DK171264B1 - Rygevare med forbedret brændstofelement - Google Patents

Description

DK 171264 B1

Den foreliggende opfindelse angår en rygevare omfattende et brændstofelement og et fysisk adskilt, aerosolfrembringende organ indeholdende et aerosoldannende materiale, og hvor brændstofelementet omfatter et antal langsgående gennemstrøm-5 ningsåbninger.

Der er i løbet af årene, især i løbet af de sidste 20 til 30 år foreslået mange rygevarer. Mange af disse varer benytter tobakserstatninger. Tobakserstatninger er blevet fremstillet af mange forskellige behandlede og ubehandlede plantemateria-10 ler, såsom majsstilke, eucalyptusblade, salatblade, majsblade, majssilke, alfalfa og tilsvarende materialer. Talrige patenter anviser tobakserstatninger fremstillet ved at modificere celluloseholdige materialer, f.eks. ved oxidering, ved varmebehandling eller ved tilsætning af materialer for at æn-15 dre cellulosens egenskaber. En af de mest fuldstændige lister for disse erstatningsvarer findes i US patentskrift nr. 4.079.742. Trods disse store anstrengelser antages det, at ingen af disse produkter er blevet fundet fuldstændigt tilfredsstillende som en tobakserstatning.

20 Mange foreslåede rygevarer har været baseret på frembringelsen af aerosol eller en damp. Nogle af disse produkter siges at frembringe en aerosol eller en damp uden varme. Jf. f.eks.

US- patentskrift nr. 4.284.089. Aerosolerne eller dampene fra disse artikler svigter imidlertid med hensyn til på passende 25 måde at simulere tobaksrøg.

Nogle foreslåede aerosolfrembringende rygevarer har brugt et varme- eller brændstofelement for at frembringe en aerosol.

Et af de første af disse foreslåede varer er beskrevet i US-patentskrift nr. 2.907.686. Her foreslås en cigareterstat-30 ning, der omfatter et absorberende carbonbrændstof, fortrinsvis en 63,5 mm stav af trækul, der kunne brændes til frembringelse af varme gasser, og et af brændstofbåret aromastof, der var egnet til at kunne destilleres fra samtidigt med pro- DK 171264 B1 2 duktionen af de varme gasser. I dette skrift blev det også foreslået, at en særskilt bærer kunne benyttes som aromamiddel, såsom et ler, og at et røgdannende middel, såsom glycerol, kunne blandes med aromastoffet. Den i dette skrift fore-5 slåede cigareterstatning skulle belægges med en koncentreret sukkeropløsning for at tilvejebringe en uigennemtrængelig kappe og for at tvinge de varme gasser og aromastofferne til at strømme hen imod brugerens mund. Det formodes, at tilstedeværelsen af aroma- og/eller røgdannende stoffer i brænd-10 stoffet ifølge ovennævnte skrift ville medføre væsentlig var-menedbrydning af disse stoffer og en medfølgende bismag. Desuden formodes det, at varen ville have en tendens til at frembringe væsentlig sidestrømsrøg indeholdende de oven for nævnte ubehagelige varme nedbrydningsprodukter.

15 En anden sådan vare er beskrevet i US-patentskrift nr. 3.258.015. Her foreslås en rygevare, der har en ydre cylinder af brændstof med gode ulmningskarakteristika, fortrinsvis finskåret tobak eller rekonstitueret tobak, anbragt omkring et metalrør, der indeholder tobak, rekonstitueret tobak eller 20 en anden nikotin- og vanddampkilde. Ved rygning opvarmede det brændende brændstof nikotinkildematerialet for frigivelse af nikotindamp og potentielt aerosoldannende materiale omfattende vanddamp. Dette blev blandet med opvarmet atmosfærisk luft, der strømmede ind gennem rørets åbne ende. En væsentlig 25 mangel ved denne vare var at metalrøret ragede ud, når tobaksbrændstoffet var forbrugt. Andre øjensynlige mangler ved denne foreslåede rygevare omfatter tilstedeværelsen af væsentlige tobakspyrolyseprodukter, den væsentlige tobakssidestrømsrøg og aske, og den mulige pyrolyse af nikotinkildema-30 terialet i metalrøret.

I US-patentskrift nr. 3.356.094 ændredes den oprindelige konstruktion beskrevet i US-patentskrift nr. 3.258.015 for eliminering af det udragende metalrør. Denne nye konstruktion benyttede et rør fremstillet af et materiale, såsom visse 35 uorganiske salte eller en ved hjælp af epoxy bundet keramik, DK 171264 Bl 3 der blev skør ved opvarmning. Dette skøre rør blev så fjernet, når rygeren slog aske af fra varens ende. Selv om denne vares udseende meget lignede en kendt cigarets, blev der efter det foreliggende aldrig markedsført et kommercielt pro-5 dukt. Jf. også GB-patentskrift nr. 1.185.887 til Synectics, der beskriver tilsvarende varer.

I US-patentskrift nr. 3.738.374 foreslås det at benytte carbon eller grafitfibre, -måtte, eller -klæde i tilknytning til et oxideringsmiddel som en cigaretfyldererstatning. Aroma 10 blev tilvejebragt ved at indlægge et aroma eller en vellugtende substans i mundenden af en efter valg benyttet filterende .

US-patentskrift nr. 3.943.941 og 4.044.777 og GB-patentskrift nr. 1.431.045 foreslog anvendelsen af et fibrøst carbonbrænd-15 stof, der var blandet eller imprægneret med flygtige faststoffer eller væsker, der kunne destilleres eller sublimeres til en røgstrøm for at tilvejebringe "røg" for inhalering ved brænding af brændstof. Blandt de talrige røgproducerende stoffer var polyhydride alkoholer, såsom propylenglykol, gly-20 cerol, 1,3-butylenglycol, og glycerylestre, såsom triacetin. Trods ønsket om, at de flygtige materialer destillerer uden kemisk ændring, formodes det, at blandingen af disse materialer med brændstoffet ville føre til væsentlig varmenedbryd-ning af de flygtige materialer og til bitre bismage. Tilsva-25 rende produkter er foreslået i US-patentskrift nr. 4.286.604 og 4.326.544.

US-patentskrift nr. 4.340.072 anviser en rygevare med en brændstofstang, der har en midtplaceret gennemstrømningskanal for atmosfærisk luft og et mundendekammer, der indeholder et 30 aerosoldannende stof. Brændstofstangen var fortrinsvis et formet emne eller en ekstrusion af rekonstitueret tobak og/-eller tobakserstatning, skønt dette skrift også foreslog anvendelsen af tobak, en blanding af tobakserstatningsmateriale og carbon, eller en blanding af natriumcarboxymethylcellulose DK 171264 B1 4 (SCMC) og carbon. Det foreslåede aerosoldannende stof var et nikotinkildemateriale, eller korn eller mikrokapsler af et aromastof i triacetin eller benzylbenzoat. Ved brænding strømmede atmosfærisk luft ind i kanalen for atmosfærisk 5 luft, hvor den blev blandet med forbrændingsgasser fra den brændende stang. Strømmen af disse varme gasser siges at bryde småkornene eller mikrokapslerne til frigørelse af flygtigt materiale. Det er påstået, at dette materiale dannede en aerosol og/eller blev overført til aerosolhovedstrømmen. Det 10 antages, at varerne ifølge dette skrift delvis på grund af den lange brændstofstang ville frembringe utilstrækkelig aerosol fra aerosoldanneren for at blive accepteret, især ved de tidlige sug. Anvendelsen af mikrokapsler eller små korn ville yderligere forringe aerosolleveringen på grund af den 15 varme, der er nødvendig til at bryde vægmaterialet. Desuden ville fuldstændig aerosollevering synes at være afhængig af anvendelsen af tobak eller tobakserstatningsmaterialer, der ville tilvejebringe væsentlige pyrolyseprodukter eller sidestrømsrøg, hvilket ikke ville være ønskeligt i denne type 20 rygevare.

US-patentskrift nr. 3.516.417 foreslår en rygevare med et tobaksbrændstof, der i det væsentlige var det samme som US-pa-tentskrift nr. 4.340.072 med den undtagelse, at US patentskrift nr. 3.516.417 benytter en tobaksprop med dobbelt mas-25 sefylde i stedet for det kornede eller mikroindkapslede aromastof ifølge US-patentskrift nr. 4.340.072, jf. fig. 4 og spalte 4 linie 17-35. Tilsvarende tobaksbrændstofvarer er beskrevet i US-patentskrift nr. 4.347.855 og 4.391.285. EP-patentansøgning nr. 117.355 beskriver tilsvarende rygevarer 30 med en pyrolyseret lignin-celluloseholdig varmekilde med en aksial gennemstrømningsåbning. Disse varer ville have mange af de samme problemer som varerne fremstillet ifølge US-pa-tentskrift nr. 4.340.072.

I US-patentskrift nr. 4.474.191 beskrives "rygeindretninger", 35 der indeholder en indstrømningskanal for atmosfærisk luft, DK 171264 B1 5 der, med undtagelse af under indretningens tænding, er fuldstændig isoleret fra forbrændingskammeret ved hjælp af en brandmodstandsdygtig væg. For at medvirke ved tændingen af indretningen foreslås her organer til at tillade den kortva-5 rige midlertidige gennemstrømning af atmosfærisk luft mellem forbrændingskammeret og indstrømningskanalen for atmosfærisk luft. Den varmeledende væg ifølge dette skrift tjener også som et anbringelsesområde for nikotin og andre flygtige eller sublimerbare tobakssimulerende substanser. I en udførelses-10 form (fig. 9 og 10) har indretningen en hård, varmeover-førende kappe. Materialer, der er angivet som nyttige til denne kappe omfatter keramikmaterialer, grafit, metaller osv.

En anden udførelsesform forudset, at brændstofelementet af tobak (eller et andet brændbart materiale) udskiftes med et 15 eller andet renset cellulosebaseret produkt i en åben celleudformning blandet med aktivt kul. Dette materiale imprægneret med en aromatisk substans siges at dispensere en røgfri, tobakslignende aroma. Tilsvarende gælder også for det i US-patentskrift nr. 4.569.258 anviste.

20 Så vidt det er foreliggende ansøgnings opfindere bekendt, har ingen af de ovennævnte rygevarer eller tobakserstatninger nogen sinde opnået nogen markedsmæssig succes, og det antages, at ingen af dem er blevet markedsført i større udstrækning. Manglen af sådanne rygevarer fra markedet antages at 25 skyldes forskellige grunde omfattende utilstrækkelig aerosol-dannelse, både i begyndelsen og hen over produktets levetid, dårlig smag, bismag på grund af røgdannerens og/eller aromastoffernes varmenedbrydning, tilstedeværelse af væsentlige pyrolyseprodukter og sidestrømsrøg, og et uskønt udseende. 1

Trods årtiers interesse og anstrengelser er der stadigvæk ikke nogen rygevare på markedet, der tilvejebringer de følelser, der er knyttet til almindelig cigaretrygning uden at levere betragtelige mængder af ufuldstændige forbrændings- og pyrolyseprodukter.

DK 171264 B1 6

Sent i 1985 blev en række udenlandske patenter udstedt eller registreret, hvilke patenter beskrev nye rygevarer, der kan tilvejebringe goderne og fordelene hørende til almindelig cigaretrygning uden at levere væsentlige mængder af ufuldstæn-5 dige forbrændings- eller pyrolyseprodukter. Det første af disse patentskrifter var Liberisk patent nr. 13985/3890 udstedt den 13. september 1985. Dette patentskrift svarer til den senere offentliggjorte EP patentansøgning nr. 174.645, der er offentliggjort den 19.marts 1986.

10 Den foreliggende opfindelse angår en rygevare af den indledningsvis nævnte art, som er ejendommelig ved at mindst en del af de langsgående gennemstrømningsåbninger omfatter perifere gennemstrømningsåbninger, som er kanaler, der er åbne ved brændstofelementets periferi og/eller lukkede gennemstrøm-15 ningsåbninger, som befinder sig tilstrækkelig tæt ved brændstofelementets periferi til, at de brænder ud til brændstof-elementets periferi under brug og danner åbne kanaler, og at brændstofelementet eventuelt også har mindst én midtplaceret, langsgående gennemstrømningsåbning.

20 Den kan frembringe væsentlige aerosolmængder både til at begynde med og hen over produktets nyttige levetid, fortrinsvis uden væsentlige varmenedbrydning af aerosoldanneren og uden tilstedeværelse af væsentlige pyrolyse eller ufuldstændige forbrændingsprodukter eller sidestrømsrøg. Foretrukne varer 25 ifølge opfindelsen kan give brugeren følelserne ved cigaretrygning uden behovet for at brænde tobak.

Brændstofelementet i rygevaren ifølge den foreliggende opfindelse, der fortrinsvis benyttes i en aflang rygevare af cigarettypen, omfatter et kort, dvs. mindre end ca. 30 mm langt, 30 fortrinsvis mindre end ca. 20 mm langt, fortrinsvis carbon-holdigt materiale med et antal langsgående gennemstrømnings-åbninger placeret i eller tæt ved periferien af brændstofelementet og fortrinsvis forløbende fuldstændigt i længderetningen igennem dette. Brændstofelementet benyttes fortrinsvis i DK 171264 B1 7 forbindelse med et fysisk særskilt aerosolfrembringende organ, der har et eller flere aerosoldannende materialer. Dette aerosolfrembringende organ er fortrinsvis i ledende varmevekslingsforbindelse med brændstofelementet.

5 Hullerne og/eller kanalerne kan have enhver hensigtsmæssig tværsnitsform. Især er det hensigtsmæssigt, at hullerne har en cirkulær form, og at kanalerne er rektangulære eller i det væsentlige har en rektangulær form for at lette fremstillingen. Imidlertid kan andre tværsnitsforme benyttes.

10 Brændstofelementet kan have et antal åbne kanaler i en form, der omfatter to eller flere sæt af nabostillede kanaler (eller render) skåret i brændstofelementets periferi, og fortrinsvis forløbende fra tændingsenden til den ende, der ikke tændes (se f.eks. fig. 2-5).

15 Brændstofelementet kan også være udstyret med mindst to perifere gennemstrømningsåbninger med en form, der omfatter langsgående huller anbragt nærmest ved brændstofelementets perifere langsgående kant, fortrinsvis forløbende fra tændingsenden til den ende, der ikke antændes. Disse langsgående 20 huller er anbragt tæt ved brændstofelementets periferi således, at når brændstoffet forbruges ved sin perifere kant, åbner hullerne (dvs. brændes ud) til dannelse af åbne kanaler. (Se f.eks. fig. 6-8).

I mange af disse foretrukne udførelsesformer kan flere kana-25 ler og/eller perifere huller placeres tæt ved hinanden, så at de kan løbe sammen til en større gennemstrømningsåbning i løbet af brændstofelementets brænding.

Det foretrækkes især, at brændstofelementet har en kombination af perifere gennemstrømningsåbninger og en eller 30 flere midtplacerede gennemstrømningsåbninger. Som benyttet her, er midtplacerede gennemstrømningsåbninger i længderetningen forløbende huller, der på grund af deres placering i DK 171264 B1 8 brændstofelementet ikke brænder ud til den perifere kant under brug. Når der benyttes mere end en midtplaceret gennemstrømningsåbning, kan det være fordelagtigt, at disse gennemstrømningsåbninger brænder sammen i løbet af brændstofelemen-5 tets forbrænding (se f.eks. fig. 9 og 10). Når der findes midtplacerede gennemstrømningsåbninger, har man opdaget, at carbonmonoxid (CO) niveauerne hidrørende fra brændstofelementets brænding kan nedsættes ved brænding af brændstofelemen-tet efter formning. Denne brænding gennemføres almindeligvis 10 ved høje temperaturer, f.eks. fra ca, 750°C til 1000°C, fortrinsvis fra ca. 850°C til 950°C i flere timer.

I de mest foretrukne udførelsesformer, er den ende af brændstofelementet, der ikke skal tændes, omgivet af en varmele-dende del. På grund af denne dels natur som en varmebrønd, 15 brænder den del af brændstofelementet, der adskiller kanalen og/eller parten af brændstofelementets periferi, der ellers ville blive forbrugt under brænding, almindeligvis ikke brænde ud over berøringspunktet med den varmeledende del.

Man har opdaget, at anvendelsen af perifere gennemstrømnings-20 åbninger i brændstofelementer til rygevarer af cigarettypen reducerer niveauet for CO dannet og leveret til brugeren i løbet af rygningen, når de sammenlignes med tilsvarende brændstofelementer, der ikke har sådanne perifere gennemstrømningsåbninger. I foretrukne udførelsesformer for den 25 foreliggende opfindelse er den i alt leverede CO-mængde leveret under rygning (som målt ved en ikke-dispergerende infrarød analyse) almindeligvis ca. 15 mg eller mindre, fortrinsvis ca. 9 mg eller mindre og især mindre end 7 mg eller mindre for omtrent 10 sug under FTC rygebetingelser (jf. neden-30 for).

Udformningerne af de perifere gennemstrømningsåbninger ifølge den foreliggende opfindelse medvirker også til, at varen er lettere at tænde, hvorved der gives brugeren mere tilfredsstillelse ved rygevaren. Man har desuden fundet, at tilstede DK 171264 B1 9 værelsen af sådanne gennemstrømningsåbninger i brændstof -elementet forøger tidlig aerosollevering (f.eks. i løbet af sugene 1 til 4).

Den foreliggende opfindelse giver også brugeren et æstetisk 5 gode. I rygevarer af cigarettypen og som benytter brændstof-elementet i rygevaren ifølge den foreliggende opfindelse (se f.eks. fig. 1), brænder det ydre omslagspapir, der omgiver brændstofelementet typisk hurtigt under dannelse af en behagelig grå askebelægning. Denne aske tjener to formål; (1) den 10 virker som en indikator over for brugeren om, at varen er tændt og, (2) askens porøse natur fremmer brændstofelementets brænding ved at oxygen får nem adgang til dette.

Man har endvidere opdaget, at tilføjelsen af perifere gennemstrømningsåbninger til et massivt brændstofelement (f.eks.

15 med en massefylde på mindst 0,5 g/cm3) vil forbedre dets tændings- og brændingskarakteristika i rygevarer.

Brændstofelementerne i rygevaren ifølge opfindelsen er almindeligvis mindre end ca. 30 mm lange, fortrinsvis mindre end ca. 20 mm lange, og især fortrinsvis mindre end ca. 10 til 15 20 mm lange. Brændstofelementernes diameter kan ligge fra ca. 2 til 8 mm, fortrinsvis fra ca. 4 til 6 mm. For at understøtte forbrændingen i løbet af det ønskede antal sug på fra 8 til 12 sug under FTC-rygebetingelser har brændstofelementerne fortrinsvis en massefylde på mindst 0,7 g/cm3, idet især 0,85 25 g/cm3 foretrækkes, således som f.eks. bestemt ved neddypning i kviksølv.

Brændstofelementet og det fysisk særskilte aerosolfrembrin-gende organ er fortrinsvis anbragt i ledende varmevekslings-forbindelse. Denne ledende varmevekslingsforbindelse opnås 30 fortrinsvis ved at tilvejebringe en varmeledende del, såsom en metalleder, der effektivt leder eller overfører varme fra det brændende brændstofelement til det aerosoldannende organ. Denne varmeledende del berører fortrinsvis brændstofelementet DK 171264 B1 10 og det aerosolfrembringende organ omkring mindst en part af deres perifere overflader, og den kan danne beholderen for de aerosoldannende materialer. Det foretrækkes, at den varmele-dende del er forskudt fra varens antændingsende, på fordelag-5 tig måde med mindst ca. 3 mm eller mere, idet især 5 mm eller mere foretrækkes, for derved at undgå, at tændingen eller brændingen af brændstofelementet generes og for at undgå, at den varmeledende del overhovedet rager frem, efter at brændstofelementet er opbrugt.

10 Desuden er mindst en part af brændstofelementet fortrinsvis udstyret med en perifer isolerende del, såsom en kappe af isolerende fibre, hvilken kappe fortrinsvis er elastisk og er mindst ca. 0,5 mm tyk, hvilket reducerer radialt varmetab og medvirker til at holde og styre varme fra brændstofelementet 15 hen imod det aerosolfrembringende organ og kan medvirke til at reducere enhver brandfremkaldende egenskab hos brændstof-elementet. Den isolerende del er fortrinsvis og på fordelagtig måde også viklet om mindst en part af det aerosolfrembringende organ og medvirker således til at simulere følelsen 20 eller grebet for en kendt cigaret.

Rygevarer af den heri beskrevne art er især fordelagtige, fordi den varme brændende ildkegle altid er tæt ved det aerosolfrembringende organ, hvilket gør varmeoverførselen til dette så stor som mulig og gør den resulterende aerosolfrem-25 stilling så stor som mulig, især i udførelsesformer, der er udstyret med en varmeledende og/eller isolerende del. Da den aerosoldannende substans er fysisk adskilt fra brændstofele-mentet, er det desuden udsat for væsentlig lavere temperaturer end de, der er tilstede i den brændende ildkegle, hvorved 30 man reducerer muligheden for aerosoldannerens termiske nedbrydning til et minimum.

Rygevaren ifølge opfindelsen er normalt udstyret med et mundendestykke omfattende organer, såsom en langsgående gennemstrømningsåbning, til at levere aerosol frembragt af det DK 171264 B1 11 aerosolfrembringende organ til brugeren. På fordelagtig måde har rygevaren af cigarettypen de samme totale dimensioner som en kendt cigaret, og som følge deraf strækker mundendestykket og det aerosolleverende organ sig almindeligvis over ca.

5 halvdelen eller mere af varens længde. Alternativt kan brændstofelementet og det aerosolfrembringende organ være fremstillet med et indbygget mundendestykke eller aerosolleveringsorgan til anvendelse som en særskilt engangspatron med et engangs- eller genanvendeligt mundendestykke, f.eks. et 10 cigaretrør.

Rygevaren ifølge den foreliggende opfindelse kan også omfatte en tobaksladning, der benyttes til at give aerosolen tobakssmag. På fordelagtig måde kan tobakken anbringes ved mundenden af eller om omkredsen af det aerosolfrembringende organ 15 og/eller det kan blandes med bæreren for den aerosol dannende substans. Andre substanser såsom aromastoffer kan indbygges i det aerosolfrembringende organ på en tilsvarende måde. I nogle udførelsesformer kan en tobakscharge benyttes som bærer for den aerosol dannende substans. Tobak eller tobakseks-20 traktaroma kan alternativt eller desuden indbygges i brændstofelementet for at tilvejebringe yderligere tobaksaroma.

Foretrukne udførelsesformer for den foreliggende opfindelse kan levere mindst 0,6 mg aerosol målt som vådt totalt partikelformet stof (WTPM) , i løbet af de første tre sug, når de 25 ryges under FTC-rygebetingelser, der består af 35 ml sugerumfang med to sek. varighed adskilt ved 58 sek. ulmning. Især foretrækkes udførelsesformer for den foreliggende opfindelse, der kan levere 1,5 mg eller mere aerosol i løbet af de første 3 sug. Især foretrækkes udførelsesformer for opfindelsen, der 30 kan levere 3 mg eller mere aerosol i løbet af de første 3 sug, når de ryges under FTC-rygebetingelser. Desuden leverer foretrukne udførelsesformer for den foreliggende opfindelse et gennemsnit på ca. 0,8 mg af WTPM pr. sug i løbet af mindst ca. 6 sug, fortrinsvis mindst ca. 10 sug under FTC-rygebetin-35 gelser.

DK 171264 B1 12

Foruden de oven for nævnte muligheder, kan foretrukne rygeva-rer ifølge den foreliggende opfindelse tilvejebringe en aerosol, der er kemisk enkel, bestående i det væsentlige af atmosfærisk luft, carbonoxider, vand, aerosoldanner omfattende 5 ethvert ønsket smagsstof eller andre ønskede flygtige materialer og spormængder af andre materialer. Denne aerosol har ingen signifikant mutagen aktivitet som målt ved Arnes-prøven. Foretrukne varer kan desuden fremstilles praktisk taget askefri, således at brugeren ikke behøver at fjerne aske 10 under brug.

Som benyttet her og kun til brug for den foreliggende ansøgning er "aerosol" defineret til at omfatte dampe, gasser, partikler og tilsvarende stoffer, både synlige og usynlige og især de komponenter, der af brugeren opfattes som værende 15 "røglignende" frembragt ved indvirkning af varme fra det brændende brændstofelement på substanser rummet i det aerosolf rembringende organ, eller andre steder i varen. Som således defineret omfatter betegnelsen "aerosol" flygtige aroma-frembringende stoffer og/eller farmakologiske eller fysiolo-20 giske aktive stoffer uanset om de frembringer en visibel aerosol eller ikke.

Som benyttet her, er ordene "ledende varmevekslende forbindelse" defineret som et fysisk arrangement for det aerosol-frembringende organ og brændstofelementet, hvorved varme 25 overføres ved ledning fra det brændende brændstofelement til det aerosolfrembringende organ i det væsentlige i løbet af brændstofelementets forbrændingsperiode. Ledende varmevekslingsforbindelser kan opnås ved at anbringe det aerosolfrem-bringende organ i berøring med brændstofelementet og således 30 tæt op ad brændstofelementets brændende part, og/eller ved at benytte en ledende del til at overføre varme fra det brændende brændstof til det aerosolfrembringende organ. Fortrinsvis benyttes begge fremgangsmåder til at tilvejebringe varmeover-førsel ved ledning.

DK 171264 B1 13

Som benyttet her, betyder betegnelsen "carbonholdigt" primært omfattende carbon.

Som benyttet her, angår betegnelsen "isoleringsdel" alle materialer, der fortrinsvis virker som varmeisoleringsstoffer, 5 når de benyttes i rygevarer i overensstemmelse med denne opfindelse. Det foretrækkes, at disse materialer ikke brænder under brug, men de kan omfatte langsomt brændende carboner og tilsvarende materialer tilligemed materialer, der smelter under brænding, såsom glasfibre med lavtemperaturkvalitet.

10 Passende isoleringsstoffer har en varmeledningsevne i g-cal/-(sek.) (cm2) (°C/cm) på mindre end ca. 0,05, fortrinsvis min dre end ca. 0,02, idet især mindre end ca. 0,005 foretrækkes, jf. Hackh's Chemical Dictionary 34 (4. udgave, 1969) og Lange's Handbook of Chemistry 10, 272-274 (11. udgave, 1973).

15 De foretrukne rygevarer ifølge den foreliggende opfindelse beskrives nærmere nedenfor under henvisning til tegningen, hvori fig. 1 er et længdesnit gennem en foretrukken rygevare ifølge den foreliggende opfindelse, der benytter det forbedrede 20 brændstofelement, fig. 2 til 10 illustrerer set fra tændingsenden forskellige foretrukne udformninger for gennemstrømningsåbninger gennem brændstofelementet i rygevaren ifølge den foreliggende opfindelse , 25 fig. 2A viser brændstofelementet vist i fig. 2 set fra siden, fig. 11 illustrerer set fra tændingsenden en anden mulig udformning af gennemstrømningsåbningen i brændstofelementet og nyttig til dette.

Fig. 1 illustrerer en rygevare af cigarettypen, der på for-30 delagtig måde benytter det foretrukne carbonholdige brænd- DK 171264 B1 14 stofelement 10.

Brændstofelementets 10 periferi 8 er omgivet af en elastisk kappe af isolerende fibre 16, såsom glasfibre.

Overlappende en part af brændstofelementet 10's mundende er 5 der en metalkapsel 12, der indeholder et aerosolfrembringende organ omfattende et substratmateriale 14, der bærer en eller flere aerosol dannende substanser (f.eks. polyhydride alkoholer, såsom glycerin eller propylenglycol).

Kapselen 12 er omgivet af en tobakskappe 18. To slidslignende 10 gennemstrømningskanaler 20 er tilvejebragt ved kapslens mundende midt i det krympede rør.

Ved tobakskappen 18's mundende er der et mundendestykke 22 omfattende en ringformet sektion af celluloseacetat 24 og et segment af rullet, ikke-vævet polypropylenlærred. Varen eller 15 delene af denne er omviklet med et eller flere lag cigaretpapir 30-36.

Fig. 2 illustrerer en foretrukken udførelsesform for gennemstrømningsåbninger i brændstofelementet og ifølge den foreliggende opfindelse. I denne udførelsesform har brændstof-20 elementet 10's periferi 8 fire sæt nabostillede kanaler eller render 11, hvor hvert sæt er anbragt på periferien og anbragt med en indbyrdes afstand på ca. 90°. I hvert sæt er de nabostillede kanaler anbragt med afstand fra hinanden ved hjælp af en smal kam af carbon 13. 1 2 3 4 5 6

Under brændingen af brændstof elementet vist i fig. 2 eller 2 tilsvarende brændstofelementer, brænder den lille carbonkam 3 13 gradvist ud (op til berøringspunktet med den ledende kap 4 sel 12) og de to kanaler brænder sammen til en stor kanal.

5

Det resulterende brændte brændstofelement (vist i fig. 2) har 6 fire med ens mellemrum anbragte store kanaler, der forløber fra tændingsenden til indføringsenden i kapselen 12.

DK 171264 B1 15

Brændstofelementer af denne art tillader en større fortyn-delse med atmosfærisk luft af den aerosol, der leveres til brugeren, hvorved man reducerer den effektive mængde carbon-monoxid, der leveres. Brændstofelementer af denne art over-5 fører også varme meget hurtigt til det aerosolfrembringende organ, hvorved de medvirker til en kraftig tidlig aerosollevering.

I udførelsesformen vist i fig. 3 har brændstofelementet 10 fire sæt nabostillede kanaler 11, der hver er anbragt på dets 10 periferi 8, og hvoraf to sæt er placeret tæt ved hinanden, og hvoraf to sæt hver er placeret ca. 120° fra den kraftigere carbonkam 15, der adskiller de to tæt ved hinanden anbragte sæt.

I tilfældet med de to tæt ved hinanden anbragte kanalsæt be- 15 gynder den brede kam 15, der adskiller de to grupper, med langsomt at brænde ned eller ud (dvs. først efter at flere sug er blevet foretaget). I modsætning hertil brænder i hvert sæt den lille carbonkam 13, der adskiller de nabostillede kanaler, hurtigt ned, således at de to kanaler brænder sammen 20 til en stor kanal. Som i den oven for beskrevne udførelsesform brænder kammene almindeligvis kun væk til berøringspunktet med kapslen 12.

I den i fig. 4 viste udførelsesform har brændstofelementet 10 tre sæt nabostillede kanaler 11, der hver er placeret på dets 25 periferi 8 og anbragt med en indbyrdes afstand på ca. 120°. I

hvert sæt er nabostillede kanaler anbragt med en afstand fra hinanden ved hjælp af en lille carbonkam 13, således at de to kanaler under brændstofelementets forbrænding brænder sammen til en stor kanal (op til berøringspunktet med kapslen). Det 30 resulterende brændte brændstofelement har tre med ens indbyrdes afstand anbragte store kanaler, der forløber fra tændingsenden til den frilagte part af den ende, der ikke skal antændes.

DK 171264 B1 16

Det i fig. 4 viste brændstofelement omfatter også en midtpla-ceret gennemstrømningsåbning 9 af form som et kors, der forløber fra tændingsenden til den ende af brændstofelementet, der ikke skal tændes. Brændstofelementer, der har denne ud-5 formning for gennemstrømningsåbninger tænder meget hurtigt og tilvejebringer lave CO-niveauer.

Som illustreret i fig. 2-4 kan de åbne kanalers udformning variere i størrelse og antal og placering på brændstofelemen-tets periferi. Almindeligvis har i denne forbindelse nyttige 10 kanaler en dybde fra ca. 0,13 mm til ca. 2,5 mm, fortrinsvis fra ca. 0,25 mm til ca. 1,3 mm, idet man især foretrækker en dybde fra ca. 0,62 mm til ca. 0,88 mm.

Hver kanals bredde kan variere fra ca. 0,13 mm til ca. 1,3 mm, fortrinsvis fra ca. 0,25 mm til ca. 0,64 mm, idet man 15 især foretrækker en bredde fra ca. 0,35 mm til ca. 0,50 mm.

Afstanden mellem nabostillede kanaler, kan variere fra ca.

0,3 mm til ca. 1,0 mm, fortrinsvis fra ca. 0,38 mm til ca.

0,76 mm, idet man især foretrækker en afstand på ca. 0,51 mm til 0,64 mm. Når to sæt nabostillede kanaler er anbragt tæt 20 ved hinanden (f.eks. som vist i fig. 3), er den brede kam almindeligvis ca. dobbelt så stor som den kam, der adskiller de nabostillede kanaler.

I udførelsesformen vist i fig. 5 har brændstofelementet 10 ti med ens afstand anbragte kanaler 11 med hver sæt anbragt 25 på dets periferi 8. I løbet af dette brændstofelements forbrænding, brænder brændstofkammen, der adskiller hver kanal (med undtagelse af den part, der er indsat i kapslen) gradvist væk og tilvejebringer derved en forøget strøm af atmosfærisk luft og en tilsvarende fortynding med atmosfærisk luft 30 af aerosolstrømmen.

Andre typer af foretrukne udførelsesformer for den foreliggende opfindelse er illustreret i fig. 6-10. Disse brændstof- DK 171264 B1 17 elementer har mindst to langsgående huller nærmest ved brændstofelementets periferi. I foretrukne udførelsesformer af denne type har brændstofelementet også mindst en midtplacéret og i længderetningen forløbende gennemstrømningsåbning. I 5 disse brændstofelementer brænder de perifere huller fortrinsvis ud til dannelse af åbne kanaler under brændstofelementets forbrænding (i det mindste ved dettes tændingsende). Dette udbrændingskarakteristika er styret såvel af hullernes størrelse (dvs. diameter) som deres nærhed til brændstofelemen-10 tets periferi (ydre vægtykkelse) . Disse hullers diameter kan ligge i området fra ca. 0,38 mm til ca. 1,1 4 mm, fortrinsvis fra ca. 0,51 mm til ca. 1,0 mm, idet især en diameter på 0,64 mm til ca. 0,99 mm foretrækkes.

Generelt har man opdaget, at en ydre vægtykkelse på mindre 15 end ca. 0,62 mm, fortrinsvis mindre end ca. 0,38 mm og især fortrinsvis mindre end ca. 0,25 mm og ganske specielt fortrinsvis mindre end ca. 0,15 mm tilvejebringer de ønskede forbrændingskarakteristika og lave CO-niveauer. I den i fig.

6 viste udførelsesform, har brændstofelementet 10 tre sæt 20 nabostillede langsgående huller 11, med hver sæt anbragt tæt ved dets periferi 8 og anbragt med en indbyrdes afstand på ca. 120°. I hvert sæt er de nabostillede langsgående huller anbragt med en afstand fra hinanden ved hjælp af en lille mængde carbon 13, der brænder bort i løbet af brændstofele-25 mentets forbrænding, således at to nabostillede huller brænder sammen eller falder sammen. Brændstofelementets ydre væg 17 har endvidere en sådan lille tykkelse, at de langsgående huller også hurtigt brænder igennem til brændstofelementets periferi under dannelse af store åbne kanaler. Brændstofelem-30 enter med denne type udformning for de perifere gennemstrømningsåbninger tændes også meget hurtigt og tilvejebringer lave CO-niveauer.

I den i fig. 7 viste udførelsesform har brændstofelementet 10 fire i længderetningen forløbende huller 11, der hver er pla-35 ceret tæt ved dets periferi 8 og er anbragt med en indbyrdes DK 171264 B1 18 afstand på ca. 90°. Brændstofelementet har også et midtplace-ret langsgående hul 7. I den mest foretrukne udførelsesform for denne type brændstofelement er mængden af brændstof 13 mellem de perifere huller 11 og det midtplacerede hul 7 (dvs.

5 den indre væg) og den del af brændstoffet 17, der forløber fra de perifere huller 11 til brændstofelementets periferi 8 (dvs. den ydre væg), omtrent det samme.

I løbet af brændstofelementets forbrænding, brænder den ydre væg 17 hurtigt væk, således at der dannes fire åbne kanaler, 10 der forløber langs brændstofelementets perifere overflade op til berøringspunktet med kapslen, dvs. hen ad brændstofelementets "ikke-indsatte" længde.

I den i fig. 8 viste udførelsesform har brændstofelementet 10 to sæt nabostillede langsgående huller 11 med hvert sæt 15 anbragt tæt ved periferien 8 og anbragt med en indbyrdes afstand på ca. 180°. I hvert sæt er de nabostillede langsgående huller adskilt fra hinanden ved hjælp af en lille carbonmæng-de 13, således at de nabostillede huller i løbet af brændstofelementets forbrænding brænder sammen. Hullerne er lige-20 ledes anbragt fra brændstofelementets periferi ved hjælp af en carbonmængde 17, således at hullerne hurtigt brænder igennem den ydre væg til periferien til dannelse af en enkelt stor kanal. Brændstofelementer med denne udformning for den perifere gennemstrømningsåbning tænder hurtigt og tilveje-25 bringer lave CO-niveauer.

Den i fig. 9 viste udførelsesform viser den for øjeblikket særligt foretrukne udførelsesform for perifere gennemstrømningsåbninger ifølge den foreliggende opfindelse. Som illustreret i denne udførelsesform har brændstofelementet syv 30 store midtplacerede huller 7, der er anbragt som vist, dvs. med et centralt hul og seks heksagonalt placerede midtplacerede huller. Brændstofelementet har endvidere seks mindre i længderetningen forløbende perifere huller 11, der hver er anbragt med en afstand på ca. den halve afstand mellem brænd- DK 171264 B1 19 stofelementets periferi 8 og hver af de seks ydre midtplacerede huller 11.

I løbet af dette brændstofelements forbrænding, brænder rummet mellem de små perifere huller 11 og brændstofelementets 5 periferi 8 langsomt væk og giver til sidst op til seks kanaler, der forløber hen over brændstofelementets ikke-indsatte længde. Carbonet mellem de syv midtplacerede huller 7 brænder desuden hurtigt væk og tilvejebringer et stort midterhul. Brændstofelementer med denne udformning for gennemstrømnings-10 åbningen tænder hurtigt, og tilvejebringer lavere CO-niveauer end tilsvarende brændstofelementer uden perifere huller.

I den i fig. 10 viste udførelsesform har brændstofelementet 12 langsgående perifere huller 11, der hver er anbragt med et mellemrum på ca. den halve afstand mellem brændstofelementets 15 periferi 8 og den ydre kant af de i trekant anbragte midterhuller 7.

Under dette brændstofelements forbrænding, brænder mellemrummet mellem de ydre huller 11 og brændstofelementets periferi 8 langsomt væk og giver til sidst tolv kanaler, der forløber 20 gennem brændstofelementets ikke indsatte længde. Desuden brænder carbonet mellem midterhullerne 7 hurtigt væk og til-vejebringer en stor midtplaceret gennemstrømningsåbning. Brændstofelementer med denne udformning for gennemstrømnings-åbningen tænder også hurtigt og tilvejebringer lavere CO-ni-25 veauer end tilsvarende brændstofelementer uden perifere gennemstrømningsåbninger .

Fig. 11 illustrerer en anden udformning for brændstofelementets gennemstrømningsåbning, der er egnet til rygevarer vist i fig. 1. Som illustreret har brændstofelementet 10 tre 30 snævre midtergennemstrømningsåbninger 7 og tre med ens afstand anbragte kanaler 11 på periferien. Brændstofelementer af denne art tænder hurtigt og leverer god aerosol og kun lidt CO.

DK 171264 B1 20

Efter tænding brænder brændstofelementet i rygevaren ifølge opfindelsen og frembringer varme, der benyttes til at forflygtige den aerosoldannende substans eller substanser i det aerosolfrembringende organ. Da det foretrukne brændstofele-5 ment er forholdsvis kort, er den varme brændende ildkegle altid tæt ved det aerosolfrembringende organ. Denne nærhed til den brændende ildkegle, tilligemed mængden af perifere gennemstrømningsåbninger i brændstofelementet, der forøger forbrændingshastigheden, medvirker til at overføre varme fra 10 det brændende brændstofelement til det aerosolfrembringende organ.

Varmeoverførsel til det aerosolfrembringende organ overfører fortrinsvis nok varme til at frembringe tilstrækkelig aerosol uden at nedbryde aerosoldanneren.

15 Varmeoverførsel kan fremmes ved anvendelse af en varmeledende del, såsom et metalfolie eller en metalkappe for det aerosol-frembringende organ, og som berører eller sammenkobler brændstofelementet og det aerosolfrembringende organ. Denne del er fortrinsvis trukket tilbage fra, dvs. anbragt med afstand fra 20 brændstofelementets tændingsende med mindst ca. 3 mm, fortrinsvis mindst ca. 5 mm eller mere for at hindre, at tændingen og brændstofelementets forbrænding generes og for at undgå enhver udragende part, efter at brændstofelementet er opbrugt.

25 Varmeoverførsel kan også fremmes ved at anvende en isolerende del som en perifer omvikling over mindst en part af brændstofelementet og på fordelagtig måde hen over mindst en part af det aerosolfrembringende organ. En sådan isolerende del medvirker til god aerosolproduktion ved at tilbageholde og 30 styre meget af den af brændstofelementet dannede varme hen imod det aerosolfrembringende organ.

Da den aerosol dannende substans i foretrukne udførelsesformer er fysisk adskilt fra brændstofelementet, og fordi DK 171264 B1 21 antallet, arrangementet og udformningen af gennemstrømnings-åbninger (eller kombinationen af disse) i brændstofelementet tillader en reguleret varmeoverførsel fra det brændende brændstofelement til det aerosolfrembringende organ, er den 5 aerosoldannende substans udsat for væsentligt lavere temperaturer end de, der frembringes af det brændende brændstof, hvorved man reducerer muligheden for dets varmenedbrydning til et minimum. Dette medfører også en aerosolproduktion, der næsten udelukkende forekommer under sugning med en lille 10 eller ingen aerosolfremstilling under ulmning. Anvendelsen af et carbonholdigt brændstofelement eliminerer desuden tilstedeværelsen af væsentlige pyrolyse- eller ufuldstændige forbrændingsprodukter og tilstedeværelse af væsentlig side-strømsareosol.

15 På grund af den lille størrelse og forbrændingskarakteristikaene for de foretrukne brændstofelementer benyttet ved den foreliggende opfindelse begynder brændstofelementet normalt at brænde hen over hele sin frie længde i løbet af nogle få sug. Den part af brændstof elementet, der er nabostillet til 20 aerosolfrembringeren bliver således hurtig varm, hvilket på signifikant måde forøger varmeoverførselen til aerosolfrembringen, især i løbet af de første og de midterste sug.

Varmeoverførsel og derfor aerosollevering forøges især ved, at brændstofelementet har et antal gennemstrømningsåbninger, 25 der tillader hurtig gennemstrømning af varme gasser til aerosolfrembringeren, især under sugning. Da det foretrukne brændstofelement er forholdsvis kort, er der ikke nogen lang sektion af ikke-brændende brændstof, der kunne virke som en varmebrønd eller varmeoptager, således som det var alminde-30 ligt i hidtil kendte termiske aerosolvarer.

I de foretrukne udførelsesformer for opfindelsen samvirker det korte carbonholdige brændstofelement, den varmeledende del, isoleringsorganet og gennemstrømningsåbningerne i brændstoffet med aerosolfrembringeren til at tilvejebringe et sy- DK 171264 B1 22 stem, der kan frembringe væsentlige aerosolmængder ved i realiteten hvert sug. Den meget lille afstand mellem ildkeglen og aerosolfrembringeren efter nogle få sug, tilligemed isoleringsorganet, resulterer i en stor varmelevering både under 5 sugning og i løbet af den forholdsvis lange ulmningsperiode mellem sugene.

Almindeligvis har forbrændelige brændstofelementer, der kan benyttes ved udøvelse af nogle udførelsesformer for opfindelsen, normalt en diameter, der ikke er større end for en kendt 10 cigaret (dvs. mindre end eller lig med ca. 8 mm) og er almindeligvis mindre end ca. 30 mm lange. På fordelagtig måde er brændstofelementet ca. 15 mm langt eller mindre, fortrinsvis ca. 10 mm eller mindre langt. Brændstofelementets diameter ligger på fordelagtig måde mellem 2 til 8 mm, fortrinsvis 15 mellem ca. 4 og 6 mm.

Hvis man ønsker det, kan man alternativt benytte andre geometriske tværsnitsforme (andre end cirkulære) til brændstofelementerne, der er beskrevet heri, f.eks. firkantet, rektangulær, oval og tilsvarende former. I disse tilfælde henviser de 20 oven for benyttede værdier for diameteren til den maksimale tværsnitsdimension, der i hvert tilfælde stadigvæk fortrinsvis vil være ca. 8 mm. Det maksimale tværsnitsareal for tændingsenden af ethvert brændstofelement ville således være ca.

64 mm3.

25 De her benyttede brændstofelementers massefylde ligger almindeligvis fra ca. 0,7 g/cm3 til ca. 1,5 g/cm3. Det foretrækkes, at massefylden er større end 0,7 g/cm3, idet især en massefylde, der er større end ca. 0,85 g/cm3 foretrækkes.

Det foretrukne materiale benyttet til dannelse af brændstof-30 elementerne er carbon. Carbonindholdet i disse brændstofelementer er fortrinsvis mindst 60 til 70 vægt%, idet man især foretrækker 80 vægt% eller mere. Brændstofelementer med stort carbonindhold foretrækkes, fordi de frembringer minimale DK 171264 B1 23 mængder af pyrolyse- og ufuldstændige forbrændingsprodukter, lidt eller ingen synlig sidestrømrøg, minimal askemængde, og har en stor varmekapacitet. Brændstofelementer med mindre carbonindhold ligger imidlertid også inden for den forelig-5 gende opfindelses omfang. F.eks. kan man benytte brændstof-elementer med ca. 50 til 60 vægt% carbon, især når en mindre tobaksmængde, tobaksekstrakt eller ikke-brændende inaktivt fyldstof kan benyttes.

Skønt det ikke foretrækkes, kan andre brændstofmaterialer 10 også benyttes, såsom formet eller ekstruderet tobak, rekonstitueret tobak, tobakserstatninger og tilsvarende stoffer under forudsætning af, at de frembringer og tilvejebringer tilstrækkelig varme til det aerosolfrembringende organ til at producere det ønskede aerosolniveau fra det aerosol dannende 15 materiale jf. ovenfor. Massefylden for det benyttede brændstof skal fortrinsvis være større end ca. 0,7 g/cm3 og fortrinsvis større end ca. 0,85 g/cm3, hvilket er større end de massefylder, der normalt benyttes i kendte rygevarer. Hvor man benytter sådanne materialer foretrækkes det i høj grad at 20 indbefatte carbon i brændstoffet, fortrinsvis i mængder på mindst ca. 20 til 40 vægt%, idet man i højere grad foretrækker ca. 50 vægt% og især foretrækker mindst ca. 65 til 70 vægt%, idet resten udgøres af andre brændstofkomponenter, omfattende ethvert bindebindel, brandmodificerende stoffer, 25 fugt osv.

De carbonholdige materialer benyttet i eller som det foretrukne brændstofelement kan fremstilles fra i realiteten enhver af talrige carbonforekomster kendt for en fagmand. Det carbonholdige materiale fås fortrinsvis ved pyrolyse eller 30 carbonisering af celluloseholdige materialer, såsom træ, rayon, tobak, kokosnød, papir og tilsvarende stoffer, skønt carbonholdige materialer fra andre forekomster kan benyttes.

I de fleste tilfælde bør de carbonholdige brændstofelementer kunne tændes ved hjælp af en almindelig cigarettænder uden DK 171264 B1 24 anvendelse af et oxideringsmiddel. Forbrændingskarakteristika for denne type kan almindeligvis opnås fra et cellulosehol-digt materiale, der er blevet pyrolyseret ved temperaturer mellem ca. 400°C til ca. 1100°C, fortrinsvis mellem ca. 500°C 5 til ca. 950°C, idet man især foretrækker ca. 750°C i en inaktiv atmosfære eller under et vakuum. Det antages, at pyroly-setiden ikke er kritisk så længe som temperaturen midt i den pyrolyserede masse har nået ovennævnte temperaturområde i mindst nogle få, f.eks. ca. 15 min. En langsom pyrolyse, der 10 benytter gradvist voksende temperaturer i løbet af mange timer, antages at frembringe et ensartet materiale med en stor carbonydelse. Det foretrækkes, at det pyrolyserede materiale derpå køles (til mindre end ca. 35°C), males til et fint pulver (mesh størrelse, US mål, på ca. -200) og opvarmes i en 15 inaktiv gasstrøm ved en temperatur op til ca. 850°C for at fjerne ethvert resterende flygtigt stof forud for yderligere bearbejdning.

Et foretrukket carbonholdigt brændstofelement er en presset eller ekstruderet masse af carbon tilberedt ud fra en pulver-20 formet carbon og et bindemiddel ved hjælp af kendte trykformende eller ekstrusionsfremgangsmåder. Et foretrukket ikke-aktiveret carbon til brændstofelementerne tilberedes fra pyrolyseret papir, såsom en ikke-talkumholdig kvalitet af Grande Prairie Canadian Kraft, der fås fra the Buckeye Cel-25 lulose Corporation, Memphis, Tennessee. Et foretrukket aktiveret carbon for et sådant brændstofelement er PCB-G og et andet foretrukket ikke-aktiveret carbon er PXC, der begge fås fra Calgon Carbon Corporation, Pittsburgh, Pennsylvania.

De bindemidler, der kan benyttes til at fremstille brændstof-30 elementet, er velkendt inden for denne teknik. Et foretrukket bindemiddel er natriumcarboxymethylcellulose (SCMC), der kan benyttes alene, hvilket foretrækkes, eller i forbindelse med materialer såsom natriumchlorid, vermiculit, bentonit, calci-umcarbonat og tilsvarende stoffer. En særlig foretrukken kva-35 litet af SMC-bindemiddel fås fra Hercules Chemical Co. under DK 171264 B1 25 betegnelsen 7HF. Andre nyttige bindemidler omfatter gummier, såsom guargummi, og andre celluloseforbindelser, såsom me-thylcellulose og carboxymethylcellulose (CMC).

Man kan benytte et stort område bindemiddelkoncentrationer.

5 Bindemiddelmængden er fortrinsvis begrænset til at reducere bindemidlets bidrag til uønskede forbrændingsprodukter til et minimum. På den anden side må der være tilstrækkeligt bindemiddel til stede til at holde brændstofelementet sammen i løbet af fremstillingen og brugen. Den benyttede mængde vil så-10 ledes afhænge af carbonets sammenhæng i brændstoffet. Almindeligvis kan et ekstruderet carbonholdigt brændstof fremstilles ved at blande fra ca. 50 til 99 vægt%, fortrinsvis ca. 80 til 95 vægt% af det carbonholdige materiale med fra 1 til 50 vægt%, fortrinsvis ca. 5 til 20 vægt% af bindemiddel med til-15 strækkelig vand til at danne en pasta med en stiv dej lignende konsistens. Mindre mængde, f.eks. op til ca. 35 vægt%, fortrinsvis ca. 10 til 20 vægt% tobak, tobaksekstrakt og tilsvarende kan tilsættes til pastaen med ekstra vand, hvis dette er nødvendigt for at opretholde en stiv dej konsistens. Derpå 20 ekstruderes dejen under anvendelse af en ekstruder med stempel af standardtypen til den ønskede form, efter valg med de ønskede kanaler og/eller gennemstrømningsåbninger, og tørres, fortrinsvis ved ca. 95°C for at reducere fugtindholdet til ca. 2 til 7 vægt%. Alternativt eller desuden kan der formes 25 gennemstrømningsåbninger eller kanaler under anvendelse af kendt borings- henholdsvis skæreteknik.

I visse foretrukne udførelsesformer pyrolyseres carbon/binde-middelbrændstofelementerne i en inaktiv atmosfære efter formning, f.eks. ved fra ca. 750°C til 1150°C, fortrinsvis fra 30 ca. 850°C til 950°C i flere timer for at omdanne bindemidlet til carbon og derved danne et i realiteten 100% carbonholdigt brændstofelement.

Brændstofelementer, der er brændt under disse betingelser, leverer almindeligvis mindre CO-niveauer end ikke-brændte DK 171264 B1 26 brændstofelementer, men kan til gengæld være vanskeligere at tænde. Brændte brændstofelementer med perifere gennemstrømningsåbninger viser også lavere CO-leveringsniveauer, men det kan ikke konstateres, at de er vanskeligere at tænde end 5 deres ikke-brændte modstykker.

Brændstofelementerne i rygevaren ifølge den foreliggende opfindelse kan også indeholde et eller flere tilsætningsstoffer for at forbedre brændingskarakteristikaene, såsom op til ca.

5 vægt%, fortrinsvis fra ca. 1 til 2 vægt% af kaliumcarbonat.

10 Tilsætningsstoffer for at forbedre fysiske karakteristika, såsom lerarter, såsom kaolin, serpentin, attapulgit og tilsvarende stoffer kan benyttes.

Medens det er uønskeligt i visse tilfælde, kan carbonholdige materialer, der kræver anvendelse af et oxideringsmiddel for 15 at gøre dem antændelige ved hjælp af en cigarettænder, anvendes i andre tilfælde, hvilket også gælder for carbonholdige materialer, der kræver anvendelse af et glødeforsinkelsesstof eller en anden type af forbrændingsændrende stof. Sådanne forbrændingsændrende stoffer er beskrevet i mange patent-20 skrifter og offentlige publikationer og er velkendt for en fagmand inden for denne teknik.

I visse udførelsesformer er de carbonholdige brændstofelementer i det væsentlige fri for flygtigt organisk materiale.

Ved dette menes, at brændstofelementet ikke med vilje er im-25 prægneret eller blandet med væsentlige mængder af flygtige organiske materialer såsom flygtige aerosol dannende eller aroma- stoffer, der ville nedbrydes i det brændende brændstof. Små materialemængder, f.eks. vand, der naturligt adsor-beres af carbonet i brændstofelementet kan imidlertid være 30 til stede. På tilsvarende måde kan små mængder af aerosol dannende substanser vandre fra det aerosolfrembringende organ og kan således forefindes i brændstoffet.

I andre foretrukne udførelsesformer kan brændstofelementet DK 171264 B1 27 indeholde tobak, tobaksekstrakt, og/eller materialer, primært for at tilsætte aroma til aerosolen. Mængder af disse tilsætningsstoffer kan ligge i området op til ca. 25 vægt% eller mere afhængig af tilsætningsstoffet, brændstofelementet og de 5 ønskede forbrændingskarakteristika. Tobak og/eller tobaksekstrakter kan tilsættes til de carbonholdige brændstofelementer, f.eks. ved ca. 10 til 20 vægt%, hvorved der tilvejebringes tobaksaroma i hovedstrømmen og tobaksaroma til sidestrømmen på lignende måde som for en kendt cigaret uden generelt 10 at påvirke produktets aktivitet ved Arnes-prøven.

Det aerosolfrembringende organ benyttet til udøvelse af denne opfindelse er fysisk adskilt fra brændstofelementet. Ved fysisk adskilt menes, at substratet, beholderen eller kammeret, der indeholder de aerosol dannende materialer, er ikke blan-15 det med eller en part af brændstofelementet. Dette arrangement medvirker til at reducere og eliminere den aerosol dannende substans varmenedbrydning og tilstedeværelsen af sidestrømsrøg. Medens det ikke er en part af brændstofelemen-tet, ligger det aerosolfrembringende organ fortrinsvis an 20 imod, er forbundet til eller er på anden måde nabostillet til brændstofelementet, således at brændstoffet og det aerosolfrembringende organ er i en ledende varmevekslingsforbindelse. Det foretrækkes, at den ledende varmevekslingsforbindelse opnås ved at tilvejebringe en varmeledende del, såsom 25 et metalfolie, der er trukket tilbage fra brændstofelementets tændingsende, og som effektivt leder og overfører varmen fra det brændende brændstofelement til det aerosolfrembringende organ.

Det aerosolfrembringende organ er fortrinsvis anbragt med en 30 afstand på ikke mere end 15 mm fra brændstofelementets tændingsende. Beholderen for det aerosolfrembringende organ kan variere i længde fra ca. 2 mm til ca. 60 mm, fortrinsvis fra ca. 5 mm til 40 mm, idet man især foretrækker fra ca. 20 mm til 35 mm. Diameteren for det aerosolfrembringende organs 35 beholder kan variere fra ca. 2 mm til ca. 8 mm, fortrinsvis DK 171264 Bl 28 fra ca. 3 mm til 6 mm. Som med brændstofelementet kan man benytte andre geometriske former, såfremt dette ønskes. De anførte diameterværdier vil i så fald angå den maksimale tværsnitsdimension for den valgte form.

5 Det foretrækkes, at det aerosolfrembringende organ omfatter et eller flere termisk stabile materialer, der bærer en eller flere aerosol dannende substanser. Som benyttet her, er et "termisk stabilt" materiale et, der er i stand til at modstå de høje, skønt kontrollerede, temperaturer, f.eks. fra 400°C 10 til ca. 600°C, der til sidst vil forekomme tæt ved brændstoffet, uden signifikant nedbrydning eller forbrænding. Anvendelsen af sådant materiale formodes at medvirke til at opretholde aerosolens enkle "røg"-kemi, således som bevist ved manglen på Ames-prøveaktivitet i de foretrukne udførel-15 sesformer. Selv om det ikke foretrækkes, kan andre aerosol-frembringende organer, såsom mikrokapsler, der kan brydes ved varme, eller faste aerosoldannende substanser også anvendes under forudsætning af, at de kan frigøre tilstrækkelige aerosol dannende dampe til på tilfredsstillende måde at ligne 20 tobaksrøg.

Termisk stabile materialer, der kan benyttes som bærer eller substrat for den aerosol dannende substans er velkendt for en fagmand. Nyttige bærere bør være porøse og skal være i stand til at tilbageholde en aerosol dannende forbindelse og fri-25 gøre potentielle aerosol dannende dampe ved opvarmning ved hjælp af brændstof. Nyttige termisk stabile materialer omfatter adsorberende carboner, såsom carboner af porøs kvalitet, grafit, aktiveret, eller ikke-aktiveret carbon, og tilsvarende stoffer, såsom PC-25 og PG-60, der fås fra Union Carbide 30 Corp., Danbury, Connecticut, tilligemed SGL carbon, der fås fra Calgon. Andre egnede materialer omfatter uorganiske faste stoffer, såsom keramikarter, glas, aluminiumoxid, vermiculit, lersorter, såsom bentonit, blandinger af sådanne materialer og lignende. Carbon og aluminiumoxidsubstrater foretrækkes.

DK 171264 B1 29

Et særligt nyttigt aluminiumoxidsubstrat er aluminiumoxid med Λ et stort overfladeareal (ca. 280 m /g) , såsom en kvalitet der kan fås fra Davison Chemical Division af W.R. Grace & Co. under betegnelsen SMR-14-1896. Dette aluminiumoxid (-14 til 5 +20 US mesh) behandles for at gøre det egnet til anvendelse i varer ifølge den foreliggende opfindelse ved sintring i ca. 1 time ved høje temperaturer, f.eks. større end 1000°C, fortrinsvis fra ca. 1400° til 1550°C, efterfulgt af en passende vask og tørring. Man har fundet, at passende partikelformede 10 substrater også kan dannes ud fra carbon, tobak eller blandinger af carbon og tobak til fortættede partikler i en en-trinsproces under anvendelse af en maskine fremstillet af Fuji Paudal KK, Japan og solgt under varemærket "Marumeri-zer" . Dette apparat er beskrevet i US-patentskrift Reissue 15 nr. 27.214.

Den ikke tobaksholdige, ikke vandige aerosol dannende substans eller substanserne benyttet i varerne ifølge den foreliggende opfindelse skal kunne danne en aerosol ved de temperaturer, der er til stede i det aerosol frembringende organ 20 ved opvarmning ved hjælp af det brændende brændstofelement. Sådanne substanser vil fortrinsvis være sammensat af carbon, hydrogen og oxygen, men de kan omfatte andre materialer. Sådanne substanser kan være i fast, halvfast eller flydende form. Substansens og/eller substansblandingens koge- eller 25 sublimeringspunkt kan ligge op til området ved ca. 500° C. Substanser med disse karakteristika omfatter: Polyhydride alkoholer, såsom glycerin, triethylenglycol, og propylengly-col tilligemed alifatiske estre af mono-, di-, eller polycar-boxylsyrerne såsom methylstearat, dodecandioat, dimethylte-30 tradodecandioat og andre stoffer.

De foretrukne aerosol dannende substanser er polyhydride alkoholer, eller blandinger af polyhydride alkoholer. Særlig foretrukne aerosoldannere vælges blandt glycerin, triethylenglycol og propylenglycol.

DK 171264 B1 30 Når man benytter et substratmateriale som en basrer, kan den aerosol dannende substans dispergeres på eller i substratet i en koncentration, der er tilstrækkelig til at gennemtrænge eller belægge materialet eller ved enhver anden kendt teknik.

5 Den aerosol dannende substans kan f.eks. påføres i fuld styrke eller i en fortyndet opløsning ved dypning, sprøjtning, dampafsætning eller tilsvarende fremgangsmåder. Faste aerosoldannende komponenter kan blandes med substratmaterialet og fordeles jævnt hele vejen igennem forud for dannelsen 10 af det endelige substrat.

Medens fyldningen af den aerosol dannende substans vil variere fra bærer til bærer og fra aerosol dannende substans til aerosoldannende substans kan mængden af ikke-tobaksholdige ikke vandige aerosol dannende substanser almindeligvis vari-15 ere fra ca. 20 mg til ca. 140 mg og fortrinsvis fra ca. 40 mg til ca. 110 mg. Så meget som mulig af aerosoldanneren båret på substratet bør leveres til brugeren som WTPM. Fortrinsvis leveres mere end ca. 2 vægt%, og helst mere end ca. 15 vægt% og især fortrinsvis over ca. 20 vægt% af aerosoldanneren 20 båret på substratet som WTPM til brugeren.

Det aerosolfrembringende organ kan også omfatte et eller flere flygtige aromastoffer, såsom menthol, vanilin, kunstig kaffe, tobaksekstrakter, nikotin, koffein, spirituosa eller andre stoffer, der giver aerosolens aroma. Det kan også om-25 fatte andre ønskede flygtige faste eller flydende materialer. Disse efter valg benyttede stoffer kan alternativt anbringes mellem det aerosolfrembringende organ og mundenden, såsom i et særskilt substrat eller kammer eller belagt i gennemstrømningsåbningen, der fører til mundenden, eller i en efter valg 30 anbragt tobakscharge.

Et særligt foretrukket aerosolfrembringende organ omfatter det nævnte aluminiumoxidsubstrat indeholdende tobaksekstrakt, tobaksaromamodificeringsstoffer, såsom livulinsyre eller glu-cosepentaacetat, et eller flere aromastoffer, og et aerosol DK 171264 B1 31 dannende stof, såsom glycerin.

En tobakscharge kan benyttes nedstrøms fra brændstofelementet og fra de ikke-vandige, ikke-tobaksholdige aerosol dannende substanser. I sådanne tilfælde blæses varme dampe gennem to-5 bakken til ekstrakten og de flygtige komponenter destilleres fra tobakken uden forbrænding eller væsentlig pyrolyse. Brugeren modtager således en aerosol, der indeholder smagen og aromaen for en naturlig tobak uden de talrige forbrændingsprodukter frembragt ved en kendt cigaret. Varer af den heri 10 beskrevne type kan benyttes eller ændres til anvendelse som en medicintilførselsvare for levering af flygtige farmakologiske eller fysiologisk aktive materialer, såsom efedrin, me-taproterenol, terbutalin og tilsvarende stoffer.

Den varmeledende del, der fortrinsvis benyttes og udøves af 15 den foreliggende opfindelse er typisk et metalrør eller en folie, såsom dybtrukket aluminium, og varierende i tykkelse fra mindre end ca. 0,01 mm til ca. 0,1 mm eller mere. Tykkelsen og/eller arten af det ledende materiale kan varieres (f.eks. Grafoil, fra Union Carbide) for at opnå i realiteten 20 enhver ønsket varmeoverføringsgrad.

Som vist i den illustrerede udførelsesform, berører eller overlapper den varmeledende del fortrinsvis brændstofelementets bageste part og kan danne den beholder, der indeslutter den aerosol dannende substans. Det foretrækkes, at den var-25 meledende del strækker sig hen over ikke mere end halvdelen af brændstofelementets længde. Det foretrækkes især, at den varmeledende del overlapper eller berører på anden måde brændstofelementets bageste del hen over ikke mere end ca. 5 mm, fortrinsvis 2 til 3 mm. Foretrukne tilbagetrukne dele af 30 denne type generer ikke brændstofelementets tændings-eller brændingskarakteristika. Sådanne dele medvirker til at slukke brændstofelementet, når det er blevet forbrugt op til berøringspunktet med den ledende del ved at virke som en varmeop-tager eller -brønd. Disse dele stikker heller ikke frem fra DK 171264 Bl 32 varens tændingsende selv efter, at brændstofelementet er blevet opbrugt.

De isolerende dele benyttet til udøvelse af den foreliggende opfindelse er fortrinsvis formet til en elastisk kappe ud fra 5 et eller flere lag af et isolerende materiale. På fordelagtig måde er denne kappe mindst ca. 0,5 mm tyk, fortrinsvis mindst ca. 1 mm tyk, og fortrinsvis fra ca. 1,5 til 2 mm tyk. Det foretrækkes, at kappen forløber hen over mere end ca. halvdelen af brændstofelementets længde. Specielt foretrækkes det, 10 at det også forløber hen over en væsentlig del af hele brændstofelementets ydre periferi og det aerosolfrembringende organs kapsel. Som vist i udførelsesformen vist i fig. 1, kan forskellige materialer benyttes til at isolere disse to komponenter af varen.

15 Isolerende dele, der kan benyttes i overensstemmelse med den foreliggende opfindelse omfatter generelt uorganiske og organiske fibre såsom de, der fremstilles af glas, aluminiumoxid, siliciumoxid, glasagtige materialer, mineralsk uld, carbonat, siliconer, bor, organiske polymerer, celluloseholdige stoffer 20 og tilsvarende stoffer omfattendende blandinger af disse materialer. Ikke fibrøse isolerende materialer såsom siliciumoxid, aerogel, perlit, glas og tilsvarende kan også benyttes. Foretrukne isolerende dele er elastiske for at medvirke til at simulere grebet eller følelsen af en kendt cigaret. Fore-25 trukne isolerende materialer brænder almindeligvis ikke i løbet af anvendelsen. Imidlertid kan der benyttes langsomt forbrændende materialer og især materialer, der smelter under opvarmning, såsom glasfibre af lavtemperaturkvaliteten. Disse materialer fungerer primært som en isolerende kappe, under 30 tilbageholdelse og styring af en signifikant del af varmen dannet af det brændende brændstofelement til det aerosolfrem-bringende organ. Da den isolerende kappe i begrænset udstrækning bliver varm nabostillet til det brændende brændstofelement kan det også lede varme hen imod det aerosolfrembrin-35 gende organ.

DK 171264 B1 33

De for øjeblikket foretrukne isolerende fibre er keramiske fibre, såsom glasfibre. To foretrukne glasfibre er eksperimentelle materialer fremstillet af Owens - Corning, Toledo,

Ohio under betegnelserne 6432 og 6437. Andre egnede glasfibre 5 fås fra Manning Paper Company, Troy, New York, under betegnelserne Manniglas 1000 og Manniglas 1200. Når det er muligt, foretrækkes glasfibermaterialer med et lavt blødgøringspunkt, f.eks. under ca. 650°C.

Flere markedsmæssigt tilgængelige uorganiske isoleringsfibre 10 fremstilles med et bindemiddel, f.eks. PVA, der virker til at opretholde den strukturelle sammenhæng under håndteringen. Disse bindemidler, der ville frembringe en harsk aroma ved opvarmning, bør fjernes, f.eks. ved opvarmning i atmosfærisk luft ved ca. 650°C i op til ca. 15 min. før anvendelse heri.

15 Hvis det er ønskeligt, kan op til 3 vægt% pectin tilsættes til fibrene for at tilvejebringe mekanisk styrke til kappen uden at bidrage med harsk aroma.

I mange udførelsesformer for den foreliggende opfindelse vil brændstoffet og det aerosolfrembringende organ være fastgjort 20 til et mundendestykke, skønt et mundendestykke kan tilvejebringes særskilt, f.eks. i form af et cigaretrør. Dette element af varen tilvejebringer det indelukke, der kanaliserer den fordampede aerosol dannende substans til brugerens mund.

På grund af sin længde på ca. 35 til 50 mm holder den også 25 den varme ildkegle væk fra brugerens fingre og mund og giver tilstrækkelig tid til, at den varme aerosol dannes og køles, før den når brugeren.

Passende mundendestykker bør være inaktive med hensyn til de aerosol dannende substanser, bør give et minimalt aerosoltab 30 ved kondensering eller filtrering og bør være i stand til at modstå temperaturen ved grænsefladen med varens andre elementer. Foretrukne mundendestykker omfatter celluloseacetat-polypropylenlærredkombination illustreret i udførelsesformen ifølge fig. 1 og mundendestykkerne beskrevet i EP-offentlig- DK 171264 B1 34 gørelsesskrift nr. 174.645.

Varens hele længde eller enhver del af den kan være omviklet med cigaretpapir. Foretrukne papirsorter ved brændstofelementenden bør ikke danne en åben flamme under brændstofele-5 mentets brænding. Desuden har papiret fortrinsvis regulerbare ulmningsegenskaber og frembringer en grå cigaretlignende aske.

I de udførelsesformer, der benytter en isolerende kappe, hvor papiret brænder væk fra det kappeklædte brændstofelement, op-10 nås maksimal varmeoverførsel, fordi strømmen af atmosfærisk luft til brændstofelementet ikke er begrænset. Papirsorter kan imidlertid konstrueres til at forblive helt eller delvis intakte, når de udsættes for varme fra det brændende brændstofelement. Sådan papirsorter giver mulighed for at begrænse 15 strømmen af atmosfærisk luft til det brændende brændstofelement, hvorved den temperatur, ved hvilken brændstofelementet brænder, reguleres og dermed også den efterfølgende varme-overføring til det aerosolfrembringende organ.

For at nedsætte forbrændingshastigheden og temperaturen for 20 brændstofelementet og derved bevare et lavt C0/C02-forhold, kan man benytte et ikke-porøst papir eller et papir uden porøsitet behandlet til at være svagt porøst, f.eks. ikke-brændbart mica papir med et antal deri formede huller, som omviklingslag. En sådan papirsort medvirker til at tilveje-25 bringe en mere ensartet varmetilførsel, især i løbet af de midterste sug (f.eks. sugene 4-6) .

For at få en så stor som mulig aerosollevering, der ellers ville blive fortyndet ved radial (dvs. fra ydersiden) indfiltrering af atmosfærisk luft gennem varen, kan man benytte et 30 ikke porøst papir fra det aerosolfrembringende organ til mundenden.

Sådanne papirsorter er kendt inden for cigaret og/eller pa- DK 171264 B1 35 pirteknikken og blandinger af sådanne papirer kan benyttes til forskellige funktionelle virkninger. Foretrukne papirsorter benyttet i varen ifølge den foreliggende opfindelse omfatter RJR Archer's 8-0560-36 Tipping med Lip Release pa-5 pir, Ecusta's 646 Plug Wrap og ECUSTA 01788 fremstillet af Ecusta, Pisgah Forest, North Carolina og Kimberly-Clark's P868-16-2 og P878-63-5 papirsorter.

Aerosolen frembragt ved de foretrukne varer ifølge den fore-liggende opfindelse er kemisk enkel, består i det væsentlige 10 af atmosfærisk luft, carbonoxider, aerosoldannere omfattende enhver ønsket aroma eller andre ønskede flygtige materialer, vand og spormængder af andre materialer. Det ved den foretrukne vare ifølge opfindelsen frembragte WTPM har ingen mutagen aktivitet som målt ved Ames prøve, dvs. der er ikke nogen 15 signifikant dosisreaktionsforhold mellem det WTPM, der er frembragt ved de foretrukne varer ifølge den foreliggende opfindelse og antallet af revertanter, der forekommer i stan-dardprøvemikroorganismer udsat for sådanne produkter. Ifølge forslagsstillerne for Arnes-prøven, angiver en signifikant 20 dosisafhængig reaktion tilstedeværelsen af mutagent materiale i de afprøvede produkter. Se Ames et al, Mut. Res., 31: 347 -364 (1975); Nagao et al., Mut. Res., 42: 335 (1977).

Et yderligere gode ved de foretrukne udførelsesformer for den foreliggende opfindelse er den relative mangel på aske, der 25 dannes i løbet af brugen, i forhold til aske fra en kendt cigaret. Når det foretrukne carbonbrændstofelement brændes, omdannes det i det væsentlige til carbonoxider med forholdsvis lidt askedannelse og der er således ikke noget behov for at slå aske af under varens brug. 1

Brændstofelementerne og rygevarerne ifølge den foreliggende opfindelse illustreres yderligere under henvisning til de efterfølgende eksempler, der medvirker til forståelse af den foreliggende opfindelse. Alle de heri angivne procentsatse er, med mindre andet er angivet, vægt%. Alle temperaturer er DK 171264 B1 36 udtrykt i Celsiusgrader. I alle eksempler har varerne en maksimal tværsnitsdimension (diameter) på ca. 7 til 8 mm, nemlig diameteren for en kendt cigaret.

Eksempel 1 5 Brændstofelementer i rygevaren ifølge den foreliggende opfindelse, (der hver havde en massefylde på ca. 0,86 g/cm^), blev fremstillet ud fra en ekstruderet blanding af carbon, SCMC bindemiddel og kaliumcarbonat (K2C03) som følger:

Carbonet blev tilberedt ved at carbonisere en ikke-talkumhol-10 dig kvalitet af Grand Prairie Canadian Kraft hardwood paper under en nitrogenkappe ved en trinvis voksende temperaturhastighed på ca. 10°C pr. time til en slutcarboniseringstem- peratur på 750°C.

Efter køling i nitrogen til mindre end ca. 35°C, blev carbo-15 net malet til en mesh størrelse (US mål) på -200. Det pulveriserede carbon blev så opvarmet i nitrogen til en temperatur på ca. 850°C for at fjerne flygtige stoffer.

Efter køling i nitrogen til under ca. 35°C, blev carbonet malet til et fint pulver, dvs. et pulver med en gennemsnitlig 20 partikelstørrelse fra ca. 0,1 til 50 mikron.

Dette fine pulver blev blandet med Hercules 7HF SCMC bindemiddel (9 dele carbon:l del bindemiddel), 1 vægt% K2C03, og tilstrækkeligt vand til at danne en stiv, dej lignende pasta.

Ud fra denne pasta blev der ekstruderet brændstofelementer 25 med de perifere gennemstrømningsåbninger i det væsentlige som vist i fig. 2-10. De individuelle brændstofelementer blev så skåret til den rette længde fra ekstrudatet og tørret. Detaljeret oplysning angående valgte individuelle brændstofelementer fremgår af de efterfølgende eksempler.

DK 171264 B1 37

Det i fig. 9 viste brændstof element blev tilberedt i det væsentlige som angivet ovenfor. De syv store midterhuller havde hver en diameter på ca. 0,053 cm og de seks perifere huller havde hver en diameter på ca. 0,025 cm. Vægtykkelsen mellem 5 de indre huller var ca. 0,203 mm og den gennemsnitlige ydre vægtykkelse var 0,048 mm.

Disse særlig foretrukne brændstofelementer (10 mm x 4,48 mm) blev brændt i en nitrogenatmosfære ved 900 °C i tre timer efter fremstilling.

10 Foretrukne cigarettyperygevarer af den art, der i det væsentlige er illustreret i fig. 1, blev fremstillet på følgende måde :

Kapselen benyttet til at konstruere den i fig. 1 viste ryge-vare blev tilberedt ud fra dybtrukket aluminium. Kapselen 15 havde en gennemsnitlig vægtykkelse på ca. 0,01 mm og var ca.

3 0 mm lang og havde en diameter på ca. 4,5 mm. Beholderens bagende blev forseglet med undtagelse af to slidslignende åbninger (hver på ca. 0,65 x 3,45 mm anbragt med en mellemrum på 1,14 mm) for at tillade gennemstrømning af aerosoldanneren 20 til brugeren.

Substratmaterialet for det aerosolfrembringende organ var W.R. Grace's SMR14-896 aluminiumoxid med stort overfladeareal (overfladeareal = 280 m2/g) med en mesh størrelse (US mål) på fra -14 til +20. Før aluminiumoxidet blev benyttet her, blev 25 det sintret i ca. 1 time ved en temperatur, der lå i området fra 1550° til 1450°C. Efter køling blev dette aluminiumoxid vasket med vand og tørret. Dette sintrede aluminiumoxid blev i en totrinsproces kombineret med ingredienserne vist i tabel I i de angivne forhold: DK 171264 B1 38

Tabel I

Aluminiumoxid 67,7 %

Glycerin 19,0 %

Sprøjtetørret ekstrakt 8,5 % 5 Aromablanding 4,2 %

Glycosepentaacetat 0.6 % I alt 100,0 %

Det sprøjtetørrede ekstrakt er den tørre pulverrest, der hidrører fra fordampning af en vandig tobaksekstraktopløsning.

10 Det indeholder vandopløselige tobakskomponenter. Aromablandingen er en blanding af aromaforbindelser, der simulerer smagen af cigaretrøg. Et aromamateriale benyttet heri, blev anskaffet fra Firmenich, Geneve, Schweiz med betegnelsen T69-22 .

15 I det første trin blev den sprøjtetørrede tobaksekstrakt blandet med tilstrækkeligt vand til at danne et slam. Dette slam blev så påført på aluminiumoxidsubstratet ved blanding indtil slammet var jævnt absorberet (eller adsorberet) af aluminiumoxidet. Det behandlede aluminiumoxid blev så tørret 2 0 til et fugt indhold på ca. 1 vægt%. I det andet trin blev dette behandlede aluminiumoxid blandet med en kombination af de andre nævnte ingredienser indtil væsken var ensartet eller jævnt adsorbert (eller absorberet) af aluminiumoxidet. Kapslen blev fyldt med ca. 325 mg af dette substratmateriale. 1 2 3 4 5 6

Et brændstofelement tilberedt som ovenfor beskrevet blev ind 2 sat i den åbne ende af den fyldte kapsel indtil en dybde på 3 ca. 3 mm. Brændselselement - kapselkombinationen blev omvik 4 let ved brændstofelementenden med en 10 mm lang glasfiberkap 5 pe af Owens-Corning 6437 (med et blødgøringspunkt på ca.

6 650°C), med 3 vægt% pectin bindemiddel, til en diameter på ca. 7,5 mm. Glasfiberkappen blev så omviklet med Kimberly-Clark's P878-63-5 papir.

DK 171264 B1 39

En tobaksstang med en diameter på 7,5 mm (28 mm lang) med en omvikling af Ecusta 64 6 plug wrap blev ombygget til at have en langsgående gennemstrømningsåbning (med en diameter på ca.

4,5 mm). Den kappeklædte brændstofelement-kapselkombination 5 blev indsat i tobaksstangens gennemstrømningsåbning indtil glasfiberkappen slog an imod tobakken. De kappeklædte sektioner blev samlet ved hjælp af Kimberly-Clark's P850-208 papir (en variation af deres P878-16-2-papir til udviklingsforhold) .

10 Et mundendestykke af den type, der er illustreret i fig. 1, blev konstrueret ved at kombinere to sektioner; (1) en hul cylinder af celluloseacetat (10 mm lang/ydre diameter 7,5 mm, indre diameter 4,5 mm) omviklet med 646 plug wrap; og (2) et stykke af uvævet polypropylenlærred, der var rullet til en 30 15 mm lang cylinder med en diameter på 7,5 mm omviklet med Kimberly-Clark's P850-186-2 papir; med en kombinerende omvikling af Kimberly-Clark's P850-186-2-papir.

Den kombinerede mundendestykkesektion blev samlet med den kappeklædte brændstofelement-kapselsektion ved en sluttelig 20 omvikling med RJR Archer Inc. 8-0560-36 tipping med læbefrigøre 1 sespapir .

Rygevarer af den i fig. 1 viste type blev tilberedt under anvendelse af brændstofelementer af den i fig. 9 viste art, og disse varer blev afprøvet for carbonmonoxidlevering ved at 25 underkaste disse varer FTC-rygebetingeIser, og måle CO-pro-duktionen (under anvendelse af en Beckmann Instruments CO., Model 864 Non-dispersive IR Analyzer). Rygevarerne prøvet på denne måde, leverede et gennemsnit på ca. 13,5 mg CO i løbet af 10 sug, og var lette at tænde. Aerosolleveringen var til-30 fredsstillende i løbet af samtlige sug.

I modsætning hertil, leverede et brændstofelement af den i fig. 9 viste art (10 mm x 4,5 mm) uden de seks perifere huller, og brændt ved kun 850°C, når den blev benyttet i rygeva- DK 171264 B1 40 ren vist i fig. 1, et gennemsnit på ca. 13,1 mg CO i løbet af 10 sug under FTC-rygebetingeIser, men var meget vanskeligt at tænde.

Eksempel 2 5 Brændstofelementerne vist i fig. 2 og 3 blev tilberedt i det væsentlige som angivet i eksempel 1, men blev ikke brændt efter dannelsen. De illustrerede udformninger for gennemstrømningsåbninger blev formet som angivet i eksempel 1 i løbet af ekstrusionen af carbon/SCMC pastaen.

10 Brændstofelementerne (10 mm x 4,5 mm) med udformningen for gennemstrømningsåbninger i det væsentlige som illustreret i fig. 2, havde følgende dimensioner: kanaldybde ca. 0,762 mm, kanalbredde ca. 0,4 mm, bredde af carbonkammen, der adskiller nabostillede kanaler ca. 0,533 mm.

15 Brændstof elementer (10 mm x 4,5 mm) med en udformning for gennemstrømningsåbningerne i det væsentlige som illustreret i fig. 10 havde følgende dimensioner: kanaldybde ca. 0,762 mm, kanalbredde ca. 0,406 mm, bredde af carbonkammen, der adskiller nabostillede kanaler ca. 0,533 mm, bredde af carbonkam- 20 men, der adskiller parret af nabostillede kanaler ca. 0,107 mm.

Rygevarerne blev tilberedt som i eksempel 1 under anvendelse af brændstofelementer af de i fig. 2 og/eller 3 viste arter.

Disse rygevarer blev røget under mekaniske rygebetingelser på 25 50 ml sugrumfang på 2 sek. varighed med en sugehyppighed på 1 sug per 30 sek. Under disse betingelser var det gennemsnitlige sugantal for begge brændstofelementtyper ca. 15. Aerosolleveringen (både den tidlige og den totale) for varer, der benyttede de viste brændstofelementer, var god. 1

Under anvendelse af FTC-rygebetingelser (sugerumfang på 35 ml DK 171264 B1 41 og af 2 sek. varighed, sugefrekvens 1 sug per 60 sek.) blev rygevarer, der benyttede disse brændstofelementer, afprøvet som i eksempel 1 for carbonmonoxidlevering. I et gennemsnit på ca. 10 sug under FTC rygebetingeIser frembragte rygevarer, 5 der benyttede brændstofelementer med en udformning af de perifere gennemstrømningsåbninger illustreret i fig. 2 og 3, ca. 8 mg CO.

Eksempel 3

Brændstof elementet af den art, der er vist i fig. 4, blev 10 tilberedt i det væsentlige som angivet i eksempel 2, men blev ikke brændt efter dannelsen.Den illustrerede udførelsesform for gennemstrømningsåbningen blev dannet under ekstrusionen af carbon/SCMC-pastaen. Kanalernes dimensioner var i det væsentlige de samme som angivet for brændstofelementet ifølge 15 fig. 2 beskrevet i eksempel 2. Dimensionerne for den midterste gennemstrømningsåbning var ca. 1,5 mm x 0,25 mm og 0,76 mm x 0,25 mm.

Rygevarerne, der benyttede brændstofelementerne (6,5 mm x 4,5 mm) med denne udformning for gennemstrømningsåbninger blev 20 afprøvet under de i eksempel 2 beskrevne betingelser for aerosollevering. Disse rygevarer var i det væsentlige identiske med de, der er beskrevet i eksempel 1 med undtagelse af, at det benyttede aerosolkammer, kun var ca. 23 mm langt. Aerosolleveringen i løbet af 14 sug (med et rumfang på 25 50 ml) var god.

Rygevarer, der benyttede brændstofelementer med denne udførelsesform for gennemstrømningsåbningen,blev afprøvet for carbonmonoxidlevering som angivet i eksempel 1. I løbet af 10 sug under FTC rygebetingelser var CO-leveringen ca. 10 mg.

30 Eksempel 4

Brændstofelementet vist i fig. 5 blev tilberedt i det væsent- DK 171264 B1 42 lige som angivet i eksempel 1, men blev ikke brændt efter dannelsen. Den illustrerede udformning for gennemstrømnings-åbningerne blev formet i løbet af ekstrusionen af carbon/SCMC pastaen. Bredden af hver kam var ca. 0,53 mm og hver kanal-5 bredde var ca. 0,53 mm. Hver kanals dybde var ca. 0,76 mm.

Rygevarer ifølge eksempel 1 og med 10 mm x 4,5 mm brændstof-elementer med denne type for udformningen af gennemstrømningsåbningen blev afprøvet for aerosol og carbonmonoxid-levering som i de foregående eksempler. Aerosolleveringen for 10 ca. 15 sug (rumfang 50 ml), var god. CO-leveringen i løbet af 10 sug under FTC rygebetingelser var ca. 10 mg.

Eksempel 5

Brændstofelementet vist i fig. 6 blev tilberedt i det væsentlige som angivet i eksempel 1. Den illustrerede udformning 15 for gennemstrømningsåbningen blev formet efter ekstrusion, skæring og tørring af carbon/SCMC-pastaen ved boring med hånden. Hullernes diameter var ca. 0,635 mm. Den ydre vægtykkelse var ca. 0,127 mm. Den indre vægtykkelse var ca. 0,102 mm. Brændstofelementets totale dimensioner var 10 mm x 4,5 mm. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Rygevarer ifølge eksempel 1 under anvendelse af brændstofele 2 menter med denne udformning for gennemstrømningsåbningerne 3 blev afprøvet for levering af carbonmonoxid som i de foregå 4 ende eksempler. Disse brændstofelementer leverede et gennem 5 snit på ca. 7,5 mg CO i løbet af 11 sug under FTC rygebe- 6 tingelser.

7

Eksempel 6 8

Brændstofelementet vist i fig. 7 blev tilberedt i det væsent 9 lige som angivet i eksempel 1, men blev ikke brændt efter 10 dannelsen. Den illustrerede hulform blev dannet efter ekstru- 11 sion, tørring og skæring af carbon/SCMC pastaen ved boring i hånden. Diameteren af hver af hullerne var ca. 0,63 mm. Såvel DK 171264 B1 43 den indre som den ydre vægtykkelse var ca. 0,63 mm.

Brændstofelementer med denne udformning for gennemstrømnings-åbningen blev afprøvet for carbonmonoxidlevering ved at tilberede rygevarer som angivet i eksempel 1 og ved at under-5 kaste disse varer FTC rygebetingelse og måle CO-produktionen.

Brændstofelementer (10 mm x 4,5 mm) med i det væsentlige den udformning, der er illustreret' i fig. 7,leverede et gennemsnit på ca. 8 mg CO i løbet af 9 sug under FTC rygebetingel-ser.

10 Eksempel 7

Brændstofelementet vist i fig. 8 blev tilberedt i det væsentlig som angivet i eksempel 1, men blev ikke brændt efter dannelsen. Den illustrerede udformning for gennemstrømningsåbningen blev formet efter ekstrusion af carbon/SCMC-pastaen.

15 Huldiameteren var ca. 0,94 mm, den ydre vægtykkelse var ca.

0,23 mm og den indre vægtykkelse var ca. 0,051 mm.

Rygevarer ifølge eksempel 1 under anvendelse af 10 mm x 4,5 mm brændstofelementer med denne udførelsesform for gennemstrømningsåbningerne blev afprøvet for carbonmonoxidlevering 20 ved at underkaste disse varer FTC rygebetingelser og måle CO-produktionen. Disse rygevarer leverede et gennemsnit på ca 8,6 mg CO i løbet af 11 sug under FTC-rygebetingelser.

Eksempel 8

Det i fig. 10 viste brændstofelement blev tilberedt i det væ-25 sentlige som angivet i eksempel 1. Den illustrerede udførelsesform for gennemstrømninsåbningerne blev formet i løbet af ekstrusionen af carbon/SCMC pastaen. De tre store midterhuller havde hver en diameter på ca. 0,53 mm og de tolv perifere huller havde hver en diameter på ca. 0,25 mm. Vægtykkel-30 sen mellem de indre huller var ca. 0,20 mm og den ydre væg- DK 171264 B1 44 tykkelse var ca. 0,51 mm.

Desuden blev disse brændstofelementer med denne huludformning (10 mm x 4,47 mm) brændt ved 950°C i tre timer efter formningen .

5 Rygevarer ifølge eksempel 1 blev tilberedt under anvendelse af brændstofelementer med denne udformning for gennemstrømningsåbningen og disse varer blev afprøvet for carbonmonoxid-levering ved at underkaste disse varer FTC-rygebetingelser og måle CO-produktionen. Rygevarer afprøvet på denne måde leve-10 rede et gennemsnit på ca. 11,9 mg CO i løbet af ti sug under FTC-rygebetingelser. Desuden tændtes brændstofelementerne nemt uden nogen mærkbar vanskelighed.

Eksempel 9

Brændstof elementet vist i fig. 11 blev tilberedt i det væ-15 sentlige som angivet i eksempel 1, men blev ikke brændt efter formningen. Den illustrerede udførelsesform for gennemstrømningsåbningen blev formet i løbet af ekstrusionen af carbon/ SCMC-pastaen. De tre midterhuller var hver på ca. 2,54 x 0,51 mm og afstanden mellem hullerne var ca. 0,305 mm. Tre med 20 lige store mellemrum anbragte kanaler (med mellemrum på 120°) blev skåret i brændstofelementets omkreds, idet hver kanal var ca. 0,51 mm dyb og ca. 0,51 mm bred.

Rygevaren ifølge eksempel 1 blev tilberedt under anvendelse af brændstofelementer (5,3 mm lange og med en diameter på 6,0 25 mm) med denne udformning for gennemstrømningsåbningerne og disse varer blev afprøvet for carbonmonoxidlevering ved at underkaste disse varer FTC-rygebetingelser og måle CO-produktionen. Rygevarer afprøvet på denne måde leverede et gennemsnit på ca. 8 mg CO i løbet af 10 sug under FCT-rygebetin-30 gelser.

Claims (5)

1. Rygevare omfattende et brændstofelement (10) og et fysisk adskilt aerosolfrembringende organ (14) indeholdende et aero- 5 soldannende materiale, og hvor brændstofelementet omfatter et antal langsgående gennemstrømningsåbninger, kendetegnet ved, at mindst en del af de langsgående gennemstrømningsåbninger omfatter perifere gennemstrømningsåbninger (11), som er 10 a) kanaler, der er åbne ved brændstofelementets periferi og/-eller b) lukkede gennemstrømningsåbninger, som befinder sig tilstrækkelig tæt ved brændstofelementets periferi til at de brænder ud til brændstofelementets (10) periferi under brug 15 og danner åbne kanaler, og at brændstofelementet eventuelt også har mindst én midtplace-ret, langsgående gennemstrømningsåbning (7).

2. Rygevare ifølge krav 1, kendetegnet ved, at brændstofelementet har mindst fire perifere gennemstrøm- 20 ningsåbninger.

3. Rygevare ifølge krav log2, kendetegnet ved, at mindst to af de perifere gennemstrømningsåbninger forenes i løbet af brændstofelementets forbrænding.

4. Rygevare ifølge krav l og 2, kendetegnet ved, 25 at den endvidere omfatter en varmeledende del, der omgiver en part af brændstofelementets bageste periferi. o

5. Rygevare ifølge krav 1 og 2, kendetegnet ved, at den endvidere omfatter en isolerende del, der omgiver en part af brændstofelementet.