DK154029B - Rygeartikel, specielt paa cigaretform - Google Patents

Description

DK 154029 B

i

Opfindelsen angår rygevarer, især, men ikke udelukkende, cigaretter.

Man har i den senere tid i stigende grad rettet opmærksomheden mod reduktionen af den sidestrømrøg, der udsendes fra 5 cigaretter, mens den ulmer mellem sug. En bestemmende faktor for dannelsen af sidestrøm fra en cigaret er brændehastigheden af cigaretten under ulmeperioder mellem sug. Ved at anvende papirer, der frembringer lave cigaret-brændehastigheder, kan man således reducere dannelse af sidestrøm. Som det er kendt 10 for sagkyndige, har brændehastigheden af cigaretpapir rela tion til den inherente permeabilitet deraf. Jo lavere perme-abiliteten er, desto lavere - generelt talt - er brændehastigheden. For at opnå lave hastigheder af emissionen af sidestrømme kan man som følge deraf ty til papirer med lav permeabili-15 tetsværdi.

For tiden er den laveste permeabilitetsværdi af cigaretpapir, som anvendes ved konventionel cigaretproduktion, ca. 5 Coresta-enheder, fordi forsøg på at anvende lavere permeabiliteter har resulteret i, at cigaretterne ikke er i stand til at forblive 20 tændt, hvis man lader dem ulme blot i et kort tidsrum. Den foreliggende opfindelse er baseret på erkendelsen af, at man kan anvende papiromhyllinger med betydeligt lavere permeabi-litetsværdier under samtidig bibeholdelse af acceptable forbrændingsbibeholdende egenskaber af rygevaren, hvis man ud-25 vælger en papirsort, for hvilken forholdet mellem diffusionskoefficienten (Dq) for oxygen gennem nitrogen i papiret og tykkelsen (t) af papiret tilfredsstiller specificerede krav. Diffusionskoefficienten eller diffusiviteten af en gas i en binær gasblanding er defineret som den mængde af gas, der per 30 tidsenhed passerer på tværs af en arealenhed, når koncentrationsgradienten er lig 1. Gasser diffunderer langsommere, når diffusionen foregår via porøse, faste stoffer, såsom papir, end via den ubegrænsede gasfase. Diffusionskoefficienten af gasser gennem papir måles under anvendelse af en metode, der 35 er beskrevet af Drake et al. og publiceret i International

DK 154029 B

2

Journal of Heat and Mass Transfer, 1980, bind 23, side 127- 2 -1 134. Hvis diffusionskoefficienten måles i enhederne cm * sek. og papirtykkelsen i cm, har forholdet D0/t dimensionen cm-sek. Diffusionskoefficienten fastsættes passende i rela-5 tion til oxygen, men den kunne med henblik på opnåelsen af en hensigtsmæssig målemetode også fastsættes i relation til en anden gas.

Luftpermeabiliteten af et papir udtrykkes i Coresta-enheder x 2 som den mængde luft i cm , som passerer gennem 1 cm af pa-10 piret i 1 minut under en konstant trykdifferens på 1,0 kilo-pascal.

Cigaretpapir, der er porøst i sig selv, består af et sammenvævet netværk af fibre, sædvanligvis i det væsentlige fuldstændigt eller hovedsageligt cellulosefibre, grundigt blandet 15 med partikler af et fyldstof, f.eks. kalk. Bredden af åbningerne i denne matrix af fiber/fyldstof er af størrelsesordenen lyum. Dette er en lille værdi i sammenligning med papirtykkelsen (sædvanligvis 20 til 40yum), og luftstrømningen gennem disse åbninger i papiret styres af viskose kræfter. Når ci-20 garetpapir imidlertid perforeres efter papirfremstillingsprocessen, f.eks. ved en elektrostatisk eller mekanisk proces, er perforeringshullerne relativt store, idet de sædvanligvis har en gennemsnitlig diameter af samme størrelsesorden som papirtykkelsen. Strømningen af luft gennem disse perforerings 25 huller styres af inertiale kræfter.

Den totale strømning gennem perforeret cigaretpapir består således at to komponenter, nemlig viskos strømning gennem den porøse struktur af papiret, der foreligger inherent i papiret fra papirfremstillingsprocessen, og inertial strømning gennem 30 perforeringshullerne. Den totale strømning gennem perforeret papir kan udtrykkes ved: 3

DK 154029 B

Q = ZAP + Z!A(P)n •Z “1 hvor Q er luftstrømningshastigheden (cnr min ), o A er arealet af det papir (cm ), der er udsat for den strømmende luft, 5 P er trykdifferensen over papiret (kilopascal), Z er permeabiliteten af papiret hidrørende fra viskos strømning gennem de åbninger, der er inherente i henhold til den papirfremstillende proces i Coresta-enheder (cm · min-·*· * kilopascal-1), 10 Z' er permeabiliteten af papiret hidrørende fra inertial “1 strømning gennem perforationshullerne (cm·min ·kilopascal”1' n) , og n er en konstant for et givet sæt af perforationshuller, hvor 0,5 <n <1,0. Den nøjagtige værdi af n afhænger 15 af størrelsen af perforationshullerne i papiret.

Af den før angivne formel kan det udledes, at den "totale permeabilitet" af perforeret cigaretpapir er lig (Z + Z’)·

De relative værdier af Z og Z1 for et givet perforeret papir kan opnås ved at måle strømningen gennem papiret ved en serie 20 af tryk over papiret og ved at foretage en numerisk regression af de pågældende Q/P data i den ovenfor angivne formel, under anvendelse af en værdi af n, der stemmer overens med den gennemsnitlige størrelse af perforationshullerne i papiret.

Rygevaren ifølge opfindelsen, der er af den i indledningen 25 til krav 1 angivne art, er ejendommelig ved det i den kendetegnende del af krav 1 angivne.

Fortrinsvis består omhyllingen, der har værdier for luftperme-abiliteten og DQ/t, der tilfredsstiller de ovenfor angivne, fysiske begrænsninger, af et enkelt papirlag. Værdierne for 30 D /t er med fordel ikke over 0,25 cm sek.-1 og ikke under 0,15 cm sek.

henhold til opfindelsen har et omhyllingsmateriale til en rygevare, fortrinsvis i form af et enkelt lag af papir, en 4

DK 154029B

luftpermeabilitet hidrørende fra viskos strømning, der i det væsentlige ikke er over 3 Coresta-enheder, og en værdi for D /t, der i det væsentlige ligger i intervallet mellem 0,08 ° -1 og 0,65 cm-sek.

5 Hvis omhyllingen indeholder store huller, og modstanden mod luftstrømning gennem omhyllingen således skyldes både iner-tiale og viskose kræfter, kan den totale permeabilitet være mere end 3 Coresta-enheder, men permeabiliteten hidrørende fra den viskose strømning bør ikke være mere end ca. 3 Coresta-10 enheder. Luftpermeabiliteten af omhyllingen hidrørende fra viskos strømning er fortrinsvis ikke over 2 Coresta-enheder, og hensigtsmæssigt er den ca. 1 Coresta-enhed. Permeabilite-ten af omhyllingen hidrørende fra viskos strømning bør være ensartet i den forstand, at permeabiliteten af det papir, der 15 anvendes til tildannelse af omhyllingen i tilfælde af, at den måles på enhver udvalgt zone deraf, er den samme som den, der måles på enhver anden zone deraf. Passende tilvejebringes den ønskede permeabilitet af papiromhyllingen hidrørende fra viskos strømning som en inherent egenskab af papiret som et re-20 sultat af papirfremstillingsprocessen.

En minimalt acceptabel værdi for D /t indenfor området mel- -1° lem ca. 0,08 og ca. 0,65 cm*sek. vil i begrænset omfang afhænge af et antal konstruktionsfaktorer af rygevaren, f.eks. typen og formen af tobakken eller andet rygemateriale, og dia-25 meteren af staven af rygemateriale.

Frembringelseshastigheden af lateralt fremkommet, totalt partikelformet materiale (TPM), d.v.s. den laterale TPM-afgivelse per cigaret, divideret med det tidsrum, i løbet af hvilket cigaretten ryges, har korrelation med mængden af synlig, la-30 teral røg, som iagttages i form af afgivet materiale fra cigaretten. For kommercielle cigaretter, der. har konventionelle cigaretpapirer, er frembringelseshastigheden af lateralt TPM større end ca. 3>0 mg* min. “'K I tilfælde af cigaretter fremstillet i henhold til opfindelsen er det muligt at opnå vær- 5

DK 154029 B

dier på 2,0 mg-min.eller mindre.

Man kan fremstille cigaretter i henhold til opfindelsen, hvilke udviser en reduktion på k0% eller endog 60% eller derover hvad angår den totale laterale TPM-afgivelse, når man på ba-5 sis af lige store antal sug sammenligner med dermed kompa- rable cigaretter, der har konventionelle cigaretpapirer. Afgivelserne af andre komponenter i den laterale røg, f.eks. carbonmonoxid og carbondioxid, reduceres også under anvendelse af opfindelsen.

10 Cigaretter ifølge opfindelsen har en statisk brændehastighed, der er lavere end den statiske brændehastighed af konventionelle cigaretter. Ved udvælgelse af relevante konstruktionsvariable kan man imidlertid let tilvejebringe cigaretter, der forbliver tændt, når de ryges med et sug per minut. Cigaret-15 terne ifølge opfindelsen udviser således ikke blot den fordel, at de har en lav produktion af lateral røg, men de kan også være af en sådan natur, at de slukker sig selv, når de overlades til ulmning i et længere tidsrum.

Omhyllingsmaterialet kan omfatte kemiske additiver eller fyld-20 stoffer. Man kan inkorporere kemiske additiver i et omfang af mellem 0,5 og 4% til tilvejebringelse af krævede aske- og/eller ulme-egenskaber. Passende additiver er phosphater, f.eks. monoammonium- eller dinatriumphosphat, citrater, f.eks. natrium- eller kaliumcitrat, tartrater, formiater, lactater og 25 acetater. Passende fyldstoffer er titandioxid, magnesiumoxid og calciumcarbonat.

Opfindelsen skal nu yderligere på eksemplificerende måde forklares under henvisning til fire former af cigaretter, A, B, C og D, ifølge opfindelsen, og af sammenligningshensyn under 30 henvisning til tre former af cigaretter af konventionel konstruktion, E, F og G.

DK 154029 B

6

Detaljer i forbindelse med cigaretpapirerne til cigaretterne A-G er angivet i tabel 1.

TABEL 1

Permeabilitet 2 °° -1 ^ Do/t 5 Cigaret (Coresta- (cm •sek.‘"'L) (cm) (cm-sek.-1) enheder) A 0,7 0,00032 0,0030 0,11 B 1,0 0,0010 0,0040 0,25 C 1,5 0,0021 0,0035 0,60 D 3,0 0,00070 0,0030 0,23 10 E og G 25 0,0070 0,0040 1,75 F 50 0,0125 0,0039 3,21

Hver af cigaretterne B, C, E og F omfattede en tobaksstav, der var 59 mm lang, som havde en omkreds på 24,75 mm, og som 15 var knyttet til et 25 mm langt filter af celluloseacetat.

Tobaksblandingen og filterspecifikationen var de samme for hver af disse cigaretter. Cigaretterne A, D og G var almindelige cigaretter med en længde af tobaksstaven på 70 mm og en omkreds af tobaksstaven på 25 mm. Filtercigaretterne blev 20 røget til skodlængder af tobaksstaven på 8 mm, og de almindelige cigaretter blev røget til skodlængder af 23 mm under stands dardrygebetingelser omfattende et sug med et volumen på 35 cm og en varighed på 2 sekunder hvert minut til bestemmelse af hovedstrøms- og sidestrømsafgivelser af TPM og nicotin. Re-25 sultaterne er angivet i tabel 2.

DK 154029B

7 TABEL 2 _Hovedstrøm Sidestrøm Πί· _ar,_+ TPM Nicotin" TPM Nicotin g (mg/cig.) (mg/cig.) (mg/cig.) (mg/cig.) Antal sug A 40,8 2,30 17,6 2,04 15,0 5 B 26,4 1,56 20,6 2,73 19,1 C 22,2 1,49 21,7 2,60 16,1 D 37,7 2,00 21,2 2,11 12,3 E 16,0 1,31 34,0 4,58 11,7 F ’ 15,3 1,21 31,9 4,30 11,3 10 G 26,7 1,70 27,6 3,60 9

Som det fremgår af tabel 2, udviste cigaretterne B og C sidestrømsafgivelser af TPM og nicotin, der var betydeligt lavere end de tilsvarende afgivelser af cigaretterne E og F af konventionel konstruktion. Hertil kommer, at cigaretterne B og C 15 blev røget med et betydeligt højere antal sug end cigaretterne E og F, mens de samtidigt havde acceptable forbrændingsvedligeholdende egenskaber. På lignende måde havde cigaretterne A og D højere antal sug end de almindelige blindprøvecigaret-ter G.

20 Tabel 3 viser procentiske reduktioner af afgivelserne i sidestrømmen af røgbestanddele for almindelige cigaretter A og D i sammenligning med blindprøvecigaretter med konventionelle cigaretpapir, hvorved antallet af sug er lige store for prøve-og blindprøvecigaretterne.

DK 154029 B

8 TABEL 5

Cigaret TPM Nicotin PMWNF CO CO£ A 62 66 61 57 40 D 44 57 41 41 52 PMWNF er en forkortelse for "fri for partikelformet materiale, 5 vand og nicotin" ("particulate matter, water and nicotine free").

Hastighederne for TPM-produktion fra sidestrømmen for cigaretter A og D blev bestemt, og det viste sig, at de var henholdsvis 1,5 og 1,9 mg-minut-1.

. 10 Det forbedrede fænomen hvad angår antal sug, som kan iagttages i relation til tabel 2, kan udnyttes til at reducere afgivelserne per cigaret ved at reducere tobaksmængden i hver tobaksstav, mens man tildeler rygeren et antal sug i det område for antallet af sug, man gør brug af med konventionelle cigaret-15 ter. Hvis således brændelængden af cigaretten B reduceres fra 51 mm til 3Q mm, d.v.s. den totale længde af tobaksstaven reduceres fra 59 til 38 mm, vil antallet af sug blive reduceret fra 19,1 til 11,3, d.v.s. til den værdi for antallet af sug, der gælder for den konventionelle cigaret F. Dette vil resul-20 tere i reducerede sidestrømafgivelser på 12,1 mg TPM og 1,61 mg nicotin. På lignende måde kunne antallet af sug af cigaretten C blive reduceret fra 16,1 til 11,3 ved at reducere brønde-længden fra 51 mm til 36 mm, hvilket resulterer i reducerede sidestrømsafgivelser på 15,3 mg TPM og 1,84 mg nicotin. For 25 begge cigaretterne B og C med reduceret brøndelængde ville TPM-afgiveiserne i hovedstrømmen approximere det tilsvarende forhold ved cigaretten F. Det antages, at opfindelsen med godt resultat kan anvendes i forbindelse med længder af tobaksstaven mellem 25 og 55 mm.

Claims (8)

1. Rygevare omfattende en stav af rygemateriale omhyllet i 15 en omhylling, især en papiromhylling, kendetegnet ved, at luftpermeabiliteten af omhyllingen hidrørende fra viskos strømning i det væsentlige er ensartet, og at den i det væsentlige ikke er over 3 og fortrinsvis ikke over 2 Core sta- enheder, og at værdien af D./t af omhyllingen i det 20 væsentlige ligger mellem 0,08 og 0,65 cm*sek.

2. Rygevare ifølge krav 1, kendetegnet ved, at værdien af DQ/t af omhyllingen ikke er lavere end 0,15 cm-sek.’"1.

3. Rygevare ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at værdien af DQ/t af omhyllingen ikke er over 0,25 cm-sek.-1.

4. Rygevare ifølge krav 1 til 3> kendetegnet ved, at længden af staven af rygemateriale ligger mellem 25 og 55 mm. 1 Rygevare ifølge krav 1 til 4, kendetegnet ved, at produktionshastigheden af lateralt TPM under rygning af 30 rygevaren ikke er over ca. 2 mg •minut-'1'.

10 DK 154029B

6. Rygevare ifølge krav 1 til 5> kendetegnet ved, at der ved rygning af rygevaren opnås en reduktion af den laterale PTM-afgivelse på mindst 40%, når man på basis af et lige stort antal sug sammenligner med en rygevare, der har en 5 konventionel omhylling af cigaretpapir.

7. Rygevare ifølge krav 6, kendetegnet ved, at reduktionen af den laterale TEM-afgivelse er mindst 60%.

8. Omhyllingsmateriale til rygevare, kendetegnet ved, at luftpermeabiliteten deraf i det væsentlige ikke er 10 over 3 Coresta-enheder, og at værdien af D /t i det væsent- -1 0 lige ligger mellem 0,08 og 0,65 cm^sek. , og at den fortrinsvis ikke er lavere end 0,15 cm*sek.“^.