufende Divz-chgänge (7) besitzt·

10. Raucherartikel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß während des Brennens des Brennelementes wenigstens zwei der in der Mitte angeordneten, längs verlaufenden Durchgänge (7) miteinander verschmelzen.

11. Raucherartikel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß während des Brennens des Brennelementes (10) wenigstens zwei der peripheren Durchgänge oder Kanäle (11) miteinander verschmelzen.

12. Raucherartikel nach einem der Ansprüche 1 bis 5> dadurch gekennzeichnet, daß außerdem ein wärmeleitendes Element vorhanden ist, welches einen Abschnitt des

hinteren Umfangs dee Brennelementes (10) umschließt.

13· Raucherartikel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß außerdem ε'η isolierendes Element vorhanden ist, welches einen Abschnitt des
Bronnelementes umschließt.

14· Raucherartikel nach einem der Ansprüche 1 bis 5> dadurch gekennzeichnet, daß das Brennelement (10) eine LKnge von maximal etwa 20 mm besitzt.

15· Raucherartikel nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennelement '10) einen Durchmesser von maximal 8 ram besitzt«

16. Raucherartikel nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß das Brennelement (10) eine Länge von maximal 10 mm besitzt.

17· Raucherartikel nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennelement (10) einen Durchmesser von maximal 6 mm besitzt«

18. Raucherartikel nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Raucherartikel eine zigarettenartige Form aufweist.

19. Raucherartikel na?.h Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Artikel über zehn Züge zu 35 ml und 2 s Dauer etwa 13 mg CO oder weniger abgibt, wobei die
einzelnen Züge durch 58 s Schmauchen voneinander getrennt sind.

20. Raucherartikel nach Anipruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Artikel über zehn Züge zu 35 ml von 2 s Dauer etwa 9 mg CO oder weniger &£/£ibt,· wobei die einzelnen Züge durch 58 β Schmauchen voneinander getrennt sind.

21. Raucherartikel nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Artikel über zehn Züge zu 35 ml und 2 β Dauer etwa 7 mg CO oder weniger abgibt, wobei die einzelnen Züge durch 58 s Schmauchen voneinander getrennt sind. ^;

22. Raucherartikel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennelement (10) eine Länge von weniger als etwa 20 mm und ein« Dichte von wenigstens etwa 0>7 g/cm besitzt.

23· Raucherartikel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennelement (10) eine Länge von etwa 10 mm oder weniger und eine Dichte von wenigstens etwa 0,85 g/cnr besitzt.

24. Raucherartikel mit einem Brennelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennelement kohlenstoffhaltig ist und eine Vielzat;! von peripheren LängBdurchgängen besitzt.

25· Raucherartikel nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der peripheren Längsdurohgänge ein Kanal (11) ist.

26. *laucherartikel nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß v.^fenigsi-ine einer der peripheren Durchgänge ein Längsloch ist, das sich in der Nähe des Umfangs (8) befindet.

27· Raucherartikel nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß das Längeloch (11) während des Brennens des Brenn·» elementeβ (10) zum Umfang (8) des Brennelementes (10) hin durchbrennt, um einen Kanal (11) zu bilden·

28. Raucherartikel nach einem der Ansprüche 24 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennelement (10) wenigstens vier periphere Durchgänge hat·

29» Raucherartikel nach einem der Ansprüche 24 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennelement (10) wenigstens einen in der Mitte angeordneten, längs verlaufenden Durchgang (7; 9) aufweist.

30. Raucherartikel nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennelement (10) eine Vielzahl von in \ier Mitte angeordneten, längs verlaufenden Durchgängen (7) besitzt.

30 mm Länge mit einer Vielzahl von peripheren Durchgängen (7; 9; 11)

(b) ein aerosolerseugendes Element mit einem aerosolbildenden Material.

31· Raucherartikel nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennelement (10) drei in der Mitte angeordnete, längs verlaufende Durchgänge (7) aufweist.

32. Raucherartikel nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß während des Brennens des Brennelementes (10) wenigstens zwei der in der Mitte angeordneten, längs verlaufenden Durchgänge (7) miteinander verschmelzen.

33» Raucherartikel nach einem der Ansprüche 24 bis 27» dadurch gekennzeichnet, daß während des Brennens des Brennelementes (10) wenigstens zwei der peripheren Durchgänge oder Längsiofteher (11) miteinander verschmelzen«

34* Raucherartikel nach einem der Ansprüche 24 'ois 27, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennelement (10) eine Länge von maximal 30 mm besitzt.

35· Raucherartikel nach einem der Ansprüche 24 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennelement (10) eine Länge von maximal 20 mm besitzt«

36« Raucherartikel nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennelement (10) einen Durchmesser von maximal 8 mm besitzt«

37» Raucherartikel nach einem der Ansprüche 24 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennelement (10) eine maximale Querschnittabmessung von etwa 3 nun bis 8 mm hat.