DD283328A5 - Einrichtung zum erzeugen von tabakaehnlichen aerosolen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Erzeugen von tabakaehnlichen Aerosolen. Es sollen bedeutende Aerosolmengen sowohl am Anfang als auch beim weiteren Rauchvorgang erzeugt, jedoch keine bedeutende thermische Degradation des aerosolerzeugenden Mittels verursacht und das Vorhandensein von Produkten der Pyrolyse oder unvollstaendigen Verbrennung vermieden werden. Dies wird erreicht durch ein entzuendbares Brennstoffelement (10; 24), ein physikalisch getrennt angeordnetes aerosolerzeugendes Mittel (12) mit einem aerosolbildenden Stoff; und ein tabakhaltiges Material, das zumindest teilweise das physikalisch getrennt aerosolerzeugende Mittel (12) umschlieszt. Fig. 1{Rauchware; Aerosol; Tabakrauch; Brennstoffelement; Mittel, aerosolerzeugend; Substanz; Waermeaustauschbeziehung; Element, waermeleitend; Laengsdurchgang; Tabakfuellung Mundstueck}

Description

Hierzu 4 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Erzeugen von tabakrauchähnlichen Aerosolen, die im wesentlichen reduzierte Mengen an Produkten unvollständiger Verbrennung oder Pyrolyse im Vergleich zu den von einer konventionellen Zigarette normalerweise erzeugten Mengsn enthalten.

Charakteristik des bekannter, Standes der Technik

Zahlreiche Rauchwaren wurden in der Vergangenheit - besonders in den letzten 20 bis 30 Jahren - vorgeschlagen, keine hatte jedoch einen geschäftlichen Erfolg aufzuweisen.

Tabakersatzstoffe wurden aus einer umfangreichen Menge von behandeltem und unbehandeltem Pflanzenmaterial hergestellt, wie beispielsweise aus Maisstengeln, Eukalyptusblättern, Lattichblättern, Maisblättern, irischen Maisblütengriffeln, Luzerne u.a. Zahlreiche Patente verweisen auf vorgeschlagene Tabakersatzstoffe, die durch das Verändern von Zellulosestoffen - zum Beispiel durch Oxydation, Wärmebehandlung oder durch den Zusatz von Stoffen, um die Eigenschaften der Zellulose zu verändern - hergestellt wurden. Eine der vollständigsten Aufstellungen dieser Ersatzstoffe ist im US-Patent 4.079.742 zu finden.

Trotz dieser umfangreichen Bemühungen kann von keinem dieser Produkte gesagt werden, daß es als Tabakersatzstoff überzeugt.

Viele Rauchwaren basierten auf der Erzeugung eines Aeorosols oder Dampfes. Einige dieser Produkte erzeugen angeblich ein Aerosol oder einen Dampf ohne Wärme, siehe z. B. US-Patent 4.2844.089. Die Aerosole oder Dämpfe dieser Waren können den Tabakrauch jedoch nicht adäquat simulieren.

Einige vorgeschlagene aerosolerzeugende Rauchwaren haben eine Wärme- oder Brennstoffquelle verwendet, um ein Aerosol zu erzeugen. Keine dieser Waren war jedoch kommerziell erfolgreich und hat einen großen Absatz gefunden. Das Fehlen solcher

Rauchwaren auf dem Markt hat vielfältige Gründe, dazu gehört die unzureichende Aerosolerzeugung sowohl am Anfang als auch während der gesamten Lebensdauer des Produktes, schlechter Geschmack, Fehlgeschmack aufgrund thermischer Degradation des Rauchblldungsstoffos und/oder Geschmacksstoffes, das Vorhandensein substantieller Pyrolyseprodukte und den Seitenstromrauches sowie unansehnliches Aussehen.

Eine der frühesten dieser vorgeschlagenen Waren wird im US-Patent 2.907.686 beschrieben. Darin ist ein Zigrarettenersatzstoff vorgesehen, der einen absorbierenden Kohlenbrennstoff enthält, vorzugsweise eine 63,5mm lange Holzkohlestange, die brennbar ist, um heiße Gase und einen vom Brennstoff getragenen Geschmacksstoff zu erzeugen, der sich zum Abdestillieren in Verbindung mit der Erzeugung der heißen Gase eignet. Es irt weiter vorgeschlagen, daß ein sepanter Trägerstoff, z. B. Lehm, für den Geschmacksstoff verwendet und ein Rauchbildungsmittel, z.B. Glyzerin, dem Geschmackssioff zugesetzt werden könnte. Der vorgeschlagene Zigarettenersatzstoff wäre mit einer konzentrierten Zuckerlösung beschichtet, um eine undurchlässige Schicht zu schaffen und damit zu bewirken, daß die heißen Gase und Geschmacksstoffe zum Mund des Benutzers fließen. Man geht davon aus, daß die Anwesenheit des Geschmacksstoffes und/oder rauchbildenden Mittels im Brennstoff der Rauchware eine wesentliche thermische Degradation dieser Mittel und einen damit verbundenen Fehlgeschmack verursachen würde. Des weiteren glaubt man, daß die Ware die Tendenz aufweisen würde, wesentlichen Seitenstromrauch zu erzeugen, der die unangenehmen Produkte der thermischen Degradation onthält.

Eine andere solche Ware wird im US-Patente 3.258.015 beschrieben. Darin wird eine Rauchware vorgeschlagen, die einen äußeren Zylinder aus Brennstoff mit guten Glimmeigenschaften aufweist, vorzugsweise feingeschnittenen Tabak oder rekonstruierten Tabak, der ein Metallrohrchen umgibt, das Tabak, rekonstituierten Tabak oder eine andere Nikotinquelle und Wasserdampf enthält. Beim Rauchen erhitzt der brennende Brennstoff den Nikotinquellen^ctoff, damit Nikotindampfund möglicherweise aerosolerzeugender Stoff- einschließlich Wasserdampf- freigesetzt werden, die mit erhitzter Luft, die in das offene Ende des Röhrchens eintritt, gemischt wird. Ein wesentlicher Nachteil dieser Ware liegt im Herausragen des Metallröhrchens, wenn der Tabakbrennstoff verbraucht ist. Andere augenscheinliche Nachteile dieser Rauchwaren sind sie Anwesenheit wesentlicher Tabakpyrolyseprodukte, der wesentliche Tabakseitenstromrauch und die Asche, ebenso wie die mögliche Pyrolyse des Nikotinquellenstoffes in dem Metallrohrchen.

Das US-Patent 3.356.094 enthält eine Lösung, bsi der das herausragende Metallrohrchen eliminiert ist. Es wird ein Röhrchen verwendet, das aus einem Stoff, z. B. aus bestimmten anorganischen Salzen oder epoxidgebundenem Keramikmaterial, der beim Erwärmen zerbrechlich wird, hergestellt ist. Dieses zerbrechliche Röhrchen wird dann entfernt, wenn der Raucher Asche vom Ende der Rauchware entfernt. Obwohl diese Ware einer konventionellen Zigarette sogar sehr ähnelt, wurde scheinbar kein kommerzielles Produkt jemals auf den Markt gebracht.

Im US-Patent 3.738.374 ist die Verwendung von Kohlenstoff oder Graphitfasern, Vlies oder Gewebe verbunden mit einem Oxydationsmittel als Ersatzzigarettenfüllung vorgesehen. Der Geschmack wird erzielt, indem ein Geschmack oder Aroma in das Öffnungsende einer fakultativen Filterspitze gemischt wird. Die US-Patente 3.943.941 und 4.044.777 und das GB-Patent 1.431.043 schlagen die Verwendung von faserartigem Kohlenbrennstoff vor, der mit flüchtigen Fest- oder Flüssigstoffen gemischt oder imprägniert wird, die in der Lage sind, in den Rauchstrom zu destillieren oder sublimieren, um „Rauch" zu schaffen, der beim Bronnen des Brennstoffes inhaliert wird. Zu den aufgezählten raucharzeugenden Mitteln gehören mehrwertige Alkohole, beispielsweise Propylenglykol, Glyzerin und 1,3-Butylenglykol, und Glyzerinester, z. B. Triacetin. Obwohl gewollt ist, daß die flüchtigen Stoffe ohne chemische Veränderung destillieren, glaubt man, daß die Mischung dieser Stoffe mit Brennstoff zu einer wesentlichen thermischen Zersetzung der flüchtigen Stoffe und zu einem bittererem Geschmack führen wird. Ähnliche Produkte werden in den US-Patenten 4.286.604 und 4.326.544 vorgeschlagen.

Im US-Patent 4.340.072 ist eine Rauchware mit einer Brennstoffstange mit einem zentralen Luftdurchgang und einer Mundstückkammer, die ein aerosolbildendes Mittel enthält, vorgeschlagen. Die Brennstoffstange ist vorzugsweise ein Formteil oder Strangpreßteil aus rekonstituiertem Tabak und/oder Tabakersatzstoff, obwohl auch die Verwendung von Tabak, einer Mischung aus Tabakersatzstoff und Kohlenstoff oder einer Natriumkarboxymethylzellulose (SCMC) und Kohlenstoffmischung vorgeschlagen wird. Es ist vorgeschlagen worden, daß das aerosolbildende Mittel, Körnchen, Mikrokapseln eines Geschmacksstoffej in Triacetin oder Benzylbenzoat di ι Nikotinquelle bilden. Beim Brennen tritt Luft in den Luftdurchgang, wo sie mit Verbrennungsgasen von der brennenden Star.ge vermischt wird. Der Fluß dieser heißen Gase spaltet die Körnchen oder Mikrokapseln, damit diese den flüchtigem Stoff freisetzen. Dieser Stoff bildet ein Aerosol und/oder wird in das Hai'ptstromaerosol überführt. Man glaubt, daß diese Waren - teilweise aufgrund der langen Brennstoffstange - unzureichend Aerosol aus dem Aerosolbildungsstoff produzieren, um akzeptabel zu sein, insbesondere in den ersten Zügen. Die Verwendung von Mikrokapseln oder Körnchen kann des weiteren die Aerosolzufuhr aufgrund der zur Spaltung des Wandmaterials erforderlichen Wärme verschlechtern. Außerdem ist scheinbar die gesamte Aerosolzufuhr von der Verwendung einer großen Menge Tabaks oder Tabakersatzstoffes abhängig, die wesentliche Pyrolyseprodukte und Seitenstromrauch liefern würde, was bei dieser Art Rauchware nicht erwünscht wäre.

Das US-Patent 3.516.417 schlägt eine Rauchware mit einem Tabakbrennstoff vor, die mit der Rauchware gemäß US-Patent 4.340.072 identisch ist mit der Ausnahme, daß ein Tabakstöpsel mit doppelter Intensität anstelle des gekörnten Geschmacksstoffes oder Mikrokapselgeschmacksstoffes verwendet wird (siohe Abbildung 4 und Spalte 4, Zeilen 17-35). Ähnliche auf Tabak basierende Brennstoffartike! werdet ι den US-Patenten 4.347.855 und 4.391.285 beschrieben. Die europäische Patentanmeldung 117.355 beschreibt ähnliche Rauchwaren mit einer pyrolysierten Holzzellulosewärmequelle, die etwa 65 mm lang ist und einen axialen Durchgang aufweist. Diese Waren würden etwa die gleichen Probleme aufweisen wie die gemäß US-Patent 4.340.072 vorgeschlagenen Rauchwaren.

Im US-Patent 4.474.191 sind „Rauchvorrichtungen" beschrieben, die einen Lufteintrittskanal aufweisen, der- außer während des Anzündens der Vorrichtung - durch eine feuerresistente Wand vollständig von der Verbrennungskammer isoliert ist. Zur Unterstützung des Anzündens der Vorrichtung ist ein Mittel zum kurzen, zeitweiligen Durchgang von Luft zwischen der Verbrennungskammer und dem Lufteintrittskanal vorgesehen. Die wärmeleitende Wand dient auch als Ablagerungsfläche für Nikotin und andere flüchtige oder sublimierbare tabaksimulierende Stoffe. In einer Darstellung (Abbildung 9 und 10) hat ale Vorrichtung eine harte, wärmeübertragende Hülle. Zu den für diese Hülle nützlichen Stoffen zählen Keramik, Graphit, Metalle usw. In einer anderen Darstellung ist der Ersatz der Tabakbrennstoffquelle (oder anderer brennbarer Stoffe) durch ein

gereinigtes, auf Zellulose basierendes Produkt in einer offenen Zellenanordnung vorgesehen, wobei eine Mischung mit aktivierter Holzkohle erfolgt. Es wird festgestellt, daß dieser Stoff, wenn er mit einer aromatischen Substanz imprägniert ist, rauchfreies tabakähnliches Aroma freisetzt.

Trotz jahrzehntelanger Bemühungen und Interesse gibt es noch keine Rauchware auf dem Markt, die die mit dem konventionellen Zigarettenrauchen verbundenen Vorteile bietet, ohne beträchtliche Mengen an Produkten der unvollständigen Verbrennung und Pyrolyse zu liefern, die von einer konventionellen Zigarette erzeugt werden.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, tabakrauchähnliche Aerosole zu erzeugen, die dem Raucher das Gefühl des Zigarettenrauchens ohne ein Verbrennen von Tabak bieten.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zn schaffen, die imstande ist, eine hohe und zuvorlässige tabakrauchähnliche Aerosolmenge sowohl am Anfang als auch beim weiteren Rauchvorgang zu erzeugen, jedoch keine bedeutende thermische Degradation des Aerosolerzeugers verursacht und nur geringe Mengen an Produkten der Pyrolyse und unvollständigen Verbrennen sowie wenig oder keinen sichtbaren Nebenstromrauch erzeugt.

Erfindungsgemäß wird dies erreicht durch ein entzündbares Brennstoffelement, ein physikalisch getrennt angeordnetes aerosolerzeugendes Mittel mit einem aerosolbildenden Stoff und ein tabakhaltiges Material, das zumindest teilweise das physikalisch getrennt aerosolerzeugende Mittel umschließt.

Das verwendete kleine Brennstoffelement ist weniger als 30mm lang, vorzugsweise weniger als 20mm lang, und hat eine Minimaldichte von 0,5g/cm³, vorzugsweise nicht weniger als 0,7g/cm³ gemessen, z. B., durch Quecksilberverdrängung.

Geeignete Brennstoffelemente können aus zerkleinertem oder rekonstituiertem Tabak und/oder aus einem Tabakersatz gepreßt oder extrudiert werden und vorzugsweise brennbaren Kohlenstoff enthalten. Bevorzugte Brennstoffelemente sind auch mit einem oder mehreren Längsdurchgängen, vorzugsweise mit 5 bis 9 oder mehreren Längsdurchgängen versehen, die in der Kontrolle des Wärmeübergangs vom brennenden Brennstoffelement zu den aerosolbildenden Substanzen in dem aerosolerzeugenden Mittel behilflich sind.

Es ist vorteilhaft, daß das aerosolerzeugende Mittel ein Substrat oder einen Träger enthält, vorzugsweise aus einem wärmebeständigen Material, das eine oder mehrere aerosolbildende Substanzen trägt. Die leitende Wärmeaustauschbeziehung zwischen dem Brennstoff und dem Aerosolerzeuger wird vorzugsweise durch ein wärmeleitendes Element erzielt, z. B. eine Metalleiter, der das Brennstoffelement und das aerosolerzeugende Mittel berührt und die Wärme vom brennenden Brennstoffelement zum aerosolerzeugenden Mittel wirksam leitet oder überträgt.

Dieses wärmeleitende Element berührt vorzugsweise das Brennstoffelement und das aerosolerzeugende Mittel mindestens rund um einen Teil ihrer Umfangsoberf läc'-.en und ist vorzugsweise von dem Anzündende des Brennstoffelements zurückgesetzt oder im Abstand dazu angeordnet, vorteilhaft mindestens um etwa 3mm und vorzugsweise mindestens um etwa 5 mm, um eine Beeinflussung durch das Anzünden und Brennen des Brennstoffs und Hinausragen des wärmeleitenden Elementes zu verhindern. Es ist sogar vorteilhaft, wenn das wärmeleitende Element mindestens einen Teil des Substrats für die aerosolbildenden Substanzen umhüllt. Als Alternative kann ein separater leitender Behälter zum Umhüllen der aerosolbildenden Substanz verwendet werden.

Außerdem ist mindestens ein Teil des Brennstoffelements vorzugsweise mit einer peripheren Isolierhülse, z. B. mit einer Hülse aus Isolierfasern, versehen. Diese Hülse soll vorzugsweise elastisch, aus unbrennbarem Material und min. 0,5mm stark sein.

Die Isolierhülse schmilzt während des Gebrauches. Die Isolierhülse beinhaltet Keramik- und Glasfasern. Die Fasern weisen eine Erweichungstemperatur von höchstens 65O⁰C auf. Das aerosolerzeugende Mittel befindet sich in einem Wärmeleitbehälter.

Zumindest ein Teil des aerosolerzeugenden Mittels besteht aus tabakhaltigem Material.

Das Isolierelement reduziert den radialen Wärmeverlust und hilft, die Wärme des Brennstoffelements zu erhalten und an das aerosolerzeugende Mittel zu überführen; es ist auch beim Verringern der feuerverursachenden Eigenschaften des Brennstoffes behilflich. Das bevorzugte Isolierelement umhüllt mindestens einen Teil des Brennstoffelements; es ist auch vorteilhaft, wenn es mindestens einen Teil des aerosolerzeugenden Mittels umhüllt, denn das hilft beim Simulieren des Empfindens einer herkömmlichen Zigarette. Die Isolierstoffe für das Brennstoffelement und das aerosolerzeugende Mittel können gleich oder verschieden sein.

Da das Brennstoffelement verhältnismäßig kurz ist, befindet sich der heiße brennende Feueiz&pfen immer in der Nähe des aerosolerzeugenden Mittels, wodurch eine maximale Wärmeübertragung zu diesem Mittel und somit eine maximale Erzeugung des Aerosols erreicht wird, besonders in den Ausführungen, die mit einem Brennstoffelement mit vielfachen Durchgängen, mit einem wärmeleitenden Element und/oder einem Isolierelement versehen sind. Ein verhältnis näßig dichter Brennstoff wird gebraucht, um sicherzustellen, daß das kleine Brennstoffelement lange genug für das Nachahmen des Empfindens einer üblichen Zigarette brennt und genug Energie für das Erzeugen der gewünschten Menge an Aerosol schafft. Da die aerosolbildende Substanz von dem Brennstoffelement physikalisch getrennt ist, ist sie bedeutend niedrigeren Temperaturen als diejenigen in dem brennenden Feuerzapfen ausgesetzt, wodurch die Möglichkeit einer thermischen Degradation des Aerosolerzeugers minimalisiert wird.

Die erfiodungsqemäßen Rauchwaren brauchen für die Herstellung der gewünschten Aerosolmengen bedeutend weniger Brennstoff volumen-, und vorzugsweise gewichtsmäßig, als konventionelle Zigaretten.

Sie sind imstande, wesentliche Mengen des Aerosols sowohl am Anfang als auch während des ganzen Rauchvorganges zu erzeugen und können auch dem Raucher don Genuß und die Vorteile des Zigarettenrauchens bieten.

Außerdem enthält das dem Raucher gelieferte Aerosol weniger Produkte der Pyrolyse und unvollständigen Verbrennung, was dem nichtdegradierten Aerosol aus dem aerosolerzeugenden Mittel zu verdanken ist, und weil das kurze, sehr dichte Brennstoffelement, besonders in den Ausführungen mit vielfachen Längsdurchgängen, bedeutend kleinere Mengen der Produkte von Pyrolyse und/oder unvollständiger Verbrennung erzeugt als eine konventionelle Zigarette, sogar wenn das Brennstoffelement Tabak oder andere Zellulosederivate enthält.

Ausfuhrungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1: einen Längsschnitt eines möglichen Ausführungsbeispieles;

Fig.iA: den Schnitt 1A-1A nach Fig. 1;

Fig. 2: denSchnitt2A-2AnachFig.2;

Fig. 2 A: denSchnitt2A-2AnachFig.2;

Fig. 3 bis 6: Längsschnitte durch weitere Ausführungsbeispiele;

Fig.6A: denSchnitt6A-6AnachFig.6;

Fig. 7: einen Längsschnitt eines weiteren Ausführungsbeispieles;

7 B, 7 C: verschiedene Anordnungen der Durchgänge im Brennstoffelement;

Fig. 8: einen Längsschnitt eines weiteren Ausführungsbeispieles;

Fig. 8 A: die Vorderansicht des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 8;

Fig. 8 B: eine vergrößerte Ansicht des im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 verwendeten Metallbehälters;

Fig. 9: einen Längsschnitt eines weiteren Ausführungsbeispieles;

Fig. 9 A: die Vorderansicht des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 9;

Fig. 9 B: einen Längsschnitt einer bevorzugten Anordnung der Durchgänge im Brennstoffelement.

Vor der ausführlichen Beschreibung der Erfindung werden einige verwendete Bezeichnungen erläutert. Die Bezeichnung „Aerosol" bezieht sich auf Dämpfe, Gase, Teilchen und dem ähnliche, sowohl sichtbare als unsichtbare, und besonders auf diese Bestandteile, die vom Raucher als „rauchähnliche" empfunden werden, und durch die Wirkung der Wärme des brennenden Brennstoffelements auf die sich im aerosolerzeugenden Mittel oder in einer anderen Stelle der Rauchware befindlichen Substanzen erzeugt werden. Laut dieser Definition bezieht sich die Bezeichnung „Aerosol" auch auf flüchtige Duftstoffe und/oder pharmakologisch oder physiologisch aktive Mittel, unabhängig davon, ob sie sichtbares Aerosol erzeugen. Die Bezeichnung „leitende Wärmeaustauschbeziehung" bezieht sich auf eine physikalische Anordnung des aerosolerzeugenden Mittels und des Brennstoffelements, wobei die Wärme von dem brennenden Brennstoffelement zu dem aerosolerzeugenden Mittel, hauptsächlich während der Brennzeit des Brennstoffelements, übertragen wird. Leitende Wärmeaustauschbeziehungen können durch Unterbringen des aerosolerzeugenden Mittels im Kontakt mit dem Brennstoffelement und in der Nähe des brennenden Teils des Brennstoffelements erreicht werden und/oder durch die Anwendung eines leitenden Elementes für die Wärmeübertragung von dem brennenden Brennstoff zu dem aerosolerzeugenden Mittel. Vorzugsweise werden beide Methoden für das Bereitstellen der Wärmeübertragung gebraucht.

Die Bezeichnung „Isoliermittel" bezieht sich auf alle Stoffe, die hauptsächlich als Isolierstoffe dienen. Vorzugsweise brennen diese Stoffe nicht beim Gebrauch. Es können sowohl langsam brenndende Kohlenstoffe und ähnliche Substanzen, als auch Stoffe, die beim Gebrauch verschmelzen, z. B. kältebeständige Glasfasersorten, einbezogen werden. Geeignete Isolierstoffe haben eine Wärmeleitzahl von unter 0,05gcal/(sek)(cm²)(°C/cm), vorzugsweise weniger als 0,02, und meist bevorzugt weniger als 0,005. Siehe Chemical Dictionary von Hack, 34 (Ausgabe 4,1969) und Handbook of Chemistry von Lange, 10,272-274 (Ausgabe 11,1973).

Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel, das vorzugsweise die Abmessungen einer üblichen Zigarette hat, besteht aus einem kurzen, etwa 20mm langen brennbaren Brennstoffelement 10, e^;nem sich anschließenden aerosolerzeugenden Mittel 12, und einer folienbedeckten Papierhülse 14, die das Mundstück 15 der Rauchware bildeu In diesem Beispiel ist das Brennstoffelement 10 extrudiert oder gepreßt aus einer Mischung, die zerkleinerten oder rekonstituierten Tabak, und/oder einen Tabakersatz und eine geringe Menge entzündbaren Kohlenstoff enthält, und ist mit tünf Längsdurchgängen 16 versehen (S. Fig. 1 A). Das Zündende des Brennstoffelements 10 kann angespitzt sein oder einen kleineren Durchmesser aufweisen, um das Anzünden leichter zu machen.

Das aerosolerzeugende Mittel 12 beinhaltet eine poröse Kohlenstoifmasse 13, die mit einem oder mehreren Durchgängen 17 versehen ist und mit einer oder mehreren aerosobildenden Substanzen, z. B. Triäthylenglykol, Propylenglykol, Glyzerin, odor deren Mischung imprägniert ist.

Die folienbedeckte Papierhülse 14, die das Mundstück 15 der Rauchware bildet, umhüllt das aerosolerzeugende Mittel 12 und das hintere nichtanzündbare Ende des Brennstoffelements 10, so daß die folienbedeckte Papierhülse 14 etwa 15mm von dem Anzündende des Brennstoffelements 10 entfernt ist. Die Papierhülse 14 formt auch einen aerosolliefernden Durchgang 18 zwischen dem aerosolerzeugenden Mittel 12 und dem Mundstück 15 der Rauchware. Die Anwesenheit der folienbedeckten Papierhülse 14, die das nichtanzündbare Ende des Brennstoffelementes 10 mit dsm aerosolerzeugenden Mittel 12 verbindet, vergrößert die Wärmeübertragung zum aerosolerzeugenden Mittel 12. Die Folie hilft auch beim Löschen des Feuerzapfens. Wenn nur eine kleine Menge des unverbrannten Brennstoffs bleibt, wirkt der Wärmeverlust beim Durchgang durch die Folie als ein Wärmeschild, der beim Löschen des Feuerzapfens behilflich ist. Die in dieser Rauchware gebrauchte Folie ist üblicherweise eine 0,35MiIs (0,0089 mm) dicke Aluminiumfolie; die Dicke und/oder die Art des verwendeten Leiters können verändert werden, um einen beliebigen Wärmeübertragungsgrad zu erreichen.

Die in Fig. 1 gezeigte Rauchware kann auch eine Tabakfüllung oder einen Tabakstöpsel 20 für einen Duftbeitrag zum Aerosol beinhalten. Diese Tabakfüllung kann an dem Mundende der Kohlenstoffmasse 13, wie in Fig. 1 gezeigt, oder in dem Durchgang 18 an einer von dem aerosolerzeugenden Mittel 12 entfernten Stelle placiert werden. Die Rauchware kann auch, für besseres Aussehen, einen schwachwirkenden Azetatfilter 22 an dem Mundstück 15 oder in seiner Nähe beinhalten. Das in Fig.2 gezeigte Ausführungsbeispiel beinhaltet sin kurzes, etwa 20mm langes, brennbares Brennstoffelement 24, das mit dem aerosolerzeugenden Mittel 12 durch eine wärmeleitende Stange 26 und eine folienbedeckte Papierhülse 14, die auch zum Mundstück 15 der Rauchware führt, verbunden ist. Das aerosolerzeugende Mittel 12 beinhaltet ein wärmebeständiges kohlenstoffhaltiges Substrat 28, z. B. einen Stöpsel aus porösem Kohlenstoff, das mit einer oder mehreren aerosolbildenden Substanzen imprägniert ist. Dieses Ausführungsbeispiel hat einen Leerraum 30 zwischen dem Brennstoffelement 24 und dem Substrat 28. Der diesen Leerraum 30 umhüllende Teil der folienbedeckten Papierhülse 14 ist mit einer Anzahl von peripheren Öffnungen 32 versehen, die genügend Luft in den Leerraum 30 einlassen, um einen gewünschten Druckabfall zu gewährleisten. Wie in Fig. 2 und 2 A gezeigt wird, beinhaltet das wärmeübertragende Mittel die leitende Stange 26 und die folienbedeckte Papierhülse 14; beide sind von dem Anzündende des Brennstoffelements 24 entfernt. Die Stange 26 ist um etwa 5mm von dem Anzündende entfernt und die Papierhülse 14 um etwa 15 mm. Die Stange 26 ist vorzugsweise aus Aluminium geformt und hat mindestens eine, aber vorzugsweise 2 bis 5 periphere Rillen 34, die den Luftdurchfluß durch das Substrat 28 ermöglichen. Die Rauchware in Fig.2 hat den Vorteil, daß die in den Leerraum 30 eingeführte Luft weniger Oxydationsprodukte enthält, da sie nicht durch den brennenden Brennstoff gezogen wird.

Das in Fig. 3 gezeigte Ausführungsbeispiel beinhaltet ein etwa 10mm langes Brennstoffelement 10 mit einem einzigen Längsdurchgang 16. Das Anzündende des Brennstoffelements 10 kann auch hier für eine bessere Anzündbarkeit angespitzt sein oder einen kleineren Durchmesser aufweisen. Das Substrat 38 des Aerosolerzeugers besteht aus granuliertem wärmebeständigem Kohlenstoff oder aus Aluminiumoxid, die mit einer aerosolbildenden Substanz imprägniert sind. Unmittelbar hinter dem Substrat 38 befindet sich eine Tabakmasse oder ein Tabakstöpsel 20. Diese Rauchware ist mit einer Zelluloseazetathülse 40 anstatt der folienbedeckten Papierhülse 14 in den vorigen Beispielen ausgestattet. Diese Zelluloseazetathülse 40 beinhaltet ein Ringsegment 42 aus elastischen Zelluloseazetatfasern, das eine evtl. gebrauchte Kunststoffhülse 44 aus Polypropylen, Nomex, Mylar oder ähnlichem Material umhüllt. An dem Mundstück 15 dieses Brennstoffelements 10 befindet sich ein schwachwirkendes Filterstück 45 aus Zelluloseazetat.

Die ganze Länge der Rauchware kann mit Zigarettenpapier 46 umwickelt sein. Das Mundstück 15 kann mit Kork 48 oder weißer Tinte als Simulation eines Mundstücks beschichtet werden. Im Innern des Papiers, in der Nähe des Brennstoffendes der Rauchware, befindet sich ein Folienstreifen 50, der vorzugsweise die hinteren 2 bis 3mm des Brennstoffelements 10 überlappt und sich bis zu dem Ende des Tabakstöpsels 20 erstreckt. Der Folienstreifen 50 kann mit dem Zigarettenpapier 46 eine Einheit bilden, oder als separates Stück vor dem Umwickeln mit dem Zigarettenpapier 46 angewandt werden. Das Beispiel in Fig.4 ist dem in Fig. 3 ähnlich. Das Brennstoffelement 10 ist in diesem Ausführungsbeispiel etwa 15 mm lang, und das aerosolerzeugende Mittei 12 besteht aus einer Aluminiumkapsel 52, die mit granuliertem Substrat oder mit einer Mischung granulierte Substrat 54 und Tabak 56 gefüllt ist. Die Aluminiumkapsel 52 ist an ihren Enden 58; 60 gefaltet, um den Stoff einzuschließen und das Verschieben des Aerosolerzeugers zu verhindern. Das gefakete Ende 58 an dem Brennstoffende berührt vorzugsweise das hintere Ende des Brennstoffelements 10, um eine leitende Wärmeübertragung zu gewährleisten. Auch der durch das Ende 58 gebildete Leerraum 62 ist beim Verhindern der Verschiebung des Aerosolerzeugers behilflich. Längsdurchgänge 59; 61 ermöglichen den Durchfluß von Luft und der aerosolbildenden Substanz. Die Aluminiumkäpsel 52 und das Brennstoffelement 10 können, wie in der Zeichnung, mit üblichem Zigarettenpapier 47, mit perforiertem Keramikpapier, oder mit einem Metallstreifen oder einer Metallhülse verbunden sein. Wird Zigarettenpapier 47 verwendet, muß ein Streifen 64 in der Nähe des hinteren Brennstoffendes gedruckt werden, oder mit Natriumsilikat oder einer anderen bekannten Substanz, die ein Löschen des Zigarettenpapiers 47 bewirkt, beschichtet werden. Wird eine Metallfolie verwendet, muß sie vorzugsweise um 8 bis 12 mm von dem Anzündende des Brennstoffes en'fe nt sein. Die ganze Länge der Rauchware kann mit üblichem Zigarettenpapier 46 umwickelt sein.

Das in Fig. 5 gezeigte Ausführungsbeispiel illustriert die Anwendung eines Substrats 66, das mit einer oder mehreren aerosolbildenden Substanzen imprägniert ist und in einer großen Höhlung 68 im Brennstoffelement 10 eingebettet liegt. In einer derartigen Ausführung besteht das Substrat 66 üblicherweise aus einem verhältnismäßig harten porösen Stoff. Die Rauchware kann auf ihrer ganzen Länge mit herkömmlichem Zigarettenpapier 46 umwickelt sein. Diese Ausführung kann auch einen Folienstreifen 70 beinhalten, der das Brennstoffelement 10 mit der Zelluloseazetathülse 40 verbindet und beim Löschen des Brennstoffs hilft. Der Folienstreifen 70 ist um etwa 5 bis 10mm von dem Anzündende entfernt.

Die in Fig.6 bis 8 gezeigten Ausführungsbeispiele enthalten sine elastische Isolierhülse, die das Brennstoffelement 10 umfaßt oder begrenzt, um es zu isolieren und die Wärme in dem Brennstoffelement 10 zu konzentrieren. Diese Ausführungen sind auch bei der Herabsetzung der durch den Feuerzapfen verursachten Brandgefahr behilflich und helfen in manchen Fällen, die Empfindung einer konventionellen Zigarette zu simulieren.

In dem Ausführungsbeispiel in Fig. 6 ist das Brennstoffelement 10 mit einer Anzahl von Längsdurchgängen 16 versehen und mit einer elastischen etwa 0,5mm starken Isolierhülse 72 umhüllt (s. Fig. GA). Diese Isolierhülse 72 ist aus Isolierfasern, wie Keramikfaser (z. B. Glasfaser) oder nichtbrennende Kohlenstoff- oder Graphitfaser, geformt. Das aerosolerzeugende Mittel 12 enthält eine poröse Kohlenstoffmasse 13 mit einem einzigen Durchgang 17.

Im Ausführungsbeispiel in Fig. 7 umfaßt die Isolierhülse 72 die Peripherien des Brennstoffelements 10 und des aerosolerzeugenden Mittels 12 vnrt besteht vorzugsweise aus einem beim Gebrauch verschmelzenden kältebeständigen Material. Diese Isolierhülse 72 ist von einem nichtporösen Papier, z. B. P 878-5 von Kimberley-Chlark, umhüllt. Das Brennstoffelement 10 ist in diesem Beispiel etwa 15 bis 20mm lang und vorzugsweise mit drei oder mehreren Längsdurchgängen 16 zum Vergrößern des Luftdurchflusses durch den Brennstoff versehen. Drei geeignete Anordnungen der Längsdurchgänge 16 werden in Fig.7A, 7 B und 7C gezeigt.

In dieser Ausführung enthält das aerosolerzeugende Mittel 12 einen Metallbehälter 74, der ein körniges Substrat 38 und/oder verdichteten Tabak einschließt, wobei eines oder beide eine aerosolbi. Jeno'e Substanz enthalten. Wie gezeigt, überlappt das

offene Ende 75 des Metallbehälters 74 die hinteren 3 bis 5mm des Brennstoffelements 10. da offene Ende 75 kann auch an das hintere Ende des Brennstoffelements 10 anstoßen. Das andere Enda des Metallbehälters 74 ist gefaltet, um eine Wand 78 zu formen, die mit mehreren Durchgängen 80 für den Durchfluß von Gasen, Tabakduft und/oder aerosolbildenden Substanzen zu dem aerosolliefernden Durchgang 18 versehen ist.

Die Kunststoffhülse 14 stößt an die Wand 78 des Metallbehälters 74 an, oder übelappt ihn vorzugsweise, und ist mit einem Ringsegment 42 aus elastischen dichten Zelluloseazetatfasern umhüllt. Eine Klebstoffschicht 82 oder ein anderes Material kann an dem Brennstoffende der Fasern angebracht werden, um die Faser abzudichten und einen Luftdurchfluß durch die Faser zu verhindern. Ein schwachwirkendes Filterstück 45 ist an dem Mundende der Rauchware vorgesehen, und das Ringsegment 42 und das Filterstück 45 sind vorzugsweise mit üblichem Stöpselwickelpapier 73 umhüllt. Eine weitere Schicht von Zigarettenpapier 86 kann für das Verbinden des Endteils dor Isolierhülse 72 mit dem FaserVFilterteil verwendet werden. In einer modifizierten Version der Ausführung in Fig.7 kann die Isolierhülse 72 auch anstelle des Ringsegmentes 42 aus Zelluloseazetatfasern eingesetzt werden, so daß sich die Isclierhülse 72 von dem Anzündende bis zum F'lterstück 45 erstreckt. In derartigen Ausführungen wird vorzugsweise eine Klebstoffschicht 82 an dem an das Ende der Isolierhülse 72 anstoßende Ringsegment 42 angebracht; es kann auch ein kurzes Ringsegment aus Fasern zwischen der Isolierhülse 72 und dem Filterstück 45 angebracht werden, wobei Klebstoff an beiden Enden zu verwenden ist.

Fig. 8 stellt ein Ausführungsbeispiel dar, in dem ein 10 bis 15mm langes Brennstoffelement 10 mit einer Isolierhülse 72 aus Glasfasern umhüllt ist, und das aerosolerzeugende Mittel ist durch eine Tabakhülse 88 begrenzt. Die in dieser Ausführung gebrauchten Glasfasern haben vorzugsweise eine Erweichungstemperatur von unter 65O⁰C, wie die von Owens-Corning, Toledo, Ohio, bereitgestellten Experimentalfasern C432 und 6437, so daß sie v/ährend des Gebrauchs verschmelzen werden. Die Isolierhülse 72 und die Tabakhülse 88 sind je mit einem Stöpselumschlag aus Zigarettenpapier 85, z. B. Ecusta 646, umhüllt, und durch eine Hülle aus Zigarettenpapier 89, z. B. 780-63-5 oder P 878-16-2 von Kimberly-Clark verbunden. Eine Metallkapsel 90 überlappt in dieser Ausführung die hinteren 3 bis 4 mm des Brennstoffelements 10, so daß sie von dem Zündende um etwa 6 bis 12mm entfernt ist; der hintere Teil der Metallkapsel 90 ist lappenförmig gefaltet (s. Fig.8B). Das Mundende der Metallkapsel 90 ist mit einem zentralgelegenen Durchgang 91 versehen. Vier zusätzliche Durchgänge 92 befinden sich an den Durchgangsstellen zwischen dem gefalteten und ungefalteten Teil der Metallkapsel 90. Der hintere Teil der Metallkapsel 90 kann auch anstatt der Lappen einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt aufweisen. Es kann auch eine einfache rohrförmige Kapsel mit einem gefalteten Mundende, mit oder ohne peripheren Durchgängen 92, verwendet werden.

An dem Mundende der Tabakhülse 88 liegt ein Mundstück mit einem Ringsegment 42 aus Zelluloseazetatfasern, einer Kunststoffhülse 44, einem schwachwirkenden Filterstück 45 und Schichten von Zigarettenpapier. 85 und 89. Das Mundstück aus einer Zelluloseazetathülse 40 ist mit dem umhüllten Brennstoff-/Kapselende mit einer Umwicklungsschicht aus Zigarettenpapier 86 verbunden. Wie in Fig. 8 dargestellt, ist das Kapselende der Kunststoffhülse 44 von der Metallkapsel 90 getrennt, wodurch die durch die Durchgänge 92 fließenden heißen Dämpfe durch die Tabakhülse 88 kommen, wo die flüchtigen Bestandteile im Tabak verdampft oder herausgezogen werden, und dann in den Durchgang 18 kommen, wo die Tabakhülse 88 an das Ringsegment 42 aus Zelluloseazetatfasern anstößt.

In derartigen Ausführungen, die Isolierhülsen 72 kleiner Dichte aufweisen, kommen etwas Luft und Gase durch die Isolierhülse 72 und in die Tabakhülse 88. Auf diese Weise kann der periphere Durchgang 92 für das Herausziehen des Tabakaromas aus der Tabakhülse 88 unnötig wsrden.

In dem Ausführungsbeispiel in Fig. 9 enthält die Tabakhülse 94 Tabak oder eine Zugabe von Tabak und Isolierfasern, z. B. Glasfasern. Wie zu sehen, erstreckt sich die Tabakhülse 94 nur über das Mundende eines Metallbehälters 96. Sie kann sich auch über die ganze Länge der Rauchware, bis zu dem Filterstück 45 am Mundende erstrecken. In den derartigen Ausführungen ist der Metallbehälter 96 vorzugsweise mit einem oder mehreren Schlitzen 99 (vorzugsweise mit zwei um 180° versetzten Schlitzen) an seiner Peripherie versehen, so daß die Dämpfe von dem Aerosolerzeugen durch den Ringteil des Tabaks, der den Aerosolerzeuger umfaßt, durchkommen, um die Tabakdüfte vor dem Eingang in den Durchgang 18 herauszuziehen. Wiegezeigt, ist der Tabak an dem Brennstoffelementende der Tabakhülse 94 komprimiert, was zur Verringerung des Luftflusses durch den Tabak beiträgt und somit seine Brennfähigkeit reduziert. Außerdem ist der Metallbehälter 96 zur Löschung des Tabaks behilflich, da er als Wärmeschild wirkt. Diese Wärmeschildwirkung hilft zur Löschung jedes Brennens des die Kapsel umhüllenden Tabaks, und ist auch für eine gleichmäßige Verteilung der Wärme im Tabak rund um das asrosolerzeugende Mittel 12 behilflich, wodurch sie zur Freigabe der Tabakaromabestandteile beiträgt. Es kann auch zusätzlich wünschenswert sein, den Teil des Zigarettenpapiers 85; 89 in der Nähe des hinteren Endes des Brennstoffes mit einem Stoff, z. B. Natriumsilikat, für das Auslöschen des Tabaks zu behandeln, so daß der Tabak, abgesehen vom ausgesetzten Teil des Brennstoffelements 10, nicht besonders brennen wird. Man kann auch den Tabak selbst mit einem Brennmodifizierer behandeln, um das Brennen des Tabaks, der den Aerosolerzeuger umfaßt, zu verhindern.

Nach dem Anzünden einer der erwähnten Ausführungen brennt das Brennstoffelement 10 und erzeugt die Wärme, die für Verflüchtigen der aerosolbildenden Substanz oder der Substanzen, die sich im aerosolerzeugenden Mittel 12 befinden, dient. Diese flüchtigen Substanzen werden dann in der Richtung des Mundstücks 15 besonders v/ährend des Zuges, und weiter in den Mund des Rauchers gezogen, ähnlich wie der Rauch einer üblichen Zigarette.

Da das Brennstoffelement 10 verhältnismäßig kurz ist, befindet sich der heiße, brennende Feuerzapfen immer in der Nähe des Aerosolerzeugers, wodurch die Wärmeübertragung zu dem aerosolerzeugonden Mittel 12 und den jeweiligen evtl. angewandten Tabakfüllungen, sowie die resultierende Aerosolerzeugung maximal vergrößert wird, besonders wenn ein bevorzugtes wärmeleitendes Element verwendet wird. Da das Brennstoffelement 10 kurz ist, kommt niemals ein langer Abschnitt von nicht-brennendem Brennstoff, der als ein Wärmeschild wirkt, vor, wie es in den bisherigen thermischen Aerosolwaren üblich war. Die kleine Brennstoffquelle neigt auch zum Verringern der Menge der Produkte unvollständiger Verbrennung und Pyrolyse, besonders in den Ausführungen, die Kohlenstoff und/oder vielfache Durchgänge enthalten.

Die Wärmeübertragung, und somit die Aercsollieferung, werden erhöht durch den Gebrauch von Durchgängen durch den Brennstoff, die heiße Luft zu dem Aerosolerzeuger, und besonders während des Zuges, ziehen. Die Wärmeübertragung wird auch durch das bevorzugte wärmeleitende Element erhöht, das von dem Anzündende des Brennstoffelements entfernt oder zurückgesetzt ist, um die Beeinflussung durch das Anzünden und Brennen des Brennstoffes, und ein unschönes Vorstehen, sogar nach dem Gebrauch, zu verhindern.

Oa die aerosolbildende Substanz physikalisch von dem Brennstoff getrennt ist, ist sie bedeutend niedrigeren Temperaturen ausgesetzt, als die, die im brennenden Feuerzapfen vorkommen. Die Möglichkeit einer thermischen Degradation des Aerosolerz3ugers und des Verschwindens des Geschmacks wird dadurch minimalisiert. Dies verursacht auch die Aerosolen:eugung während des Zuges, und eine geringe Aerosolerzeugung aus dem aerosolerzeugenden Mittel während des Glimmens.

Das kurze Brennstoffelement, das zurückgesetzte wärmeleitende Element, das Isolierglied, und/oder die Durchgänge in dem Brennstoff verursachen in den bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungen gemeinsam mit dem Aerosolerzeuger, die Bildung eines Systems, das imstande ist, bedeutende Aerosolmengen und das beste Tabakaroma bei jedem Zug zu erzeugen. Die Nähe des Feuerzapfens zu dem Aerosolerzeuger nach den ersten Zügen ergibt, zusammen mit dem Leitglied, dem Isolierelement und/oder den vielfachen Durchgängen im Brennstoff, eine hohe Wärmelieferung sowohl während des Zuges als auch während des verhältnismäßig lange dauernden Glimmens zwischen den Zügen.

Es wird angenommen, ohne zu theoretisieren, daß das aerosolerzeugende Mittel eine verhältnismäßig hohe Temperatur zwichen den Zügen behält, und die zusätzliche, während der Züge gelieferte Wärme, die durch die bevorzugten Durchgänge in dem Brennstoffelement wesentlich erhöht ist, vor allem für das Verdampfen der aerosolbildenden Substanz gebraucht wird. Diese erhöhte Wärmeübertragung verbessert die Ausnutzung der verfügbaren Brennstoffenergie, vermindert die Menge des erforderlichen Brennstoffs, und ist bei der Lieferung des frühen Aerosols behilflich.

Es ist ferner möglich, durch eine geeignete Wahl der Zusammensetzung des Brennstoffelements, der Zahl, Größe, Gestalt und Anordnung der Durchgänge im Brennstoffelement, der Isolierhülse, der Papierumhüllung, und/oder des wärmeleitenden Mittels, die Brenneigenschaften der Brennstoffquelle in einem bedeutenden Maß zu regulieren. Als Folge entsteht dabei die Möglichkeit der Kontrolle der Wärmeübertragung zum Aerosolerzeuger, wodurch die Anzahl der Züge und/oder die Menge des an den Raucher gelieferten Aerosols geändert werden kann.

Die brennbaren Brennstoffelemente, die bei der vorliegenden Erfindung angewendet werden, sind gewöhnlich etwa 30mm lang. Vorzugsweise ist das Brennstoffelement etwa 20mm oder weniger lang, und meist bevorzugt ist ein 20mm oder weniger langes Brennstoffelement. Ein vorteilhafter Durchmesser des Brennstoffelements liegt zwischen etwa 8mm oder weniger, vorzugsweise zwischen etwa 3 und 7mm, und am besten zwischen etwa 4 bis 6mm. Die Dichte des brauchbaren Brennstoffelements liegt zwischen etwa 0,5 g/cm³ bis etwa 1,5g/cm³, gemessen z.B. durch Quecksilberverdrängung. Vorzugsweise ist die Dichte größer als 0,7 g/cm³, und am besten größer als 0,8g/cm³. In den meisten Fällen ist ein Stoff hoher Dichte erwünscht, denn er dient dazu, ein ausreichend langes Brennen des Brennstoffelements zu gevv Hhrleisten, um die Brennzeit einer üblichen Zigarette zu simulieren, und er wird genügend Energie für das Erzeugen der gewünschten Aerosolmenge bereitstellen.

Die in dieser Erfindung verwendeten Brennstoffelemente sind, vorzugsweise, aus zerkleinertem Tabak, rekonstituiertem Tabak, oder Tabakersatzstoffen, z. B. modifizierten Zellulosederivaten, degradiertem oder pyrolisiertem Tabak, und ähnlichen Substanzon gepreßt oder extrudiert. Zu den geeigneten Stoffen gehören die Stoffe, die in den US-Patenten 4347855,3931824, 3886574 und 4008723 und in Sittig, Tobacco Substitutes, Noyes Data Corp. (1976) beschrieben wurden. Andere geeignete brennbare Stoffe können nur dann eingesetzt werden, wenn sie lange genug brennen, um die Brennzeit einer üblichen Zigarette zu simulieren, und genügend Wärme für das aerosolerzeugende Mittel erzeugen, um die gewünschte Aerosolmenge aus der aerosolbildenden Substanz zu produzieren.

Die bevorzugten Brennstoffelemente enthalten üblicherweise brennbare Kohlenstoffe, z. B. solche, die durch die Pyrolyse oder Karbonisation von Zellulosederivaten, z.B. Holz, Baumwolle.. Kunstseide, Tabak, Kokosnuß, Papier usw. erhalten werden. Brennbarer Kohlenstoff ist in den meisten Fällen erwünscht wegen seiner hohen Wärmeerzeugungskapazität und weil er nur geringe Mengen von Produkten unvollständiger Verbrennung erzeugt. Der Kohlenstoffgehalt im Brennstoffelement sollte gewichtsmäßig vorzugsweise etwa 20% bis 40%, oder mehr, betragen.

Die am meisten bevorzugten Brennstoffelemente, die bei der Erfindung verwendet werden, sind die kohlenstoffhaltigen Brennstoffelemente (d.h. Brennstoffelemente, die hauptsächlich Kohlenstoff enthalten), die beschrieben sind in den Patentanmeldungen Seriennummer 650604, eingereicht am 14. September 1984, und Seriennummer 769632) eingereicht am 26. August 1983. Die kohlenstoffhaltigen Brennstoffelemente sind besonders vorteilhaft, weil sie sehr geringe Mengen an Produkten der Pyrolyse und unvollständigen Verbrennung erzeugen, wenig oder keinen sichtbaren Nebenstromrauch, sehr wenig Asche, und eine hohe Wärmekapazität aufweisen. In den besonders bevorzugten Ausführungen hat das dem Raucher gelieferte Aerosol keine bedeutende Mutagenität nach dem Arnes Test. Siehe Arnes et al., Mut. Res., 31: 347-364 (1975); Nagas et al., Mut. Res., 42: 335 (1977).

Verbrennungszusatzstoffe oder brennmodifizierende Mittel können auch in den Brennstoff eingemischt werden, um die geeigneten Brenn- und Glimmcharakteristiken zu gewährleisten. Wenn es erwünscht wird, können auch Füllstoffe, ι. B. Diatomeenerde, und Binder, z. B. Natriumzelluloseglykolat, in den Brennstoff eingemischt werden. Duftstoffe, z. B. Tabakextrakte, können dem Brennstoff zugemischt werden, um dem Aerosol Tabakaroma oder einen anderen Geschmack zuzugeben.

Das Brennstoffelement ist vorzugsweise mit einem oder mehreren Längsdurchgängen versehen. Diese Durchgänge sind bei der Kontrolle der Wärmeübertragung von dem Brennstoffelement zum aerosolerzeugenden Mittel behilflich, was sowohl für die Übertragung von ausreichender Wärme für die Erzeugung einer genügenden Aerosolmenge, wie für das Verhindern einer zu großen Wärmeübertragung, die eine Degradation des Aerosolerzeugers verursachen könnte, wichtig ist. Diese Durchgänge gewährleisten gewöhnlich eine Porosität und vergrößern die frühe Wärmeübertragung zum Substrat durch Vergrößerung der Menge von heißen Gasen, die das Substrat erreichen. Sie neigen auch zur Vergrößerung der Verbrennungsgeschwindigkeit. Im allgemeinen gewährleistet eine große Anzahl von Durchgängen, z. B. etwa 5 bis 9 oder mehr, besonders mit verhältnismäßig großen Abständen zwischen den Durchgängen, wie in Fig. 1A, 7A und 9A, eine hochkonvektive Wärmeübertragung, die zu hoher Aerosollieferung führt. Eine große Anzahl der Durchgänge ist auch gewöhnlich beim Anzünden behilflich. Eine hochkonvektive Wärmeübertragung neigt zur Erzeugung einer größeren Ausbeute an CO im Hauptstrom. Man kann weniger Durchgänge oder ein dichteres Brennstoffelement vorsehen, um die CO-Menge zu verringern, solche Änderungen neigen jedoch zur Erschwerung der Anzündbarkeit des Brennstoffelements und zur Verringerung der konvektiven Wärmeübertragung, wodurch die Geschwindigkeit und die Menge der Aerosollieferung niedriger werden. Es wurde jedoch gefunden, daß bei eng liegenden Durchgängen, wie in Fig. 7 B, die ausbrennen oder zusammenwachsen können, und dadurch

einen gemeinsamen Durchgang, zumindest am Anzündende, erstellen, die CO-Menge in den Verbrennungsprodukten gewöhnlich niedriger ist als bei einer gleichen Anordnung der Durchgänge, jedoch mit größeren Abständen zwischen Ihnen. Die optimale Anordnung, Gestaltung, und Anzahl der Durchgänge m Brennstoffelement sollte eine zuverlässige und hohe Aerosollieferung sichern, leichtes Anzünden ermöglichen, und wenig CO erzeugen. Verschiedene Kombinationen wurden auf Anordnui.g/Gestaltung und/oder Zahl der Durchgänge in kohlenstoffhaltigen Brennstoffelementen, die in verschiedenen erfindungsgemäßen Ausführungen verwendet wurden, geprüft. Es wurde allgemein festgestellt, daß Brennstoffelemente mit 5 bis 9 verhältnismäßig nahe liegenden Durchgängen, so daß sie beim Brennen einen großen Durchgang, mindestens an Anzündende des Brennstoffelements, formen, den Erfordernissen für ein bevorzugtes Brennstoffelement für den Gebrauch in der vorliegenden Erfindung am besten zu genügen scheinen, besonders für die bevorzugten kohlenstoffhaltigen Brennstoffelemente. Es wird jedoch angenommen, daß eine gleiche Erscheinung auch in den erfindungsgemäß verwendeten nichtkohlenstoffhaltigen Brennstoffelementen vorkommt.

Zu den Variablen, die die Geschwindigkeit des Zusammenwachsens der Durchgänge im Brennstoffelement beim Brennen beeinflussen, gehört die Dichte und Zusammensetzung des Brennstoffelements, die Groß , Form und Anzahl der Durchgänge, der Abstand zwischen den Durchgängen und ihre Anordnung. Zum Beipsiel, bei einer 0,85g/cm³ kohlenstoffhaltigen Brennstoffqquelle mit sieben Durchgängen von etwa 0,5mm sollten die Durchgänge innerhalb eines Kerndurchmessers angeordnet werden, d. h. des Durchmessers des kleinsten Kreises, der die Außenränder der Durchgänge umschreiben würde, zwischen etwa 1,6mm und 2,5mm, um das Zusammenwachsen der Durchgänge in einen Durchgang während des Brenners zu ermöglichen. Wenn jedoch die Durchmesser der sieben Durchgänge auf etwa 0,6mm vergrößert werden, wird der Kerndurchmesser, der während des Brenners zusammenwächst, auf etwa 2,1 mm bis etwa 3,0 mm steigen. Eine andere bevorzugte Anordnung der Durchgänge im Brennstoffelement 10, die in den erfindungsgemäßen Ausführungen von Nutzen ist, ist in Fig. 9 B dargestellt. Diese Anordnung ist besonders vorteilhaft für die niedrige CO-Lieferung und leichte Anzündbarkeit. In dieser bevorzugten Anordnung ist ein kurzer Teil des Anzündens des Brennstoffelements 10 mit einer Mehrzahl von Längsdurchgängen 16 versehen, vorzugsweise mit etwa 5 bis 9, die in eine große, bis zum Mundende des Brennstoffelements 10 sich erstreckende Höhlung 97 münden. Die Mehrzahl der Längsdurchgänge 16 an dem Anzündende erstellt eine große Oberfläche, die für ein leichtes Anzünden und eine frühe Aerosollieferung benötigt wird. Die Höhlung 97, deren Länge etwa 30% bis 95%, und vorzugsweise mehr als 50% der Länge des Brennstoffelements 10 ist, trägt zur gleichmäßigen Wärmeübertragung zum aerosolerzeugenden Mittel bei, und neigt zur niedrigen CO-Lieferung zum Hauptstrom. Das erfindungsgemäß zur Anwendung kommende aerosolerzeugende Mittel ist von dem Brennstoffelement physikalisch getrennt. „Physikalisch getrennt" bedeutet, daß die Substrate, der Behälter, oder die Kammer die die aerosolbildenden Substanzen enthalten, mit dem brennenden Brennstoffelement oder einem Teil dieses Elements" nicht durcheinandergeraten. Wie schon vorher e,wähnt wurde, hilft diese Anordnung, die thermische Degradation drr aercsolbildenden Substanz und die Anwesenheit des Seitenstromrauches zu reduzieren oder zu eliminieren. Das aerosolerzeugende Mittel bildet nicht einen Teil des Brennstoffes, es steht jedoch vorzugsweise in einer leitenden Wärmeaustauschbeziehung mit dem Brennstoffelement, und grenzt oder stößt an das Brennstoffelement an. Es ist mehr bevorzugt, daß die leitende Wärmeaustauschbeziehung durch ein wärmeleitendes Element zustande gebracht wird, z. B. durch ein Metallrohr oder eine Metallfolie, das vorzugsweise von den*. Anzündende des Brennstoffs zurückgesetzt oder entfernt ist.

Das aerosolerzeugende Mittel enthält vorzugsweise einen oder mehrere wärmebeständige Stoffe, die eine oder mehrere aerosolbildende Substanzen tragen. Die hier verwendete Bezeichnung „wärmebeständiger Stoff" bedeutet einen Stoff, der imstande ist, hohe Temperaturen, z. B. 400°C-600°C, die in der Nähe des Brennstoffs vorkommen, ohne Zerlegung oder Brennen auszuhelfen. Obwohl es nicht bevorzugt ist, sind auch andere aerosolerzeugende Mittel, z. B. in der Wärme zerbrechbare Mikrokapseln oder feste aerosolbildende Substanzen, im Rahmen dieser Erfindung miteinbegriffen, sobald sie imstande sind, eine genügende Menge der aerosolbildenden Substanzen zu erzeugen, um dem Tabakrauch befriedigend ähnlich zu werden. Wärmebeständige Stoffe, die als Substrat oder Träger der aerosolbildenden Substanzen verwendet werden können, sind dem Fachmann gut bekannt. Nützliche Substrate sollen porös sein, und mücsen imstande sein, eine aerosolbildende Substanz festzuhalten, wenn sie nicht im Gebrauch sind, oder starken aerosolbildenden Dampf freizugeben, wenn sie von dem Brennstoff erwärmt werden. Substrate, und besonders Partikelsubstrate, können in einem Behälter untergebracht sein, der vorzugsweise aus einem leitenden Stoff geformt wird.

Zu den nützlichen wärmebeständigen Stoffen gehören wärmebeständige adsorbierende Kohlenstoffe, z. B. poröse Sortierkohlen, Graphit, aktivierte oder nicht-aktivierte Kohlen usw. Zu anderen nützlichen Stoffen gehören anorganische feste Stoffe, z. B. Keramik, Glas, Tonerde, Vermiculit, Lehm, z. B. Bentonit, usw. Zu bevorzugten Kohlenstoffsubstratstoffen gehören poröse Kohlen, z. B. PC-25 und PG-60 von Union Carbide, und SGL Kohle von Calgon. Ein bevorzugtes Tonerdesubstrat ist SMR-14-1896 von Davidson Chemical Division der Firma W. R. Grace & Co., das vor Gebrauch in erhöhten Temperaturen, z. B. über 1000°C, gesintert, anschließend gewaschen und getrocknet wird.

Es wurde festgestellt, daß geeignete Partikelsubstrate auch aus Kohlenstoff, Tabak, oder Kohlenstoff und Tabak als Mischungen in einem einstufigen Prozeß in verdichtete Partikel mit einer Maschine von Fuji Paudal KK aus Japan geformt werden können; sie werden unter dem Firmennamen „Marumerizer" vertrieben. Diese Maschine ist sowohl in der DE-PS 1294351 und im US-Patent 3277520 (neu unter der Nr. 27 214), als auch in der in Japan veröffentlichten Spezifikation Nr.8684/1967 beschrieben. Es ist vorteilhaft, wenn das erfindungsgemäß verwendete aerosolerzeugende Mittel nicht mehr als um et va 40mm, vorzugsweise weniger als um 30mm, und am besten weniger als um 20mm von dem Anzündende des Brennstoffelements entfernt ist. Die Länge des Aerosolerzeugers kann von etwa 5mm bis etwa 50mm, vorzugsweise von etwa 5mm bis 40mm, und am besten von etwa 20 mm bis 35 mm variieren. Der Durchmesser des aerosolerzeugenden Mittels kann von etwa 2 mm bis etwa 8 mm, vorzugsweise von etwa 3mm bis 6mm variieren. Wenn ein nichtpartikelartiges Substrat verwendet wird, kann es mit einer oder mehreren Öffnungen versehen sein, um sowohl die Oberfläche des Substrats, als den Luftdurchfluß und die Wärmeübertragung zu vergrößern.

Dio in dieser Erfindung verwendete aerosolbildende Substanz oder Substanzen müssen imstande sein. Aerosol bei den Temperaturen des durch das brennende Bronnstoffelement erwärmten aorosolerzeugenden Mittels zu bi'den. Derartige Substanzen werden vorzugsweise aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff bestehen, sie können jedoch auch andere Stoffe enthalten. Die aerosolbildenden Substanzen können fest, halbfest, oder flüssig sein. Der Siedepunkt der Substanz und/oder der

Substanzmischung kann t ei bis 500⁰C liegen. Zu den Substanzen mit derartigen Eigenschaften gehören Polyalkohole, z. B. Glycerin und Propylenglytol, und aliphatische Ester der Mono-, Di- oder Polycarbonsäuren, z.B. Methylstereat, Dodekondioat, DimethyltetradodekanHioat usw.

Die bevorzugten aerosolbildenden Substanzen sind Polyalkohole, oder Gemische dor Polyalkohole. Zu den meist bevorzugten aerosolbildenden Substanzen gehören Glyzerin, Propylenglykol, Triethylenglykol oder Gemische dieser Stoffe. Die aei osolbildende Substanz kann auf oder in dem aerosolerzeugenden Mittel in einer genügenden Konzentration für ein Permeieren oder Beschichten des Substrats, Trägers, oder Behälters verteilt sein. Die aerosolbildende Substanz kann z. B. konzentriert, oder in einer verdünnten Lösung durch Eintauchen, Spritzen, Dampfabsetzung oder Anwendung einer ähnlichen Methode eingesetzt werden. Feste aercsolbildende Bestandteile können mit dom Substrat gemischt sein und vor der Formung gleichmäßig verteilt werden.

Obwohl die Füllung der aerosolbildenden Substanz von einem Träger zum anderen, und von einer aerosolbildenden Substanz zur anderen variieren wird, kann die Menge der flüssigen aerosolbildenden Substanz gewöhnlich von etwa 20mg bis etwa 120 mg, vorzugsweise von etwa 35 mg bis etwa 85 mg, und am besten von etwa 45 mg bis etwa 65 mg variieren. Möglichst viel der von dem Aerosolerzeuger getragenen aerosolbildenden Substanz soll dem Raucher als feuchte gesr.mte Partikelsubstanz (FGPS) geliefert werden. Vorzugsweise wird gewichtsmäßig etwa 2%, besser über etwa 15%, und am besten über etwa 20% der von dem Aerosolerzeuger getragenen aerosolbildenden Substanz dem Raucher als FGPS geliefert.

Das ae.osolerzeugende Mittel kann auch einen oder mehrere flüchtige Duftstoffe enthalten, z.B. Methol, Vanillin, Ersatzkaffee, Tabakextrakte, Nikotin, Koffein, Alkohol und andere Stoffe, die dem Aerosol Aroma verleihen. Das Mittel kann auch andere beliebige feste oder flüssige flüchtige Stoffe enthalten. Als Alternative können sich diese Duftstoffe zwischen der aerosolerzeugenden Mittel und dem Mundstück befinden, z. B. in einem separaten Substrat, in einer Kammer in dem Durchgang zwischen dem aerosolerzeugenden Mittel und dem Mundstück, oder in der Tabakfüllung, wenn sie vorhanden ist. FdIIs erwünscht, können diese flüchtigen Stoffe anstatt einem Teil oder der gesamten aerosolbildenden Substanz verwendet werden, so daß die Rauchware dem Raucher ein nicht-aerosolartiges Aroma oder einen anderen Stoff liefert. Ein besonders bevorzugtes aerosolerzeugendes Mittel enthält das erwähnte Tonerdesubstrat mit spritzgetrncknetem Tabakextrakt, Tabakduftmodifizierenern, z. B. Lävulinsäure, einem oder mehreren Duftstoffen, und einer aerosoihildenden Substanz, z. B. Glyzerin. Dieses Substrat kann mit komprimierten Tabakpartikeln, z. B. solchen wie diejenigen, die in ?'r,em „Marumerizer", erzeugt werden, gemischt sein; die Partikel können auch mit einer aerosolbildenden Substanz imprägniert werden.

Erfindungsgemäße Produkte können zur Einnahme von Medikamenten und von flüchtigen, pharmakologisch oder physiologisch aktiven Substanzen, z. B. Ephedrin, Metaproterenol, Terbutalin usw., dienen oder für einen solchen Gebrauch modifiziert werden. Wie in den Abbildungen der Ausführungsbeispiele dargestellt ist, kann die erfindungsgemäße Rauchware auch eine Füllung oder einen Stöpsel aus Tabak oder einem tabakenthaltenden Stoff stromabwärts von dem Brennstoffelement aufweisen, die zum Beitragen des Tabakaromas zum Aerosol gebracht werden können. In solchen Fällen werden die heißen Dämpfe durch den Tabak getrieben, um die flüchtigen Tabakbestandteils ohne ein Brennen orter eine wesentliche Pyrolyse zu entziehen und zu verflüchtigen. Eine bevorzugte Lage der Tabakfüllung ist rundum die Peripherie des aerosolerzeugenden Mittels, wie in Fig.8 und Fig.9 gezeigt. Diese Lage vergrößert die Wärmeübertragung zum Tabak, besonders in diesen Ausführungen, die ein wärmeleitendes Element oder einen leitenden Behälterzwischen der aerosolbildenden Substanz und der peripheren Tabakhülse aufweisen. In diesen Ausführungen wirkt der Tabak auch als ein Isolierglied für den Aerosolerzeuger und hilft, die Empfindung und das Aroma einer herkömmlichen Zigarette zu simulieren. Eine weitere bevorzugte Lage der Tabakfüllung ist innerhalb des aerosolerzeugenden Mittels, wo der Tabak oder die verdichteten Tabakpartikel 1 mit dem Substrat für die aerosolbildenden Substanzen gemischt oder anstatt dieser Substanzen verwendet werden kann.

Dertabakenthaltende Stoff kann einen beliebigen Tabak, der einem erfahrenen Fachmann zur Verfügung steht, z. B. Burley, Flue Cured, Türkischen Tabak, rekonstituierten Tabak, stranggepreßte oder verdichtete Tabakmischungen, blätterenthaltenden Tabak usw., beinhalten. Es ist vorteilhaft, eine Tabakmischung für eine größere Vielfalt der Düfte zu gebrauchen. Der tabakenthaltende Stoff kann auch übliche Tabakzusatzstoffe, z. B. Füller, Verkleidung, Verstärkungsmittel, z. B. Glasfaser, fei'chtehaltende Mittel, usw. beinhalten. Dem Tabak können auch Duftstoffe und duftmodifizierende Stoffe zugegeben werden. Das vorzugsweise erfindungsgemäß verwendete wärmeleitende Element ist gewöhnlich ein Rohr, ein Streifen oder eine unter etwa 0,01 mm bis etwa 0,2 mm oder mehr starke Folie aus Metall (z. B. Aluminium). Die Stärke, die Gestalt, und/oder die Art des leitenden Stoffes (z. B. andere Metalle odor Frafoil von Union Carbide) können für das Erreichen eines beliebigen erwünschten Wärmeübertrag ungsgrades geändert werden. Gewöhnlich sollte das wärmeleitende Element genug weit zurückgesetzt sein, um eine jeweilige Beeinflussung durch das Anzünden des Brennstoffelements zu vermeiden, jedoch nahe genug am Anzündende liegen, um eine leitende Wärmeübertragung während der ersten und mittleren Züge zu gewährleisten.

Wie in den dargestellten Ausführungsbeipsielen gezeigt wird, berührt oder überlappt das wärmeleitende Element vorzugsweise das Endteil des Brennstoffelements und mindestens einen Teil des aerosolerzeugenden Mittels, und ist von dem Anzündende zurückgesetzt oder mindestens um etwa 3mm oder mehr, vorzugsweise um etwa 5mm oder mehr, entfernt. Das wärmeleitende Element erstreckt sich vorzugsweise über nicht mehr als eine Hälfte der Länge des Brennstoffelements. Es ist noch besser, wenn das wärmeleitende Element nicht mehr als die hinteren 5mm des Brennstoffelements überlappt oder berührt. Die derartigen, bevorzugten zurückgesetzten Elemente beeinflussen weder das Anzünden noch das Brennen des Brennstoffelements. Die bevorzugten, zurückgesetzten leitenden Elemente helfen auch durch ihre Wärmeschildwirkung beim Löschen des Brennstoffs, wenn er bis zum Berühren durch den Leiter brennt, und ragen sogar nach dem Verbrauch des Brennstoffs nicht heraus. Das wärmeleitende Element formt auch vorzugsweise einen leitenden Behälter, der die aerosolbildende Substanzen umschließt. Als Alternative kann ein separater leitender Behälter, besonders in den Ausführungen mit Partikelsubstraten oder halbflüssigen aerosolbildenden Substanzen, verwendet werden. Außer seiner Wirkung als Behälter für die aerosolbildenden Substanzen, verbessert der leitende Behälter auch die Wärmeverteilung zu dem aerosolerzeugenden Stoff und der bevorzugten peripheren Tabakhülse, und ist beim Verhindern des Verschiebens des Aerosolerzeugers zu anderen Bestandteilen der Rauchware behilflich. Durch Änderung der Zahl, der Größe, und/oder der Lage der Durchgänge, durch die der Aerosolerzeuger zum Mundstück der Rauchware geliefert wird, dient der Behälter auch als ein Reguliermittel des Druckabfalls entlang der Rauchware.

Außerdem kann der Behälter, in den Ausführungen mit einer Tabakhülse rund um die Peripherie des aerosolerzeugenden Mittels, mit peripheren Durchgängen oder Schlitzen für die Kontrolle und das Führen der Dämpfe durch den Tabak versehen sein. Die Anwendung eines Behälters vereinfacht auch die Herstellung das Produkts durch Verringerung der Anzahl der benötigten Elemente und/oder Herstellungsschritte.

Die Isolierelemonte, die erfindungsgemäß angewendet werden können, werden vorzugsweise als eine elastische Hülse aus einer oder mehreren Schichten eines Isolierstoffes geformt. Es ist vorteilhaft, daß diese Hülse mindestens 0,5mm, vorzugsweise mindestens 1 mm, und am besten etwa 1,5 bis etwa 2mm stark ist. Die Hülse erstreckt sich vorzugsweise entlang mehr als der Hälfte der Länge des Brennstoffelements. Es ist noch besser, wenn sie sich entlang der ganzen Außenperipherie des Brennstoffelements und entlang der ganzen Länge oder einem Teil des aerosolerzeugenden Mittels erstreckt. Wie in dem Ausführungsbeispiel in Fig. 8 gezeigt wird, können verschiedene Stoffe für das Isolieren dieser zwei Bestandteile der Rauchware verwendet werden.

Die Isolierelemente, die erfindungsgemäß angewendet werden können, beinhalten gewöhnlich anorganische oder organische Fasern, z. B. aus Glas, Tonerde, Kieselerde, glasartigen Stoffen, Mineralwolle, Kohlenstof n, Silizium, Bor, organischen Polymeren, Zellulosederivaten usw., oder aus Gemischen dieser Stoffe. Es können auch nicht-faserige Isolierstoffe, wie Silikaaerogel, Perlit, Glas usw., die als Matten, Streifen oder andere Formen gestaltet sind, verwc ndet worden. Bevorzugte Isolierelemente sind elastisch, um das Gefühl einer konventionellen Zigarette zu simulieren. Die bevorzugten Isolierstoff j sollten während des Gebrauchs verschmelzen und eine Erweichungstemperatur von unter etwa 650-700°C haben; sie sollten auch nicht während des Gebrauchs brennen; es können jedoch langsambrennende Kohlenstoffe und ähnliche Stoffe verwendet werden. Diese Stoffe wirken vor allem als eine Isolierhülse, die einen bedeutenden Teil der von dem brennenden Brennstoffelement erzeugten Wärme behält und zum aerosolerzeugenden Mittel führt. Da die Isolierhülse in der Nähe des brennenden Brennstoffelements, im beschränkten Ausmaß, heiß wird, kann sie auch Wärme zu dim aerosolerzeugenden Mittel übertragen. Zu den gegenwärtig bevorzugten Isolierstoffen für das Brennstoffelement gehören Keramikfaser, z. B. Glasfaser. Zwei geeignete Glasfasersorten sind von Manning Paper Company of Troy, New York, unter den Bezeichnungen Manninglas 1000 und Manninglas 1200, verfügbar. Die bevorzugten Glasfaserstoffe haben einen niedrigen Erweichungspunkt, z.B. unter etwa 65O⁰C, gemessen nach der ASTM C 338-73 Testmethode. Zu den bevorzugten Isolierstoffen gehören auch die experimentellen Stoffe der Firma Owens-Corning aus Toledo, Ohio, mit der Bezeichnung 6432 und 6437, die einen Erweichungspunkt von etwa 64O⁰C haben und während des Gebrauchs verschmelzen.

Verschiedene, auf dem Markt vorhandene, anorganische Fasern sind mit einem Bindemittel, z.B, mit PVA, erstellt, das während der Behandlung die Strukturintegrität unterstützt. Diese Bindemittel, die ein herbes Aroma während des Erwärmens aufweisen, sollten vor dem Gebrauch entfernt werden, z. B. durch Erwärmen in der Luft während etwa 15min bei einer Temperatur von etwa 65O⁰C. Auf Wunsch, kann gewichtsmäßig etwa 3% Pektin den Fasern zugegeben werden, um de Hülse eine mechanische Stärke, ohne Auftreten des herben Aromas, zu verleihen.

Als Alternative kann der gesamte Isolierstoff oder ein Teil des Isolierstoffes von locker- oder dichtgepacktem Tabak ersetzt werden. Der Gebrauch von Tabak als Ersatz eines Teils oder gesamten Isolierhülse hat, außer der Isolierwirkimg, die zusätzliche Aufgabe, Tabakduft dem Hauptstromaerosol zuzugeben und einen Tabakseitenstromduft zu erzeugen. In den bevorzugten Ausführungen, in denen die Tabakhülse das aerosolerzeugende Mittel umhüllt, wirxt die Hülse als eine unbrennbare Isolation und trägt Tabakduft dem Hauptstromaerosol bei. In den Ausführungen, in denen der Tabak den Brennstoff umhüllt, wird der Tabak vorzugsweise nur bis zum Verbrauch der Brennstoffquelle verbraucht, d. h. ungefähr bis zum Anstoßpunkt zwischen dem Brennstoffelement und dem aerosolerzeugenden Mittel. Dies kann durch Komprimieren des Tabaks rund um das Brennstoffelement und/oder durch Anwendung eines leitenden Wärmeschildes, wie im Ausführungsbeispiel in Fig.9, erzielt werden. Es kann auch erreicht werden durch eine Behandlung der Zigarettenpapiei Umwicklung und/oder des Tabaks mit Stoffen, die beim Löschen des Tabaks an dieser Stelle, wo e- das aerosolerzeugende Mittel überlappt, hJfen. Wenn das Isolierelement andere faserartige Stoffe als Tabak enthält, kann zwischen dem Isolierelement und dem Mundstück der Rauchware ein Sperrmittel vorgesehen werden. Ein solches Sperrmittel beinhaltet ein Ringglied aus Zelluloseazetatfasern großer Dichte, das an das faserartige Isolierelement anstößt und an beiden Ender, .. B. mit einem Klebstoff, abgedichtet ist, um einen Luftdurchfluß durch seine Fasern zu verhindern.

In den meisten erfindungsgemäßen Ausführungsbeisielen wird die Brennstoff/Aerosolerzeuger-Einheit mit einem Mundstück, wie die in den Abbildungen gezeigten folienbedeckten Papierhülsen oder Zelluloseazetat/Kunststoffhülsen verbunden, obwohl auch ein separates Mundstück, z. B. in Form eines Zigarettenhalters, vorgesehen sein kann. Dieses Element der Rauchware bildet den Durchgang, der die verdampfte aerosolbildende Substanz zum Mund des Rauchers leitet. Wegen seiner Länge, vorzugsweise von etwa 35 bis 50mm oder mehr, hält es auch den heißen Feuerzapfen von dem Mund und den Fingern des Rauchers entfernt, und gewährleistet eine ausreichend lange Zeit, um das Aerosol vor dem Erreichen des Rauchers zu formen und zu kühlen.

Geeignete Mundstücke sollten inert in bezug auf die aerosolbildenden Substanzen sein, eine wasser- < Jar flüssigkeitsdichte Innenschicht haben, einen minimalen Aerosolverlust durch Kondensation oder Filtration bieten, und imstande sein, die Temperatur an der Berührungsfläche mit anderen Teilen der Rauchware auszuhalten. Die bevorzugten Mundstücke beinhalten die in vielen dargestellten Ausführungsbeispielen verwendete Zelluloseazetathülse, die als ein elastischer Außenteil wirkt und beim Simulieren der Empfindung einer herkömmlichen Zigarette am Mundstück der Rauchware hilft. Andere geeignete Mundstücke werden dem Fachmann bekannt sein.

Die für die Anwendung in den :nUI³:_,W W.UI 'M; ;_p_X findung geeigneten Mundstücke können auch evtl. ;MW-gMQT;_-^v Mundstück haben, das gebraucht wird, um die Rauchware einer üblichen Zigarette ähnlich zu machen. Derartige Filter enthalten schwachwirkende Zelluloseazetatfilter, und hohle oder durchkreuzte Kunststoffilter, z. B. aus Polypi opylen. Solche Filter haben keinen bedeutenden Einfluß auf die Aerosollieferung.

Die ganze Lange der Rauchware oder nur ein Teil der Randw^re kann mit Zigarettenpapier umhüllt sein. Die bevorzugten Papiersorten an dem Brennstoffelement sollten keine Flamme während des Brennens des Brennstoffelements aufweisen. Das Papier soll außerdem kontrollierbare Glimmeigenschaften haben und eine graue zigarettenartige Asche erzeugen. In den Ausführungen, die eine Isolierhülse haben, worin das Papier von dem umhüllten Brennstoffelement ausgebrannt wird, wird die größte Wärmeübertragung erreicht, weil der Luftfluß zur Brennstoffquelle nicht beschränkt ist. Es können jedoch auch Papiersorten vorgesehen .-ein, die beim Aussetzen der Wärme des brennenden Brennstoffelements völlig oder teilweise

unberührt bleiben. Derartige Papiersorten gewährleisten einen beschränkten Luft'luß zum brennenden Brennstoffelement und helfen somit bei der Kontrolle der Temperatur, bei der das Brennstoffelement brennt, und der resultierenden Wärmeübertragung zum aerosolerzeugenden Mittel.

Ein für das Erreichen einer schwachen Porösität behandeltes nicht poröses oder null-poröses Papier, z. B. unbrennbares Glimmpapier mit vielfachen Öffnungen, kann als eine Umwicklungsschicht verwendet werden, um die Verbrennungsgeschwindigkeit und die Temperatur des Brennstoffelements zu reduzieren, und somit ein niedriges CO/COj-Verhältnis zu behalten. Ein derartiges Papier reguliert die Wärmeübertragung, besonders während der mittleren Züge (d. h. während des vierten bis sechsten Zuges).

bin nicht-poröses Papier kann von dem aerosolerzeugenden Mittel bis zum Mundstück verwendet werden, um die Aerosollieferung, die sonst durch eine radiale (d. h. auswärtige) LuftinfÜtration durch die Rauchware verdünnt wäre, möglichst groß zu machen.

Die derartigen Papiersorten sind in der Zigarettenpapierindustrie bekannt, und Kombinationen von diesen Papiersorten können für das Erzeugen von verschiedenen funktionalen Wirkungon eingesetzt werden. Zu den bevorzugten Papiersorten, die in den erfindungsgemäßen Rauchwaren Anwendung finden, gehört Stöpselpapier Ecusta 01788 und 646 von Ecusta of Pisgah Forest, North Carolina, sowie KC-63-5, P 878-5, P 878-16-2 und 780-63-5 Papier von Kimberly-Clark.

Die bevorzugten erfindungsgemäßen Ausfühiungen sind imstande, mindestens 0,6mg des als gesamte feuchte Partikelsubstanz (FGPS) gemessenen Aerosols während der ersten 3 Züge zu liefern, wenn unter den FTC Rauchumständen geraucht wird (die FTC Rauchumstände bestehen aus 2 Sekunden des Zuges (Gesamtvolumen 35ml), die durch 58 Sekunden des Glimmens getrennt sind). Die stärker bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungen sind imstande, in den ersten 3 Zügen 1,5mg Jes Aerosols oder mehr zu liefern. Die am meisten bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungen sind imstande, in den ersten 3 Zügen 3 mg des Aerosols oder mehr zu liefern, wenn unter den FTC Rauchumständen geraucht wird. Außerdem liefern die bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungen unter den FTC Rauchumständen eine Durchschnittsrnenge von mindestens 0,8mg der gesamten feuchten Partikelsubstanz pro Zug während mindestens sechs Zügen, und vorzugsweise während mindestens zehn Zügen.

Claims (13)

1. Einrichtung zum Erzeugen von tabakrauchähnlichen Aerosolen, gekennzeichnet durch

a) ein entzündbares Brennstoffelement (10; 24)

b) ein physikalisch getrennt angeordnetes aerosolerzeugendes Mittel (12) mit einem aerosolbildenden Stoff und

c) ein tabakhaltiges Material, das zumindest teilweise das physikalisch getrennt aerosolerzeugende Mittel (12) umschließt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennstoffelement (10; 24) eine Länge aufweist, die weniger als 30 Millimeter beträgt.

3. Eini ichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennstoffelement (10; 24) ein kohlenstoffhaltiges Material enthält.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Brennstoffelement (10; 24) jnd dem aerosolerzeugenden Mittel (12) ein wärmeleitendes Element angeordnet ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch, daß das wärmeleitende Element sowohl das Brennstoffelement (10; 24)alsauchdasaerosolzerzeugende Mittel (12) zumindest teilweise umgibt.

6. Einrichtung nach Anspruch 1; 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennstoffelement (10; 24) ein kohlenstoffhaltiges Material enthält und eine Vielzahl von Längsdurchgängen (16) aufweist.

7. Einrichtung nach Anspruch 1,2,5 oder 6, gekennzeichnet dadurch, daß zumindest ein Teil des Brennstoffelementes (10) von einer Isolierhülse (72) umgeben ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet dadurch, daß die Isolierhülse (72) elastisch ausgeführt ist und eine Dicke von mindestens 0,5 Millimetern aufweist.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet dadurch, daß die Isolierhüjse (72) während des Gebrauches schmilzt.

10. Einrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet dadurch, daß die Isolierhülse (72) Keramik- oder Glasfasern beinhaltet,

11. Einrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet dadurch, daß die Fasern eine Erweichungstemperatur von höchstens 650⁰C aufweisen.

12. Einrichtung nach Anspruch 1,2,5 oder 8, gekennzeichnet dadurch, daß das aerosolerzeugende Mittel (12) in einem Wärmeleitbehälter angeordnet ist.

13. Einrichtung nach Anspruch 1,2,5 oder 12, gekennzeichnet dadurch, daß zumindest ein Teil des aerosolerzeugenden Mittels (12) aus tabakhaltigem Material besteht.