FI78818B - CIGARETTE LIKE ROEKNINGSPRODUKT. - Google Patents

CIGARETTE LIKE ROEKNINGSPRODUKT. Download PDF

Info

Publication number
FI78818B
FI78818B FI874449A FI874449A FI78818B FI 78818 B FI78818 B FI 78818B FI 874449 A FI874449 A FI 874449A FI 874449 A FI874449 A FI 874449A FI 78818 B FI78818 B FI 78818B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
aerosol
tobacco
fuel element
fuel
heat
Prior art date
Application number
FI874449A
Other languages
Finnish (fi)
Other versions
FI874449A (en
FI874449A0 (en
FI78818C (en
Inventor
Jr Andrew Jackson Sensabaugh
Henry Thomas Ridings
Iv John Hughes Reynolds
Michael David Shannon
Chandra Kumar Banerjee
Ernets Gilbert Farrier
James Luther Harris
Alan Benson Norman
James Lee Resce
Gary Roger Shelar
Original Assignee
Reynolds Tobacco Co R
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US06/769,532 external-priority patent/US5020548A/en
Priority claimed from US06/790,484 external-priority patent/US4714082A/en
Priority claimed from FI863428A external-priority patent/FI863428A/en
Application filed by Reynolds Tobacco Co R filed Critical Reynolds Tobacco Co R
Publication of FI874449A publication Critical patent/FI874449A/en
Publication of FI874449A0 publication Critical patent/FI874449A0/en
Publication of FI78818B publication Critical patent/FI78818B/en
Application granted granted Critical
Publication of FI78818C publication Critical patent/FI78818C/en

Links

Landscapes

  • Cigarettes, Filters, And Manufacturing Of Filters (AREA)
  • Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)

Description

1 788181 78818

Savukemainen tupakointituote. - Cigarettliknande röknings-produkt.Cigarette-like smoking product. - Cigarettliknande röknings-produkt.

Esillä olevan keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen savukkeen muotoinen tupakointituote tai -väline, joka muodostaa tupakansavua muistuttavaa aerosolia ja joka edullisesti sisältää olennaisesti pienempiä määriä epätäydellisiä palamis- ja pyrolyysituotteita kuin tavanomainen savuke normaalisti muodostaa.The present invention relates to a cigarette-shaped smoking article or device according to the preamble of claim 1, which forms a tobacco smoke-like aerosol and which preferably contains substantially smaller amounts of incomplete combustion and pyrolysis products than a conventional cigarette normally forms.

Monia tupakointituotteita on kehitelty vuosien, erityisesti viimeksi kuluneiden 20-30 vuoden aikana, mutta yksikään näistä tuotteista ei ole koskaan saavuttanut kaupallista menestystä.Many smoking products have been developed over the years, especially in the last 20-30 years, but none of these products have ever achieved commercial success.

Huolimatta vuosikymmeniä kestäneestä kiinnostuksesta ja yrityksistä ei markkinoilla vieläkään ole tupakointituotetta, jolla on tavanomaisten savukkeiden etunäkökohdat ilman, että ne tuottaisivat huomattavia määriä tavanomaisen savukkeen muodostamia epätäydellisiä palamis- ja pyrolyysituotteita.Despite decades of interest and business, there is still no smoking product on the market that has the advantages of conventional cigarettes without producing significant amounts of the incomplete combustion and pyrolysis products of a conventional cigarette.

Keksinnön kohteena on savukemainen tupakointituote, johon kuuluu: hiilipitoinen polttoaine-elementti, fyysisesti erillinen aerosolin muodostusosa, joka sisältää aerosolin muodostusmateriaalin sijoitettuna polttoaine-elementin ja tuotteen suuosan väliin, ja fyysisesti erillinen tupakkapitoinen massa ja jolle on tunnusomaista se, että fyysisesti erillinen tupakkapitoinen massa ympäröi ainakin osaa aerosolin muodostusosasta.The invention relates to a cigarette-like smoking article comprising: a carbonaceous fuel element, a physically separate aerosol generating member containing an aerosol generating material interposed between the fuel element and the mouthpiece of the article, and a physically discrete tobacco-containing mass and characterized by at least a physically discrete tobacco part of the aerosol generating part.

Esillä olevan hakemuksen hakijan aiemmassa hakemuksessa nro 853486 on esitetty savukemainen tupakointituote, johon kuuluu hiilipitoinen polttoaine-elementti ja fyysisesti erillinen aerosolin muodostusosa, joka sisältää aerosolin muodostusmateriaalin sijoitettuna polttoaine-elementin ja tuotteen suuosan väliin. Kuitenkaan tässä hakemuksessa ei ole esitetty erillisen tupakkamassan sijoittamista paikkaan, joka ympäröi aerosolin muodostusosaa.Applicant's prior application No. 853486 discloses a cigarette-like smoking article comprising a carbonaceous fuel element and a physically separate aerosol generating member containing an aerosol forming material interposed between the fuel element and the mouthpiece of the article. However, this application does not disclose the placement of a separate tobacco mass in a location surrounding the aerosol generating member.

2 788182,78818

Tupakkapitoisen massan sijoittaminen aerosolin muodostusosan ympärille mahdollistaa sen, että tupakkapitoinen massa vastaanottaa huomattavan lämmön aerosolin muodostusosasta. Lisäksi tupakan tällainen sijainti mahdollistaa sen, että keksinnön mukaisella tupakointituotteella on tavanomaisen tupakkaa polttavan savukkeen aromit ja tunne. Lisäksi tällainen sijainti tarjoaa hiilipitoisesta polttoaineesta tulevien höyryjen ja/tai aerosolin muodostusosasta tulevien aerosolien pyyhkäisemisen tupakkapitoisen massan läpi ja täten haihtuvien aromiaineiden ja makukomponenttien vapauttamisen siitä.Placing the tobacco-containing mass around the aerosol-forming portion allows the tobacco-containing mass to receive considerable heat from the aerosol-forming portion. In addition, such location of the tobacco allows the smoking product of the invention to have the aromas and feel of a conventional tobacco burning cigarette. In addition, such a location provides for the sweeping of vapors from the carbonaceous fuel and / or aerosols from the aerosol generating component through the tobacco-containing mass and thus the release of volatile flavorings and flavor components therefrom.

US patenttijulkaisussa 3 258 015 on esitetty tupakkapitoinen massa, joka ympäröi aerosolin muodostusosaa. Tässä julkaisussa tupakkapitoinen massa on kuitenkin sinänsä tupakointituotteen polttoaineena. Siinä ei ole mitään polttoaineesta erillään olevaa tupakkapitoista massaa, mikä ympäröi aerosolin muodostusosaa. Tämä julkaisu esittää ainoastaan polttoaineen, joka voi sinänsä olla tupakkaa, mikä ympäröi aerosolin muodostusosaa. Erillistä polttoainetta ei ole esitetty ja lisäksi viitejulkaisussa esitetty polttoaine ei ole hiilipitoinen kuten esillä olevan hakemuksen mukaisessa tupakointituotteessa.U.S. Patent No. 3,258,015 discloses a tobacco-containing mass surrounding an aerosol generating member. In this publication, however, the tobacco-containing pulp is in itself a fuel for the smoking article. It does not contain any tobacco-containing mass separate from the fuel, which surrounds the aerosol generating part. This publication only discloses a fuel which may itself be tobacco, which surrounds the aerosol generating part. No separate fuel is shown and, in addition, the fuel disclosed in the reference is not carbonaceous as in the smoking article of the present application.

Aerosolin muodostusosaan kuuluu edullisesti erillinen johtava säiliö, joka on lämmönvaihtosuhteessa polttoaine-elementtiin ja ainakin osaa polttoaine-elementistä ympäröi joustava eristys-vaippa säteittäisen lämpöhäviön vähentämiseksi. Syttyessään polttoaine-elementti kehittää lämpöä, joka käytetään höyrys-tämään aerosolin muodostusosassa olevat aerosolin muodostus-materiaalit. Erityisesti imaisun aikana nämä haihtuvat materiaalit vetäytyvät kohti suun puoleista päätä ja edelleen käyttäjän suuhun samalla tavoin kuin tavanomaisen savukkeen savu.The aerosol generating member preferably includes a separate conductive container in a heat exchange relationship with the fuel element and at least a portion of the fuel element is surrounded by a flexible insulating sheath to reduce radial heat loss. When ignited, the fuel element generates heat which is used to vaporize the aerosol-forming materials in the aerosol-forming section. Especially during inhalation, these volatile materials retract towards the mouth end and further into the user's mouth in the same manner as the smoke of a conventional cigarette.

Il 3 78818Il 3 78818

Keksinnön mukaiset tupakointituotteet kykenevät muodostamaan huomattavia aerosolimääriä sekä alkuvaiheessa että tuotteen koko käyttöiän ja ne antavat käyttäjälleen savukkeen polton vaikutelmat ja edut. Aerosolin muodostusosan tuottama aerosoli muodostuu ilman huomattavaa lämpöhajoamista ja siirtää käyttäjälle edullisesti huomattavasti pienempiä määriä pyrolyysi- ja epätäydellisiä palamistuotteita kuin tavanomainen savuke normaalisti tuottaa.The smoking articles of the invention are capable of generating significant amounts of aerosol both in the initial phase and throughout the life of the article and provide the user with the impressions and benefits of smoking a cigarette. The aerosol produced by the aerosol generating member is formed without significant thermal decomposition and preferably transfers to the user significantly less amounts of pyrolysis and incomplete combustion products than a conventional cigarette normally produces.

Keksinnössä käytetään pientä suuritiheyksistä palavaa polttoaine-elementtiä, jonka pituus on alle noin 30 mm, edullisesti alle noin 20 mm ja sen tiheys on ainakin noin 0,5 g/cm^, edullisemmin ainakin noin 0,7 g/cm^ mitattuna esimerkiksi elohopeasiirtymällä. Sopivia polttoaine-elementtejä voidaan valaa muottiin tai suulake puristaa hienonnetusta tai uudelleen sekoitetusta tupakasta ja/tai tupakan korvikkeesta ja ne sisältävät edullisesti palavaa hiiltä. Edullisiin polttoaine-elementteihin on myös muodostettu yksi tai useampia pitkit-täiskanavia, edullisemmin 5-9 kanavaa tai useampiakin, jotka auttavat ohjaamaan lämmönsiirtymistä palavasta polttoaine-elementistä aerosolin muodostusmateriaaleihin.The invention uses a small high density combustible fuel element having a length of less than about 30 mm, preferably less than about 20 mm, and a density of at least about 0.5 g / cm 2, more preferably at least about 0.7 g / cm 2 as measured, for example, by mercury displacement. Suitable fuel elements may be molded or extruded from the comminuted or remixed tobacco and / or tobacco substitute and preferably contain combustible carbon. Preferred fuel elements are also provided with one or more longitudinal channels, more preferably 5-9 channels or more, to help direct heat transfer from the combustible fuel element to the aerosol-forming materials.

Lisäksi ainakin osa polttoaine-elementistä on edullisesti varustettu ympäröivällä eristysosalla, kuten eristyskuitujen muodostamalla vaipalla vaipan ollessa edullisesti joustavaa, palamatonta materiaalia ja ainakin 0,5 mm paksu. Tämä osa vähentää säteittäistä lämpöhäviötä ja auttaa lämmön pitämisessä ja ohjaamisessa polttoaine-elementistä kohti aerosolin muodos-tusosaa ja vähentää lisäksi polttoaineen palovaarallisuutta. Edullinen eristysosa ympäröi ainakin osaa polttoaine-elementistä ja edullisesti ainakin osaa aerosolin muodostusosasta, mikä auttaa jäljittelemään tavanomaisen savukkeen tuntua.In addition, at least a portion of the fuel element is preferably provided with a surrounding insulating member, such as a sheath formed of insulating fibers, the sheath being preferably a flexible, non-combustible material and at least 0.5 mm thick. This part reduces the radial heat loss and helps to retain and direct heat from the fuel element towards the aerosol generating part and further reduces the fire risk of the fuel. The preferred insulating member surrounds at least a portion of the fuel element and preferably at least a portion of the aerosol generating member, which helps to mimic the feel of a conventional cigarette.

Polttoaine-elementin ja aerosolin muodostusosan eristämiseksi käytetyt materiaalit voivat olla samoja tai eri aineita.The materials used to insulate the fuel element and the aerosol generating member may be the same or different materials.

4 788184,78818

Koska polttoaine-elementti on suhteellisen lyhyt, kuuma, palava tulikartio on aina lähellä aerosolin muodostusosaa maksimoiden lämmön siirtymisen siihen ja saadun aerosolituotannon erityisesti suoritusmuodoissa, joissa on monikanavainen tai -tiehy-einen polttoaine-elementti, lämmönjohdinosa ja eristysosa. Suhteellisen suuritiheyksistä polttoainemateriaalia käytetään varmistamaan se, että pieni polttoaine-elementti palaa tarpeeksi kauan tavanomaisen savukkeen palamisajan jäljittelemiseksi ja että se muodostaa riittävästi energiaa tarvittavien aerosolimäärien kehittämiseksi. Koska aerosolin muodostusaine on fyysisesti erillään polttoaine-elementistä, se on alttiina olennaisesti alhaisimmille lämpötiloille kuin palavassa tuli-kartiossa vallitsevat lämpötilat minimoiden siten aerosolin muodostajan lämpöhajoamismahdollisuuden.Because the fuel element is relatively short, the hot, flammable fire cone is always close to the aerosol generating member, maximizing heat transfer thereto and the resulting aerosol production, especially in embodiments with a multi-channel or multi-channel fuel element, heat conductor section, and insulator section. The relatively high density fuel material is used to ensure that the small fuel element burns long enough to mimic the burning time of a conventional cigarette and that it generates sufficient energy to generate the required amounts of aerosols. Because the aerosol-forming agent is physically separate from the fuel element, it is exposed to substantially lower temperatures than the temperatures in the combustible fire cone, thus minimizing the potential for thermal decomposition of the aerosol-forming agent.

Esillä olevan keksinnön mukainen tupakointituote on normaalisti varustettu suun puoleisella pääkappaleella, jossa on esimerkiksi pitkittäiskanavan muodostama elin aerosolin muodostusosan kehittämän haihtuvan materiaalin siirtämiseksi käyttäjälle. Suukappaleeseen kuuluu edullisesti joustava ulko-osa, kuten rengasmainen selluloosa-asetaattituppo tavanomaisen savukkeen tunnun jäljittämiseksi. Tuotteen kokonaismitat ovat edullisesti samat kuin tavanomaisen savukkeen ja tästä syystä suukappale ja aerosolin siirto-osa kattavat tavallisesti noin puolet tai enemmänkin tuotteen pituudesta. Vaihtoehtoisesti polttoaine-elementti ja aerosolin muodostusosa voidaan valmistaa sisään rakennettua suukappaletta tai aerosolin siirto-osaa käytettäväksi erillisen, kertakäyttöisen tai uudelleen käytettävän suukappaleen kanssa.The smoking article of the present invention is normally provided with an oral main body having, for example, a longitudinal channel member for transferring volatile material generated by the aerosol generating member to the user. The mouthpiece preferably includes a flexible outer portion, such as an annular cellulose acetate pad, to trace the feel of a conventional cigarette. The overall dimensions of the product are preferably the same as those of a conventional cigarette, and therefore the mouthpiece and aerosol delivery portion usually cover about half or more of the length of the product. Alternatively, the fuel element and aerosol generating member may be made with a built-in mouthpiece or aerosol transfer member for use with a separate, disposable or reusable mouthpiece.

Esillä olevan keksinnön mukainen tupakointituote sisältää tupakka-annoksen tai -tulpan, jota voidaan käyttää tupakan maun lisäämiseksi aerosoliin. Rengasmainen tupakkaosa sijoitetaan aerosolin muodostusosan kehän ympärille, jossa se toimii myös eristysosana ja edesauttaa tavanomaisen savukkeen maun ja 5 78818 tunnun jäljittelemisessä. Myös aromiaineita voidaan lisätä tuotteeseen käyttäjälle tulevan aerosolin maustamiseksi tai muulla tavoin muuttamiseksi.The smoking article of the present invention includes a dose or stopper of tobacco that can be used to enhance the taste of the tobacco into the aerosol. The annular tobacco portion is placed around the perimeter of the aerosol generating portion, where it also acts as an insulating portion and helps to mimic the taste and feel of a conventional cigarette. Flavoring agents may also be added to the product to flavor or otherwise alter the aerosol to the user.

Keksinnön mukaiset tupakointituotteet käyttävät normaalisti tilavuudeltaan ja edullisesti painoltaan olennaisesti vähemmän polttoainetta kuin tavanomaiset savukkeet hyväksyttävien aerosolimäärien tuottamiseksi. Lisäksi käyttäjälle tulevassa aerosolissa on normaalisti vähemmän pyrolyysi- ja epätäydellisiä palamistuotteita johtuen aerosolin muodostusosasta tulevasta hajoamattomasta aerosolista, ja koska erityisesti useilla pitkittäiskanavilla varustetuissa suoritusmuodoissa lyhyt, suuritiheyksinen polttoaine-elementti muodostaa olennaisesti vähäisempiä määriä pyrolyysi-ja/tai epätäydellisiä palamistuotteita kuin tavanomainen savuke, myös siinä tapauksessa, että polttoaine-elementissä on tupakkaa tai muuta selluloosamateriaalia.The smoking articles of the invention normally use substantially less fuel by volume and preferably by weight than conventional cigarettes to produce acceptable aerosol amounts. In addition, the aerosol to the user normally has less pyrolysis and incomplete combustion products due to the non-degradable aerosol from the aerosol generating member, and since in particular longitudinal channel embodiments that the fuel element contains tobacco or other cellulosic material.

Tässä tekstissä ja vain tämän patenttihakemuksen yhteydessä sanaa "aerosoli" käytetään kattamaan höyryt, kaasut sekä näkyvät että näkymättömät hiukkaset ja vastaavat ja erityisesti ne aineosat, jotka käyttäjästä tuntuvat "savumaisilta" ja jotka muodostuvat palavasta polttoaine-elementistä tulevan lämmön vaikuttaessa aerosolin muodostusosassa tai muualla tuotteessa oleviin aineisiin. Tällä tavoin määriteltynä termi "aerosoli" kattaa myös haihtuvat aromiaineet ja/tai farmakologisesti tai fysiologisesti vaikuttavat aineet riippumatta siitä, muodostavatko ne näkyvää aerosolia.In this text, and only in connection with this patent application, the word "aerosol" is used to cover vapors, gases, both visible and invisible particles, and the like, and in particular those ingredients which appear "smoky" to the user when heat from a combustible fuel element acts on aerosol generators or other products. substances. As defined in this way, the term "aerosol" also includes volatile flavoring agents and / or pharmacologically or physiologically active substances, whether or not they form a visible aerosol.

Tässä yhteydessä käytettynä termi "johtava lämmönvaihtosuhde" tarkoittaa aerosolin muodostusosan ja polttoaine-elementin fyysistä sijoittelua tai järjestelyä, jolla lämpö siirtyy 6 78818 johtumalla palavasta polttoaine-elementistä aerosolin muodostusosaan olennaisesti polttoaine-elementin koko palamisjakson ajan. Johtava lämmönvaihtosuhde voidaan saada aikaan sijoittamalla aerosolin muodostusosa kosketukseen polttoaine-elementin kanssa ja hyvin lähelle polttoaine-elementin palavaa osaa ja/tai käyttämällä hyväksi johdin-osaa lämmön siirtämiseksi palavasta polttoaineesta aerosolin muodostusosaan. Edullisesti voidaan käyttää molempia menetelmiä johtavan lämmönsiirron aikaan saamiseksi.As used herein, the term "conductive heat exchange ratio" means the physical arrangement or arrangement of an aerosol generating member and a fuel element by which heat is transferred from the combustible fuel element to the aerosol generating member over substantially the entire combustion cycle of the fuel element. The conductive heat exchange ratio can be achieved by placing the aerosol generating member in contact with the fuel element and very close to the combustible portion of the fuel element and / or utilizing the conductor portion to transfer heat from the combustible fuel to the aerosol generating member. Preferably, both methods can be used to provide conductive heat transfer.

Tässä käytettynä termi "eristysosa" tarkoittaa kaikkia materiaaleja, jotka toimivat pääasiallisesti eristiminä. Edullista on, että nämä materiaalit eivät pala käytön aikana, mutta ne voivat sisältää hitaasti palavia hiiliä ja vastaavia materiaaleja ja erityisesti materiaaleja, jotka sulavat käytön aikana ja joita ovat esimerkiksi pienilämpötilaiset lasikuitulaadut. Sopivien eristimien lämmönjohtavuus on mittayksikön ollessa g-cal/(sec) (cm^) (C°/cm) vähemmän kuin noin 0,05, edullisesti vähemmän kuin noin 0,02, edullisimmin vähemmän kuin noin 0,005. Katso Hackh's Chemical Dictionary, 34 (4. painos, 1969) ja Lange's Handbook of Chemistry, 10, 272-274 (11. painos, 1973).As used herein, the term "insulating member" means any material that acts primarily as an insulator. It is preferred that these materials do not burn during use, but may include slow-burning carbon and the like, and in particular materials that melt during use, such as low temperature glass fiber grades. Suitable insulators have a thermal conductivity of less than about 0.05, preferably less than about 0.02, most preferably less than about 0.005, measured in g-cal / (sec) (cm 2) (cm 2) (C ° / cm). See Hackh's Chemical Dictionary, 34 (4th edition, 1969) and Lange's Handbook of Chemistry, 10, 272-274 (11th edition, 1973).

Esillä olevan keksinnön mukaista tupakointituotetta kuvataan tarkemmin seuraavassa keksinnön yksityiskohtaisessa selityksessä viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa:The smoking article of the present invention will be described in more detail in the following detailed description of the invention with reference to the accompanying drawings, in which:

Kuviot 1 - 2 ovat pitkittäisleikkauksia keksinnön eri suoritusmuodoista ;Figures 1-2 are longitudinal sections of various embodiments of the invention;

Kuvio 1A on päätykuva kuvion 1 mukaisesta suoritusmuodosta;Fig. 1A is an end view of the embodiment of Fig. 1;

Kuvio IB on suurennettu päätykuva metallisäiliöstä, jota käytetään kuvion 1 mukaisessa suoritusmuodossa; 7 78818Fig. 1B is an enlarged end view of a metal container used in the embodiment of Fig. 1; 7 78818

Kuvio 2A esittää päästä käsin polttoaine-elementin erästä kanava- tai tiehytjärjestelyä, joka sopii käytettäväksi keksinnön suoritusmuodoissa;Figure 2A is an end view of a channel or duct arrangement of a fuel element suitable for use in embodiments of the invention;

Kuvio 2B on pitkittäisleikkauskuva eräästä edullisesta polttoaine-elementin kanavarakenteesta, joka sopii hyvin käytettäväksi keksinnön suoritusmuodoissa.Figure 2B is a longitudinal sectional view of a preferred fuel cell duct structure well suited for use in embodiments of the invention.

Kuvioissa 1 - 2 esitettyihin suoritusmuotoihin kuuluu joustava eristysvaippa, joka ympäröi tai sulkee sisäänsä polttoaine-elementin eristämiseksi ja lämmön keskittämiseksi siihen. Nämä suoritusmuodot vähentävät myös palavan tulikartion tulipalovaaraa ja joissain tapauksissa edesauttavat tavanomaisen savukkeen tunnun saavuttamista.The embodiments shown in Figures 1 to 2 include a flexible insulating sheath that surrounds or encloses the fuel element to insulate and concentrate heat therein. These embodiments also reduce the risk of fire in a burning cone of fire and, in some cases, help to achieve the feel of a conventional cigarette.

Kuviossa 1 on esitetty suoritusmuoto, jossa 10 - 15 mm pitkä polttoaine-elementti 10 on kääritty lasikuitujen muodostamaan eristysvaippaan 72 ja aerosolin muodostusosaa 12 ympäröi tupakkakerros 88. Tässä suoritusmuodossa käytettyjen lasikuitujen pehmenemislämpötila on edullisesti alle noin 650°C, joten ne sulavat käytön aikana, jolloin kyseeseen tulevat esimerkiksi koekuidut 6432 ja 6437, joita valmistaa Owens-Corning, Toledo, Ohio. Lasikuitu- ja tupakkakerrokset on kumpikin kääritty suodatinpäällykseen 85, jollainen on esimerkiksi Ecusta 646 ja liitetty yhteen savukepaperipääl-lyksellä 89, jollainen on esimerkiksi 8 78818 7Θ0-63-5 tai P 878-16-2, joita valmistaa Kimberly-Clark.Figure 1 shows an embodiment in which a 10-15 mm long fuel element 10 is wrapped in a glass fiber insulating sheath 72 and the aerosol generating member 12 is surrounded by a tobacco layer 88. The glass fibers used in this embodiment preferably have a softening temperature below about 650 ° C. Examples are test fibers 6432 and 6437, manufactured by Owens-Corning, Toledo, Ohio. The fiberglass and tobacco layers are each wrapped in a filter wrapper 85, such as Ecusta 646, and joined together by a cigarette paper wrapper 89, such as 8,78818 7Θ0-63-5 or P 878-16-2, manufactured by Kimberly-Clark.

Tässä suoritusmuodossa metallikapseli 90 menee polttoaine-elementin takapään päälle 3 - 4 mm:n verran siten, että se on noin 6 - 12 mm:n päässä syttymispäästä ja kapselin 90 takaosa on taitettu kulmikkaaksi, kuten kuviossa Ib on esitetty.In this embodiment, the metal capsule 90 extends over the rear end of the fuel element by 3 to 4 mm so that it is about 6 to 12 mm from the ignition end and the back of the capsule 90 is folded at an angle, as shown in Figure Ib.

Aukko 91 on muodostettu kapselin suun puoleiseen päähän kapselin keskelle. Neljä lisäaukkoa on muodostettu kapselin rypistetyn ja rypistämättömän osan välisiin siirtymäkohtiin. Vaihtoehtoisesti kapselin takaosan poikkileikkaus voi olla suorakulmainen tai neliömäinen korvakkeiden asemesta tai sitten voidaan käyttää yksinkertaista putkikapselia, jonka suun puoleinen pää on rypistetty ja jossa voi olla kehäaukot 92 tai sitten ei.An opening 91 is formed at the mouth end of the capsule in the center of the capsule. Four additional openings are formed at the transition points between the crimped and non-crumpled portions of the capsule. Alternatively, the cross-section of the back of the capsule may be rectangular or square instead of lugs, or a simple tubular capsule with a crimped mouth end may be used, which may or may not have circumferential openings 92.

Tupakkakerroksen 88 suun puoleisessa päässä on suukappale 40, johon kuuluu rengasmainen selluloosa-asetaattituppo 42, muoviputki 44, pienihyötysuhteinen suodatinosa 45 ja savukepaperikerrokset 85 ja 89. Suukappale 40 on liitetty vaipalla varustettuun polttoaineen/kapselin päähän ympäri-käärityllä paperikerroksella 86. Esitetyllä tavalla muoviputken 44 kapselin puoleinen pää on erillään kapselista 90. Tällöin aukkojen 92 läpi virtaavat kuumat höyryt kulkevat tupakkakerroksen 88 läpi, jossa tupakan haihtuvat aineosat höyrystyvät tai tulevat uutetuiksi ja siirtyvät sitten väylään 18, jossa tupakkakerros on vasten selluloosa-asetaattituppoa 42.At the mouth end of the tobacco layer 88 is a mouthpiece 40 comprising an annular cellulose acetate sheath 42, a plastic tube 44, a low efficiency filter portion 45, and cigarette paper layers 85 and 89. The mouthpiece 40 is connected to a jacketed the end is separated from the capsule 90. In this case, the hot vapors flowing through the openings 92 pass through the tobacco layer 88 where the volatile components of the tobacco evaporate or become extracted and then pass to the passage 18 where the tobacco layer abuts the cellulose acetate sheath 42.

Tällaisissa pienitiheyksisillä polttoaineen eristysvaipoilla 72 varustetuissa suoritusmuodoissa jonkin verran ilmaa ja kaasuja kulkee vaipan 72 läpi ja edelleen tupakkakerrokseen 88. Tällöin kapselissa ei kenties tarvita kehäaukkoja 92 tupakka-aromin uuttamiseksi tupakkakerroksesta 88.In such embodiments with low density fuel insulating jackets 72, some air and gases pass through the jacket 72 and on to the tobacco layer 88. In this case, peripheral openings 92 may not be required in the capsule to extract tobacco flavor from the tobacco layer 88.

Kuvion 2 suoritusmuodossa vaippa 94 sisältää tupakkaa tai tu pakan ja erityiskuitujen, kuten lasikuitujen seosta. Esitetyllä tavalla tupakkavaippa tai -kerros 94 ulottuu hieman metal- 9 78818 lisäiliön 96 suun puoleisen pään yli. Vaihtoehtoisesti se voi ulottua tuotteen koko pituudelta suun puoleisessa päässä olevaan suodattimeen asti. Tällaisissa suoritusmuodoissa säiliön 96 kehä on edullisesti varustettu yhdellä tai useammalla pitkittäisellä raolla 99 (edullisesti kaksi rakoa 180° toisistaan) siten, että aerosolin muodostajasta 12 tulevat höyryt kulkevat aerosolin muodostajaa 12 ympäröivän rengasmaisen tupakkaosan läpi tupakka-aromien uuttamiseksi ennen väylään 18 siirtymistä.In the embodiment of Figure 2, the sheath 94 contains tobacco or a mixture of tobacco and special fibers, such as glass fibers. As shown, the tobacco sheath or layer 94 extends slightly over the mouth end of the metal container 9 78818. Alternatively, it may extend the entire length of the product to the filter at the mouth end. In such embodiments, the periphery of the container 96 is preferably provided with one or more longitudinal slots 99 (preferably two slits 180 ° apart) so that vapors from the aerosol former 12 pass through the annular tobacco portion surrounding the aerosol former 12 to extract tobacco aromas prior to passage 18.

Esitetyllä tavalla vaipan 94 polttoaine-elementin puoleisessa päässä tupakka on puristettu. Tämä vähentää ilmavirtausta tupakan läpi vähentäen siten sen palamisvoimaa. Lisäksi säiliö 96 edesauttaa tupakan sammuttamista toimimalla lämpönieluna. Tämä lämpönieluvaikutus auttaa tukahduttamaan kapselia ympäröivän tupakan palamisen ja samoin se auttaa jakamaan lämpöä tasaisesti awrosolin muodostusosan 12 ympärillä olevaan tupakkaan edesauttaen siten tupakan aromiainesten vapautumista. Lisäksi voi olla edullista käsitellä polttoaineen takapään läheisyydessä oleva savukepaperin 85, 89 osa esimerkiksi natriumsilikaatilla tupakan sammuttamisen edesauttamiseksi, jotta se ei pala huomattavasti polttoaine-elementin näkyvän osan yli. Vaihtoehtoisesti itse tupakka voidaan käsitellä palamisen säätöaineella aerosolin muodostajaa 12 ympäröivän tupakan palamisen estämiseksi.As shown, at the fuel element end of the sheath 94, the tobacco is compressed. This reduces the air flow through the tobacco, thus reducing its combustion power. In addition, the container 96 assists in extinguishing the tobacco by acting as a heat sink. This heat sinking effect helps to suppress the combustion of the tobacco surrounding the capsule and likewise helps to distribute the heat evenly over the tobacco around the awrosol forming part 12, thus promoting the release of tobacco flavorings. In addition, it may be advantageous to treat a portion of the cigarette paper 85, 89 near the rear end of the fuel with, for example, sodium silicate to aid in extinguishing the tobacco so that it does not burn significantly over the visible portion of the fuel element. Alternatively, the tobacco itself may be treated with a combustion control agent to prevent combustion of the tobacco surrounding the aerosol former 12.

Sytytettäessä joku yllä kuvatuista suoritusmuodoista polttoaine-elementti palaa kehittäen lämpöä,jota käytetään aerosolin muodostusosassa 12 olevan aerosolin muodostusmateriaalin 38 tai materiaalien höyrystämiseksi. Nämä haihtuvat materiaalit vetäytyvät sitten kohti suun puoleista päätä, erityisesti imaisun aikana ja edelleen käyttäjän suuhun samalla tavoin kuin tavanomaisen savukkeen savu.Upon ignition of any of the embodiments described above, the fuel element burns to generate heat which is used to vaporize the aerosol-forming material 38 or materials in the aerosol-forming section 12. These volatile materials then retract towards the mouth-side end, especially during suction and further into the user's mouth in the same manner as the smoke of a conventional cigarette.

10 7881 810 7881 8

Koska polttoaine-elementti on suhteellisen lyhyt, kuuma, palava tulikartio on aina lähellä aerosolin muodostusosaa maksimoiden siten lämmön siirtymisen aerosolin muodostusosaan ja tupakka-annoksiin ja lisäksi aerosolin ja tupakka-aromin tuotannon erityisesti silloin, kun käytetään edullista lämmönjohdinosaa. Koska polttoaine-elementti on lyhyt, tuotteessa ei milloinkaan ole pitkää palamatonta polt-toaineosaa, joka toimisi lämpönieluna aikaisemmissa lämpöaero-solituotteissa yleisellä tavalla. Pieni polttoainemäärä tai -lähde minimoi myös epätäydellisten palamis- tai pyrolyysituot-teiden määrän erityisesti niissä suoritusmuodoissa, jotka sisältävät hiiltä ja/tai useita kanavia.Because the fuel element is relatively short, the hot, combustible cone of fire is always close to the aerosol generating member, thus maximizing heat transfer to the aerosol generating member and tobacco portions and further aerosol and tobacco flavor production, especially when using the preferred heat conducting member. Because the fuel element is short, the product never has a long non-combustible fuel component that would act as a heat sink in the usual thermal difference sol products in a common manner. The small amount or source of fuel also minimizes the amount of incomplete combustion or pyrolysis products, especially in those embodiments that contain carbon and / or multiple channels.

Lämmön siirtoa ja tästä syystä aerosolin saantia saadaan parannetuksi myös käyttämällä polttoaineen läpi ulottuvia kanavia tai väyliä, jotka vetävät kuumaa ilmaa aerosolin muodostajaan erityisesti imaisun aikana. Lämmön siirtoa parantaa myös edullinen lämmönjohdinosa, joka on erillään tai välimatkan päässä polttoaine-elementin syttymispäästä siten, että se ei häiritse polttoaineen syttymistä ja palamista ja samalla vältetään lämmönjohdinosan ruma esiintyöntyminen myös käytön jälkeen. Lisäksi edullinen eristysosa pyrkii sulkemaan, suuntaamaan ja keskittämään lämmön kohti tuotteen keskustaa lisäten siten aerosolin muodostusaineeseen siirtynyttä lämpöä.Heat transfer and therefore aerosol uptake can also be improved by using ducts or passages extending through the fuel which draw hot air into the aerosol generator, especially during suction. Heat transfer is also enhanced by a preferred heat conductor portion spaced apart or spaced from the ignition end of the fuel cell so as not to interfere with ignition and combustion of the fuel while avoiding ugly protrusion of the heat conductor portion even after use. In addition, the preferred insulating member tends to enclose, direct and concentrate heat towards the center of the product, thus increasing the heat transferred to the aerosol-forming agent.

Koska aerosolin muodostusmateriaali on fyysisesti erillään polttoaine-elementistä, se on alttiina olennaisesti alhaisemmille lämpötiloille kuin palavassa tulikartiossa vallitsee. Tämä minimoi aerosolin muodostajan lämpöhajoamismahdollisuuden ja siihen liittyvän pahan maun. Tämä aikaansaa myös aerosolin muodostumisen imaisun aikana ja lisäksi mahdollisimman vähäisen aerosolin muodostumisen aerosolin muodostusosasta kytemi-sen aikana.Because the aerosol-forming material is physically separated from the fuel element, it is exposed to substantially lower temperatures than those present in a combustible cone of fire. This minimizes the potential for thermal decomposition of the aerosol former and the associated bad taste. This also results in aerosol formation during aspiration and, in addition, minimal aerosol formation from the aerosol generating member during consumption.

11 7881811,78818

Keksinnön edullisissa suoritusmuodoissa lyhyt polttoaine-elementti, taakse vedetty lämmönjohdinosa, eristysosa ja polttoaineessa olevat väylät muodostavat yhdessä aerosolin muodostajan kanssa järjestelmän, joka kykenee kehittämään huomattavia määriä aerosolia ja mahdollisesti tupakka-aromia käytännöllisesti katsoen jokaisella imaisulla. Tulikartion läheisyys aerosolin muodostajaan nähden muutaman imaisun jälkeen yhdessä johdinosan, eristysosan ja polttoaine-elementissä olevien useiden väylien kanssa aikaansaa hyvän lämmönsiirron sekä imaisun aikana että imaisujen välisenä suhteellisen pitkänä kytemisaikana.In preferred embodiments of the invention, the short fuel element, the retracted heat conductor portion, the insulator portion, and the pathways in the fuel, together with the aerosol generator, form a system capable of generating substantial amounts of aerosol and possibly tobacco aroma with virtually every aspiration. The proximity of the fire cone to the aerosol former after a few aspirations, together with the conductor portion, the insulator portion and the multiple passages in the fuel element, provides good heat transfer both during aspiration and during the relatively long boiling time between aspirations.

Sitoutumatta teoriaan vaikuttaa siltä, että aerosolin muodos-tusosa pysyy suhteellisen korkeassa lämpötilassa imaisujen välillä ja että imaisujen aikana muodostunut lisälämpö, jota polttoaine-elementissä olevat edulliset väylät huomattavasti lisäävät, tulee pääasiallisesti käytetyksi aerosolin muodos-tusmateriaalin höyrystämiseksi. Tämä lisääntynyt lämmönsiirto aikaansaa käytettävissä olevan polttoaine-energian entistä tehokkaamman käytön, vähentää tarvittavaa polttoainemäärää ja auttaa alkuvaiheessa aerosolin muodostuksessa.Without wishing to be bound by theory, it appears that the aerosol generating member remains at a relatively high temperature between aspirations and that the additional heat generated during aspirations, which is greatly increased by the preferred pathways in the fuel element, becomes primarily used to vaporize the aerosol generating material. This increased heat transfer results in a more efficient use of available fuel energy, reduces the amount of fuel required, and assists in the initial formation of aerosol.

Lisäksi valitsemalla sopivasti polttoaine-elementin koostumuksen, polttoaine-elementin väylien määrän, koon, muodon ja sijoittelun, eristysvaipan, päällyspaperin ja lämmönjohdinosan on mahdollista olennaisesti valvoa tai säätää polttoaine-lähteen palamisominaisuuksia. Tällä tavoin saadaan hyvin valvotuksi lämmön siirtymistä aerosolin muodostajaan ja tätä voidaan puolestaan käyttää imaisumäärän ja/tai käyttäjälle tulevan aerosolimäärän muuttamiseksi.In addition, by appropriately selecting the composition of the fuel cell, the number, size, shape and placement of the fuel cell paths, the insulating jacket, the cover paper and the heat conductor section, it is possible to substantially control or adjust the combustion properties of the fuel source. In this way, the transfer of heat to the aerosol former is well controlled and this in turn can be used to change the amount of suction and / or the amount of aerosol to the user.

Yleisesti ottaen keksinnön toteuttamisessa käytettävät palavat polttoaine-elementit ovat vähemmän kuin noin 30 mm pitkiä. Polttoaine-elementin pituus on edullisesti noin 20 mm tai vähemmän, edullisemmin noin 15 mm tai vähemmän. Polttoaine-ele- 78818 mentin halkaisija on edullisesti noin 8 mm tai vähemmän, edullisesti noin 3 - 7 mm ja edullisemmin noin 4-6 mm. Tässä käytettävien polttoaine-elementtien tiheys vaihtelee noin 0,5 g/cm3 noin 1,5 g:aan/cm3 mitattuna esimerkiksi elohopeasyrjäy-tyksellä. Tiheys on edullisesti suurempi kuin 0,7 g/m3, edullisemmin suurempi kuin 0,8 g/cm3. Useimmissa tapauksissa suu-ritiheyksinen materiaali on edullista, koska se varmistaa polttoaine-elementin palamisen riittävän kauan tavanomaisen savukkeen palamisajan jäljittelemiseksi ja muodostaa riittävästi energiaa tarvittavan aerosolimäärän kehittämiseksi.In general, the combustible fuel elements used to practice the invention are less than about 30 mm long. The length of the fuel element is preferably about 20 mm or less, more preferably about 15 mm or less. The diameter of the fuel element 78818 is preferably about 8 mm or less, preferably about 3 to 7 mm, and more preferably about 4 to 6 mm. The density of the fuel elements used herein varies from about 0.5 g / cm 3 to about 1.5 g / cm 3 as measured, for example, by mercury displacement. The density is preferably greater than 0.7 g / m 3, more preferably greater than 0.8 g / cm 3. In most cases, a high density material is preferred because it ensures that the fuel element burns long enough to mimic the burning time of a conventional cigarette and generates sufficient energy to generate the required amount of aerosol.

Tässä käytetyt polttoaine-elementit on edullisesti valettu muottiin tai suulakepuristettu hienonnetusta tupakasta, uudelleen sekoitetusta tupakasta tai tupakan korvikemateriaaleista, kuten esimerkiksi modifioidut selluloosamateriaalit, huononnettu tai esipyrolysoitu tupakka ja vastaavat. Sopivia materiaaleja on kuvattu esim. U.S. patentissa nro 4 347 855, Lanzilotti et ai., U.S. patentissa nro 3 931 824, Miano et ai., ja U.S. patenteissa numerot 3 885 574 ja 4 008 723, Bortwick et ai. sekä julkaisussa Sittig, Tobacco Substitutes, Noyes Data Corp. (1976). Muitakin sopivia palavia materiaaleja voidaan käyttää kunhan ne vain palavat riittävän pitkään tavanomaisen savukkeen palamisajan jäljittelemiseksi ja kehittävät riittävästi lämpöä, jotta aerosolin muodostusosa tuottaa halutun määrän aerosolia aerosolin muodostusmateriaalista.The fuel elements used herein are preferably molded or extruded from comminuted tobacco, remixed tobacco or tobacco substitute materials, such as modified cellulosic materials, degraded or pre-pyrolyzed tobacco and the like. Suitable materials are described, e.g., in U.S. Pat. in U.S. Patent No. 4,347,855 to Lanzilotti et al., U.S. Pat. U.S. Patent No. 3,931,824 to Miano et al., and U.S. Pat. in U.S. Patent Nos. 3,885,574 and 4,008,723 to Bortwick et al. and Sittig, Tobacco Substitutes, Noyes Data Corp. (1976). Other suitable combustible materials may be used as long as they burn long enough to mimic the burning time of a conventional cigarette and generate sufficient heat for the aerosol generating member to produce the desired amount of aerosol from the aerosol generating material.

Edullisissa polttoaine-elementeissä on normaalisti palavia hiilimateriaaleja, joita saadaan esimerkiksi pyrolysoimalla tai karbonoimalla selluloosamateriaaleja ja joita ovat esimerkiksi puu, puuvilla, raion, tupakka, kookospähkinä, paperi ja vastaavat. Useimmissa tapauksissa palava hiili on edullista johtuen sen suuresta lämmönkehityskyvystä ja koska se tuottaa vain minimaalisia määriä epätäydellisiä palamistuotteita. Polttoaine-elementin hiilipitoisuus on edullisesti noin 20 -40 painoprosenttia tai enemmänkin.Preferred fuel elements normally contain combustible carbon materials obtained, for example, by pyrolysis or carbonization of cellulosic materials, such as wood, cotton, rayon, tobacco, coconut, paper, and the like. In most cases, combustible carbon is preferred due to its high heat generation capacity and because it produces only minimal amounts of incomplete combustion products. The carbon content of the fuel element is preferably about 20 to 40 weight percent or more.

13 7881 813 7881 8

Edullisimpia polttoaine-elementtejä tätä keksintöä toteutettaessa ovat hiilipitoiset polttoaine-elementit (eli pääasiallisesti hiiltä sisältävät polttoaine-elementit), joita on kuvattu ja selvitetty tutkittavina olevissa patenttihakemuksissa numero 650 604, jätetty 14.9.1985 ja numero 769 532, jätetty 26.8.1985. Hiilipitoiset polttoaine-elementit ovat arityisen edullisia, koska ne muodostavat mahdollisimman vähän pyrolyy-si- ja epätäydellisiä palamistuotteita, muodostavat vähän tai ei lainkaan näkyvää sivuvirtaussavua ja mahdollisimman vähän tuhkaa ja lisäksi niillä on hyvä lämpökapasiteetti. Erityisen edullisissa suoritusmuodoissa käyttäjälle tulevassa aerosolissa ei ole huomattavaa mutageenista vaikutusta mitattuna Ames-testillä. Katso Ames et ai., Mut. Res., 31:347-364 (1975); Nagas et ai., Mut. Res., 42:335 (1977).The most preferred fuel elements in the practice of this invention are carbonaceous fuel elements (i.e., predominantly carbonaceous fuel elements) described and elucidated in co-pending patent applications No. 650,604, filed September 14, 1985, and No. 769,532, filed August 26, 1985. Carbonaceous fuel elements are particularly advantageous because they produce as little pyrolysis and incomplete combustion products as possible, produce little or no visible sidestream smoke and as little ash, and also have good heat capacity. In particularly preferred embodiments, the aerosol delivered to the user does not have a significant mutagenic effect as measured by the Ames test. See Ames et al., Mut. Res., 31: 347-364 (1975); Nagas et al., Mut. Res., 42: 335 (1977).

Polttoaineeseen voidaan myös lisätä palamislisäaiaeita tai palamisen säätöaineita sopivien palamis- ja hehkumisominai-suuksien aikaansaamiseksi. Haluttaessa polttoaineeseen voidaan myös lisätä täyteaineita, kuten piimaata sekä sideaineita, kuten natriumkarboksimetyyliselluloosaa (SCMC). Polttoaineeseen voidaan myös lisätä maku- ja hajuaineita, kuten tupakka-uutteita tupakan tai muun aromin lisäämiseksi aerosoliin.Combustion additives or combustion regulators may also be added to the fuel to provide suitable combustion and glow properties. If desired, fillers such as diatomaceous earth and binders such as sodium carboxymethylcellulose (SCMC) may also be added to the fuel. Flavorings and fragrances, such as tobacco extracts, may also be added to the fuel to add tobacco or other flavor to the aerosol.

Polttoaine-elementti on edullisesti varustettu yhdellä tai useammalla pitkittäin ulottuvalla väylällä. Nämä väylät auttavat ohjaamaan lämmön siirtymistä polttoaine-elementistä aerosolin muodostusosaan, mikä on tärkeätä riittävän lämmön siirtämiseksi riittävän aerosolimäärän muodostamiseksi ja myös niin suuren lämmönsiirron välttämiseksi, että aerosolin muodostaja hajoaa. Yleisesti ottaen nämä väylät aiheuttavat huokoisuutta ja lisäävät varhaista lämmönsiirtoa substraattiin lisäämällä substraattiin pääsevien kuumien kaasujen määrää. Ne pyrkivät myös lisäämään palamisnopeutta.The fuel element is preferably provided with one or more longitudinally extending paths. These pathways help to control the transfer of heat from the fuel element to the aerosol generating member, which is important to transfer sufficient heat to generate a sufficient amount of aerosol and also to avoid such a large amount of heat transfer that the aerosol generator disintegrates. In general, these pathways cause porosity and increase early heat transfer to the substrate by increasing the amount of hot gases entering the substrate. They also seek to increase the rate of combustion.

14 7881 814 7881 8

Yleisesti ottaen suuri määrä väyliä tai kanavia, esim. £ - 9 tai useampiakin ja erityisesti väylien sijoittelu suhteellisen kauaksi toisistaan kuvioiden IA, ja 2A mukaisesti aikaansaa suuren konvektiolämpösiirron, joka johtaa suureen aerosolin muodostukseen. Suuri määrä väyliä varmistaa myös yleensä helpon syttymisen.In general, a large number of passages or channels, e.g. £-9 or more, and in particular the placement of the passages relatively far apart according to Figures 1A and 2A, provides a high convective heat transfer leading to high aerosol formation. The large number of fairways also usually ensures easy ignition.

Hyvä konvektiolämmön siirto muodostaa suuremman CO-tuotoksen päävirtaukseen. CO-määrien pienentämiseksi voidaan käyttää pienempää määrää väyliä tai tiheämpää polttoaine-elementtiä, mutta tällaiset muutokset tekevät yleensä polttoaine-elementin vaikeammaksi sytyttää ja vähentävät konvektiolämmön siirtoa alentaen siten aerosolin kulkunopeutta ja määrää.Good convection heat transfer creates a higher CO output to the mainstream. A smaller number of passages or a denser fuel cell can be used to reduce CO levels, but such changes generally make it more difficult to ignite the fuel cell and reduce the transfer of convective heat, thereby reducing the rate and amount of aerosol flow.

On kuitenkin havaittu, että lähekkäin sijoitetuilla väylillä, jolloin väylät palavat pois tai yhdistyvät muodostaen yhden väylän ainakin syttymispäässä, CO:n määrä palamistuotteissa on yleensä vähäisempi kuin mitä muodostuu käytettäessä samaa väyläjärjestelyä, mutta väylien ollessa kauempana toisistaan. Polttoaine-elementin väylien optimisi joittelun, muodon ja määrän pitäisi olla sellainen, että aerosolia muodostuu tasaisesti ja runsaasti, sytytys on helppoa ja CO:ta muodostuu vähän. Erilaisia yhdistelmiä on tutkittu väylien sijoittelemiseksi/muodoksi ja/tai määräksi keksinnön eri suoritusmuodoissa käytetyissä hiilipitoisissa polttoaine-elementeissä. Yleisesti ottaen on havaittu, että polttoaine-elementit, joissa on noin 5-9 väylää suhteellisen lähellä toisiaan siten, että ne palavat pois yhdeksi suureksi väyläksi ainakin polttoaine-elementin syttymispäässä, näyttävät tyydyttävän parhaiten edullisen polttoaine-elementin vaatimukset käytettäväksi tässä keksinnössä erityisesti käytettäessä edullisia hiilipitoisia polttoaine-elementtejä. Vaikuttaa kuitenkin siltä, että tämä ilmiö esiintyy myös käytettäessä erilaisia ei-hiilipitoisia polttoaine-elementtejä, joita voidaan käyttää keksintöä toteutettaessa.However, it has been found that in closely spaced pathways where the pathways burn out or merge to form a single pathway at least at the ignition end, the amount of CO in the combustion products is generally less than that formed using the same pathway arrangement but farther apart. The optimum flow, shape, and amount of fuel cell pathways should be such that aerosol formation is uniform and abundant, ignition is easy, and CO is formed little. Various combinations have been studied for the placement / shape and / or number of pathways in the carbonaceous fuel elements used in various embodiments of the invention. In general, it has been found that fuel elements having about 5-9 passages relatively close to each other so that they burn out into one large passage at least at the fuel element ignition end appear to satisfy the requirements of the most preferred fuel element for use in this invention, especially when using preferred carbonaceous The fuel elements. However, it appears that this phenomenon also occurs with the use of various non-carbon fuel elements that can be used in the practice of the invention.

15 7381 815 7381 8

Muuttujiin, jotka vaikuttavat polttoaine-elementin väylien yhtymisnopeuteen elementin palaessa, kuuluvat polttoaine-elementin tiheys ja koostumus, väylien koko, muoto ja määrä, väylien välinen etäisyys ja niiden sijoittelu. Käytettäessä esimerkiksi seitsemällä noin 0,5 mm:n väylällä varustettua tiheydeltään 0,85 g/cm3 olevaa hiilipitoista polttoainelähdettä väylät pitäisi sijoittaa sisähalkaisijän alueelle, eli kyseessä on väylien ulkoreunaa ympäröivän pienimmän ympyrän halkaisija välillä noin 1,6 - 2,5 mm väylin saattamiseksi yhtymään yhdeksi väyläksi palamisen aikana. Kuitenkin, kun näiden seitsemän väylän halkaisija suurennetaan noin 0,6 mm:ksi, palamisen aikana yhdistyvä sisähalkaisija kasvaa noin 2,1 - noin 3,0 mm:ksi.Variables that affect the rate of fuel element pathways merging when the element burns include the density and composition of the fuel element, the size, shape, and number of paths, the distance between the paths, and their placement. For example, when using a carbon fuel source with a density of 0.85 g / cm3 with seven lanes of about 0.5 mm, the lanes should be located in the inner diameter range, i.e., the diameter of the smallest circle around the outer edge of the lanes between about 1.6 and 2.5 mm to converge into a single pathway during combustion. However, when the diameter of these seven passages is increased to about 0.6 mm, the combined inner diameter during combustion increases to about 2.1 to about 3.0 mm.

Keksinnön suoritusmuodoissa käyttökelpoinen toinen edullinen polttoaine-elementin väyläsijoittelu on kuviossa 25 esitetty rakenne, joka on havaittu erityisen edulliseksi vähäisen C0-tuotoksen ja syttymisen helppouden kannalta. Tässä edullisessa järjestelyssä polttoaine-elementin syttymispäässä oleva lyhyt osa on varustettu useilla väylillä tai kanavilla, joita on edullisesti noin 5 - 9 ja jotka sulautuvat suureksi onteloti-laksi 97, joka ulottuu polttoaine-elementin suun puoleiseen päähän. Syttymispäässä olevat useat väylät muodostavat suuren pinta-alan, joka on edullinen syttymisen helppouden ja varhaisen aerosolin tuoton kannalta. Ontelotila voi olla noin 30 -95 %, edullisesti yli 50 % polttoaine-elementin pituudesta ja se varmistaa yhtenäisen lämmönsiirron aerosolin muodostusosaan ja tuottaa vain vähän CO:ta päävirtaukseen.Another preferred fuel cell bus arrangement useful in embodiments of the invention is the structure shown in Figure 25, which has been found to be particularly advantageous in terms of low CO output and ease of ignition. In this preferred arrangement, the short portion at the ignition end of the fuel element is provided with a plurality of passages or channels, preferably about 5 to 9, which merge into a large cavity 97 extending to the mouth end of the fuel element. The multiple passages at the ignition end provide a large surface area that is advantageous in terms of ease of ignition and early aerosol production. The cavity may be about 30-95%, preferably more than 50% of the length of the fuel element, and ensures uniform heat transfer to the aerosol generating section and produces little CO in the main stream.

Keksintöä toteutettassa käytetty aerosolin muodostusosa on fyysisesti erillään polttoaine-elementistä. Sanonnalla fyysisesti erillään tarkoitetaan sitä, että aerosolin muodostusma-teriaalit sisältävä substraatti, säiliö tai kammio ei sekoitu eikä muodosta osaa palavasta polttoaine-elementistä. Kuten aikaisemmin todettiin, tällä järjestelyllä saadaan vähennetyk- 16 7881 8 si tai eliminoiduksi aerosolin muodostusmateriaalin lämpöhajoaminen ja sivuvirtaussavun mukana olo. Vaikka aerosolin muo-dostusosa ei olekaan osa polttoainetta, se on edullisesti johtavassa läramönvaihtosuhteessa polttoaine-elementtiin ja sijaitsee edullisesti polttoaine-elementtiä vasten tai sen vieressä. Johtava lämmönvaihtosuhde saadaan edullisemmin aikaan lämmönjohdinosalla, joka on esimerkiksi metalliputki tai -folio ja joka on edullisesti vedetty taakse tai erotettu polttoaineen syttymispäästä.The aerosol generating member used in the practice of the invention is physically separate from the fuel element. By physically separate is meant that the substrate, container, or chamber containing the aerosol-forming materials does not mix or form part of the combustible fuel element. As previously stated, this arrangement reduces or eliminates the thermal decomposition of the aerosol-forming material and the presence of sidestream smoke. Although the aerosol generating member is not part of the fuel, it is preferably in a conductive heat exchange ratio with the fuel element and is preferably located against or adjacent to the fuel element. The conductive heat exchange ratio is more preferably provided by a heat conductor portion, such as a metal tube or foil, which is preferably pulled back or separated from the ignition end of the fuel.

Aerosolin muodostusosa sisältää edullisesti yhtä tai useampaa lämpöä kestävää materiaalia, jotka kantavat tai tukevat yhtä tai useampaa aerosolin muodostusmateriaalia. Tässä yhteydessä lämpöä kestävällä materiaalilla tarkoitetaan sellaista, joka kestää polttoaineen lähellä esiintyviä, esimerkiksi 400 - 600° C olevia korkeita lämpötiloja hajoamatta tai palamatta. Keksinnön piiriin kuuluvat muutkin aerosolin muodostusvälineet, jollaisia ovat esimerkiksi lämpömurtuvat mikrokapselit tai kiinteät aerosolin muodostusaineet edellyttäen, että ne kykenevät vapauttamaan riittävästi aerosolin muodostushöyryjä, jotka muistuttavat tyydyttävästi tupakan savua, mutta nämä eivät ole edullisia.The aerosol generating member preferably includes one or more heat-resistant materials that carry or support one or more aerosol-forming materials. In this context, heat-resistant material means one that can withstand high temperatures in the vicinity of the fuel, for example between 400 and 600 ° C, without decomposing or burning. The invention also encompasses other aerosol generating means, such as thermally breakable microcapsules or solid aerosol generating agents, provided that they are capable of releasing sufficient aerosol generating fumes that satisfactorily resemble tobacco smoke, but these are not preferred.

Aerosolin muodostusmateriaalien substraattina tai kantoaineena käytettävät lämpöä kestävät materiaalit ovat hyvinkin tunnettuja ammattimiehille. Käyttökelpoisten substraattien pitäisi olla huokoisia ja pystyä sitomaan aerosolin muodostusmateriaa-li käyttämättöminä ollessaan ja edelleen niiden pitäisi pystyä vapauttamaan aerosolin muodostushöyry polttoaine-elementin kuumentaessa niitä. Erityisesti hiukkasmaiset substraatit voidaan sijoittaa säiliöön, joka on edullisesti muodostettu johtavasta materiaalista.Heat-resistant materials used as a substrate or carrier for aerosol-forming materials are well known to those skilled in the art. Useful substrates should be porous and able to bind the aerosol-forming material when not in use, and further should be able to release the aerosol-forming vapor when heated by the fuel element. In particular, the particulate substrates can be placed in a container, which is preferably formed of a conductive material.

li 17 78818 Käyttökelpoisia lämpöä kestäviä materiaaleja ovat lämpöstabii-lit adsorboivat hiilet, kuten huokoiset hiililaadut, grafiitti, aktiivi- tai ei-aktiivihiilet ja vastaavat. Muita sopivia materiaaleja ovat epäorgaaniset kiinteät aineet, kuten keraamiset aineet, lasi, aluminiumoksidi, vermikuliitti, savet, kuten bentoniitti ja vastaavat. Edullisia hiilisubstraattima-teriaaleja ovat huokoiset hiilet, kuten PC-25 ja PG-60 Union Carbidilta ja SGL-hiili Calgonilta. Edullinen aluminiumoksidi-substraatti on SMR-14-1896, jota saadaan W.R. Grace & Co -yhtiön Davidson Chemical Divisionilta ja joka sintrataan korotetuissa lämpötiloissa, esim. suuremmissa kuin noin 1 000°C, pestään ja kuivataan ennen käyttöä.Li 17,78818 Useful heat-resistant materials include thermostable adsorbent carbons such as porous carbon grades, graphite, activated or inactive carbons, and the like. Other suitable materials include inorganic solids such as ceramics, glass, alumina, vermiculite, clays such as bentonite and the like. Preferred carbon substrate materials are porous carbons such as PC-25 and PG-60 from Union Carbid and SGL carbon from Calgon. The preferred alumina substrate is SMR-14-1896 obtained from W.R. From the Davidson Chemical Division of Grace & Co and sintered at elevated temperatures, e.g., greater than about 1,000 ° C, washed and dried prior to use.

On havaittu, että sopivia hiukkasmaisia substraatteja voidaan muodostaa myös hiilestä, tupakasta tai hiilen ja tupakan seoksista tiivistetyiksi hiukkasiksi yksivaiheisella prosessilla käyttämällä japanilaisen Fuji Paudal KK:n valmistamaa konetta, joka myydään tuotenimellä "Marumerizer". Tämä laite on kuvattu saksalaisessa patentissa nro 1 294 351 ja U.S. patentissa nro 3 277 520 (nyt uudelleen julkaistu numerolla 27 214) sekä japanilaisessa hakemusjulkaisussa numero 8684/1967.It has been found that suitable particulate substrates can also be formed from carbon, tobacco or carbon-tobacco mixtures into compacted particles in a one-step process using a machine manufactured by Fuji Paudal KK of Japan and sold under the tradename "Marumerizer". This device is described in German Patent No. 1,294,351 and U.S. Pat. in U.S. Patent No. 3,277,520 (now republished under No. 27,214) and Japanese Patent Application Publication No. 8684/1967.

Keksinnössä käytetty aerosolin muodostusosa on edullisesti sijoitettu korkeintaan noin 40 mm:n, edullisesti korkeintaan noin 30 mm:n ja edullisimmin korkeintaan 20 mm:n päähän polttoaine-elementin syttyrnispäästä. Aerosolin muodostajan piruus voi vaihdella välillä noin 2 mm - noin 60 mm, edullisesti noin 5 - 40 mm ja edullisimmin noin 20 - 35 mm. Aerosolin muodos-tusosan halkaisija voi vaihdellä välillä noin 2 mm - 8 mm, edullisesti noin 3-6 mm. Mikäli käytetään ei-hiukkasmaista substraattia, siihen voidaan muodostaa yksi tai useampia reikiä substraatin pinta-alan lisäämiseksi ja ilmavirran ja lämmönsiirron lisäämiseksi.The aerosol generating member used in the invention is preferably located at a distance of at most about 40 mm, preferably at most about 30 mm and most preferably at most 20 mm from the ignition end of the fuel element. The pirosity of the aerosol former may range from about 2 mm to about 60 mm, preferably from about 5 to 40 mm, and most preferably from about 20 to 35 mm. The diameter of the aerosol generating member may vary between about 2 mm and 8 mm, preferably about 3-6 mm. If a non-particulate substrate is used, one or more holes may be formed in it to increase the surface area of the substrate and to increase airflow and heat transfer.

18 7881 818 7881 8

Keksinnössä käytetyn aerosolin muodostusmateriaalin tai -materiaalien pitää kyetä muodostamaan aerosolia aerosolin muodos-tusosassa vallitsevissa lämpötiloissa silloin, kun palava polttoaine-elementti kuumentaa tämän osan. Nämä materiaalit muodostuvat edullisesti hiilestä, vedystä ja hapesta, mutta ne voivat sisältää muitakin aineita. Aerosolin muodostusmateriaa-lit voivat olla kiinteitä, puolikiinteitä tai nestemäisiä. Materiaalin ja/tai materiaalien seoksen kiehumispiste voi olla jopa noin 500°C. Näillä ominaisuuksilla varustettuja aineita ovat polyhydriset alkoholit, kuten glyseriini ja propyieeni-glykoli sekä mono-, di- tai polykarboksyylihappojen alifaatti-set esterit, kuten metyylistearaatti, dodekandioaatti, dime-tyylitetradodekandioaatti ja muut.The aerosol-forming material or materials used in the invention must be able to form an aerosol at the temperatures prevailing in the aerosol-forming part when the combustible fuel element heats this part. These materials preferably consist of carbon, hydrogen and oxygen, but may contain other substances. Aerosol-forming materials can be solid, semi-solid or liquid. The boiling point of the material and / or mixture of materials can be as high as about 500 ° C. Substances with these properties include polyhydric alcohols such as glycerin and propylene glycol, as well as aliphatic esters of mono-, di- or polycarboxylic acids such as methyl stearate, dodecanedioate, dimethyltetradodecanedioate and others.

Edullisia aerosolin muodostusmateriaaleja ovat polyhydriset alkoholit tai polyhydristen alkoholien seokset. Erityisen edullisia aerosolin muodostajia ovat glyseriini, propyleeni-glykoli, trietyleeniglykoli tai niiden seokset.Preferred aerosol-forming materials are polyhydric alcohols or mixtures of polyhydric alcohols. Particularly preferred aerosol generators are glycerin, propylene glycol, triethylene glycol or mixtures thereof.

Aerosolin muodostusmateriaali voidaan dispergoida aerosolin muodostusosaan tai sen sisään riittävän väkevänä, jotta se kyllästää substraatin, kantoaineen tai säiliön tai leviää niiden pinnalle. Aerosolin muodostusainetta voidaan esimerkiksi käyttää täysivahvuisena tai laimeana liuoksena kasto-, suihku-tus-, höyryerotus- tai vastaavilla menetelmillä. Kiinteät aerosolin muodostusainesosat voidaan sekoittaa substraattiin ja jakaa tasaisesti siihen ennen muodostamista.The aerosol-forming material may be dispersed in or within the aerosol-forming portion in sufficient concentration to saturate or spread on the substrate, carrier, or container. For example, the aerosol-forming agent can be used as a full-strength or dilute solution by dipping, spraying, vapor-separating, or the like methods. The solid aerosol-forming ingredients can be mixed into the substrate and evenly distributed therein prior to formation.

Vaikka aerosolin muodostusmateriaalin kuormitus vaihtelee kan-toaineesta ja aerosolin muodostusmateriaalista riippuen, nestemäisten aerosolin muodostusmateriaalien määrä on yleensä välillä noin 20 mg - 120 mg, edullisesti noin 35 mg - 85 mg ja edullisimmin noin 45 mg - 65 mg. Mahdollisimman suuri osa aerosolin muodostusosan kantamasta aerosolin muodostajasta pitäisi saada siirretyksi käyttäjälle WTPM:nä. Edullisesti yli 19 7881 8 noin 2 paino-%, edullisemmin yli noin 15 paino-% ja edullisimmin yli noin 20 paino-% aerosolin muodostusosassa olevasta aerosolin muodostajasta siirtyy käyttäjälle WTPM:nä.Although the load on the aerosol-forming material varies depending on the carrier and the aerosol-forming material, the amount of liquid aerosol-forming materials is generally in the range of about 20 mg to 120 mg, preferably about 35 mg to 85 mg, and most preferably about 45 mg to 65 mg. As much of the aerosol generator carried by the aerosol generating member as possible should be transferred to the user as a WTPM. Preferably, greater than 19 7881 δ about 2% by weight, more preferably greater than about 15% by weight, and most preferably greater than about 20% by weight of the aerosol former in the aerosol generating member is transferred to the user as WTPM.

Aerosolin muodostusosa voi myös sisältää yhtä tai useampaa haihtuvaa aromiainetta, jollaisia ovat ovat esimerkiksi mentoli, vanilliini, keinotekoinen kahvi, tupakkauutteet. nikotiini, kofeiini, liuokset ja muut aineet, jotka antavat aerosolille aromia. Siihen voi kuulua myös muita haluttuja haihtuvia kiinteitä tai nestemäisiä aineita. Vaihtoehtoisesti nämä valinnaiset aineet voidaan sijoittaa aerosolin muodostusosan ja suun puoleisen pään väliin esimerkiksi erillisenä substraattina tai säiliönä aerosolin muodostusosasta suun puoleiseen päähän johtavaan väylään tai tupakka-annoksena. Haluttaessa näitä haihtuvia aineita voidaan käyttää aerosolin muodostusmateriaalin asemesta tai osana sitä siten, että tuote antaa käyttäjälle ei-aerosolimaisen tai muun materiaalin aromin .The aerosol-forming component may also contain one or more volatile flavoring agents, such as, for example, menthol, vanillin, artificial coffee, tobacco extracts. nicotine, caffeine, solutions and other substances that impart flavor to the aerosol. It may also include other desired volatile solids or liquids. Alternatively, these optional agents may be placed between the aerosol generating member and the oral end, for example, as a separate substrate or as a container in the pathway leading from the aerosol generating member to the oral end or as a dose of tobacco. If desired, these volatile substances may be used in place of or as part of the aerosol-forming material so that the product imparts a flavor to the user of a non-aerosol or other material.

Eräs erityisen edullinen aerosolin muodostusosa käsittää yllä mainitun aluminiumoksidisubstraatin, joka sisältää sumutuskui-vattua tupakkauutetta, tupakan maun säätöaineita, kuten levu-liinihappoa, yhtä tai useampaa aromiainetta ja aerosolin muo-dostusmateriaalia, kuten glyseriiniä. Tämä substraatti voidaan sekoittaa tiivistettyihin tupakkahiukkasiin, jollaisia saadaan esimerkiksi "Marumerizer-laitteella" ja jotka hiukkaset voidaan myös kyllästää aerosolin muodostusmateriaalil]a.A particularly preferred aerosol-forming member comprises the above-mentioned alumina substrate containing spray-dried tobacco extract, tobacco flavor control agents such as Levuic acid, one or more flavoring agents, and an aerosol-forming material such as glycerin. This substrate can be mixed with compacted tobacco particles, such as those obtained with a "Marumerizer", and which particles can also be impregnated with an aerosol-forming material.

Tässä esitetyn kaltaisia tuotteita voidaan käyttää tai ne voidaan muuntaa käytettäviksi lääkkeiden antovälineiksi, niillä voidaan antaa haihtuvia farmakologisesti tai fysiologisesti vaikuttavia aineita, kuten efedriiniä, metaproterenolia, ter-butaliinia tai vastaavia.Products such as those set forth herein may be used or converted into usable drug delivery devices, and may provide volatile pharmacologically or physiologically active agents such as ephedrine, metaproterenol, tert-butaline, or the like.

20 7881 820 7881 8

Tupakkapitoinen materiaali voi sisältää kaikenlaista ammattiväelle saatavissa olevaa tupakkaa, jollaisia ovat esimerkiksi Burley, savukaasukuivattu tupakka, turkkilainen tupakka, uudelleen sekoitettu tupakka, suulakepuristetut tai tiivistetyt tupakkaseokset, tupakkapitoiset levyt ja vastaavat. Tupakkalaatujen seosta voidaan edullisesti käyttää aromivaihteluiden aikaansaamiseksi. Tupakkapitoinen materiaali voi myös sisältää tavanomaisia tupakan lisäaineita, kuten täyteaineita, kuoriaineita, lujiteaineita, kuten lasikuituja, kostuttavia aineita ja vastaavia. Tupakkamateriaaliin voidaan myös lisätä aromiaineita sekä aromin säätöaineita.The tobacco-containing material may include any type of tobacco available to the professional, such as Burley, flue gas-cured tobacco, Turkish tobacco, blended tobacco, extruded or condensed tobacco blends, tobacco-containing sheets, and the like. A mixture of tobacco grades can be advantageously used to produce flavor variations. The tobacco-containing material may also contain conventional tobacco additives such as fillers, peelers, reinforcing agents such as glass fibers, wetting agents and the like. Flavoring agents as well as flavoring agents may also be added to the tobacco material.

Tätä keksintöä toteutettaessa edullisesti käytetty lämmönjohdinosa on tyypillisesti metallinen (esim. alumiininen) putki, levy tai folio, jonka paksuus vaihtelee alle noin 0,01 mmrstä noin 0,2 mm:iin tai ylikin. Johtavan materiaalin (esim. muita metalleja tai grafoil Union Carbidilta) paksuus, muoto ja/tai lajit voi vaihdella käytännöllisesti katsoen minkä tahansa halutun lämmönsiirtoasteen aikaansaamiseksi. Yleisesti ottaen lämmönjohdinosan pitäisi olla riittävän kaukana, jotta se ei haittaisi polttoaine-elementin syttymistä, mutta riittävän lähellä syttymispäätä johtavan lämmönsiirron aikaansaamiseksi ensimmäisten ja keskivälillä tapahtuvien imaisujen aikana.The heat conductor portion preferably used in the practice of this invention is typically a metal (e.g., aluminum) tube, sheet, or foil having a thickness ranging from less than about 0.01 mm to about 0.2 mm or more. The thickness, shape, and / or type of conductive material (e.g., other metals or grafoil from Union Carbid) can vary to achieve virtually any desired degree of heat transfer. In general, the heat conductor portion should be far enough away so as not to interfere with the ignition of the fuel element, but close enough to the heat-conducting head to provide conductive heat transfer during the first and mid-suction operations.

Lämmönjohdinosa muodostaa edulllisesti johtavan säiliön, joka sulkee sisäänsä aerosolin muodostusmateriaalit.The heat conductor portion preferably forms a conductive container that encloses the aerosol-forming materials.

Vaihtoehtoisesti voidaan mukaan ottaa erillinen johtava säiliö erityisesti niissä suoritusmuodoissa, joissa käytetään hiukkasmaisia substraatteja tai puolinestemäisiä aerosolin muodostusmateriaaleja. Paitsi, että johtava säiliö toimii aerosolin muodostusmateriaalien säiliönä, se lisäksi parantaa 21 7881 8 lämmön jakautumista aerosolin muodostusmaterlaaleihln ja ympäröivään tupakkakerrokseen ja estää aerosolin muodostajan siirtymisen tuotteen muihin aineosiin. Säiliö muodostaa myös välineen tuotteen läpi tapahtuvan paineen alenemisen ohjaamiseksi muuttamalla niiden väylien lukumäärää, kokoa ja/tai asemaa, joiden läpi aerosolin muodostaja siirtyy tuotteen suun puoleiseen päähän. Lisäksi säiliö voidaan varustaa kehäaukoilla tai raoilla tupakan läpi tapahtuvan höyryjen virtauksen säätämiseksi ja ohjaamiseksi. Säiliön käyttö yksinkertaistaa myös tuotteen valmistusta vähentämällä tarvittavien osien ja/tai valmistusvaiheiden määrää.Alternatively, a separate conductive container may be included, especially in those embodiments where particulate substrates or semi-liquid aerosol-forming materials are used. Not only does the conductive container act as a container for aerosol-forming materials, it also improves the distribution of heat to the aerosol-forming materials and the surrounding tobacco layer and prevents the aerosol-former from migrating to other components of the product. The container also provides a means for controlling the pressure drop through the product by changing the number, size and / or position of the passages through which the aerosol former passes to the mouth end of the product. In addition, the container may be provided with circumferential openings or slots for regulating and controlling the flow of vapors through the tobacco. The use of a container also simplifies the manufacture of the product by reducing the number of parts and / or manufacturing steps required.

Keksintöä toteutettaessa käytetyt eristysosat voidaan edullisesti muodostaa yhdeksi joustavaksi vaipaksi yhdestä tai useammasta eristysmateriaalikerroksesta. Tämä vaippa on edullisesti ainakin 0,5 mm paksu, edullisemmin ainakin 1 mm paksu ja edullisimmin noin 1,5 - 2 mm paksu. Vaippa ulottuu edullisesti polttoaine-elementin päälle yli puoliväliin sen pituudesta. Edullisemmin se ulottuu tai kattaa polttoaine-elementin koko ulkokehän ja aerosolin muodostusosan kokonaan tai osittain. Kuten kuvion 1 suoritusmuodossa on esitetty, erilaisia materiaaleja voidaan käyttää tuotteen näiden kahden komponentin eristämiseksi.The insulating parts used in carrying out the invention can advantageously be formed as one flexible sheath of one or more layers of insulating material. This sheath is preferably at least 0.5 mm thick, more preferably at least 1 mm thick, and most preferably about 1.5 to 2 mm thick. The jacket preferably extends over the fuel element more than half its length. More preferably, it extends or covers all or part of the entire outer circumference of the fuel element and the aerosol generating portion. As shown in the embodiment of Figure 1, different materials can be used to insulate the two components of the product.

Esillä olevan keksinnön mukaisesti käytettävät eristysosat ovat yleensä epäorgaanisia tai orgaanisia kuituja, jotka on valmistettu esimerkiksi lasista, aluminioksidista, piidioksidista, lasimaisista materiaaleista, vuorivillasta, hiilistä, piiaineista, boorista, organiisista polymeereistä, selluloosa-aineista ja vastaavista mukaan luettuna näiden materiaalien seokset. Samoin voidaan käyttää ei-kuitumaisia eristysmateri- 22 7881 6 aaleja, kuten piidioksidiaerogeeli, perliitti, lasi ja vastaavat, jotka on muodostettu matoiksi, nauhoiksi tai muihin muotoihin. Edulliset eristysosat ovat joustavia tavanomaisen savukkeen tunnun jäljittelemiseksi. Edullisten eristysmateriaalien pitäisi sulaa käytön aikana ja niiden pehmenemislämpöti-lan pitäisi olla alle noin 650 - 700°. Edulliset eristysmateriaalit eivät myöskään saisi palaa käytön aikana. Hitaasti palavia hiiliä ja vastaavia materiaaleja voidaan kuitenkin käyttää. Nämä materiaalit toimivat pääasiallisesti eristys-vaippana säilyttäen ja ohjaten huomattavan osan palavan polttoaine-elementin muodostamasta lämmöstä aerosolin muodostus-osaan. Koska eristysvaippa kuumenee palavan polttoaine-elementin vieressä, se voi myös rajoitetussa määrin johtaa lämpöä kohti aerosolin muodostusosaa.The insulating parts used in accordance with the present invention are generally inorganic or organic fibers made of, for example, glass, alumina, silica, vitreous materials, rock wool, carbon, silicon, boron, organic polymers, cellulosic materials, and the like, including mixtures of these materials. Likewise, non-fibrous insulating materials such as silica aerogel, perlite, glass and the like formed into mats, strips or other shapes can be used. Preferred insulating members are flexible to mimic the feel of a conventional cigarette. Preferred insulating materials should melt during use and have a softening temperature below about 650-700 °. Preferred insulation materials should also not burn during use. However, slow-burning coals and similar materials can be used. These materials act primarily as an insulating jacket, retaining and directing a substantial portion of the heat generated by the combustible fuel element to the aerosol generating portion. Because the insulating jacket heats up adjacent to the combustible fuel element, it can also conduct heat to a limited extent toward the aerosol generating member.

Tällä hetkellä edullisia polttoaine-elementin eristysmateriaaleja ovat keraamiset kuidut, kuten lasikuidut. Kahta sopivaa lasikuitua on saatavissa yhtiöstä nimeltä Manning Paper Company, Troy, New York, tuotenimillä Manniglas 1000 ja Manniglas 1200. Edullisilla lasikuitumateriaaleilla on alhainen pehmenemispiste, esim. alle noin 650° käyttämällä ASTM-testimenetelmää C 338-73. Edullisia lasikuituja ovat koemate-riaalit, joita valmistaa yhtiö Owens-Cordning, Toledo, Ohio tuotenimillä 6432 ja 6437, joiden pehmenemispiste on noin 640° ja jotka sulavat käytön aikana.Currently preferred fuel cell insulation materials are ceramic fibers such as glass fibers. Two suitable glass fibers are available from Manning Paper Company, Troy, New York, under the tradenames Manniglas 1000 and Manniglas 1200. Preferred glass fiber materials have a low softening point, e.g., less than about 650 °, using ASTM Test Method C 338-73. Preferred glass fibers are experimental materials manufactured by Owens-Cordning, Toledo, Ohio under the tradenames 6432 and 6437, which have a softening point of about 640 ° and which melt during use.

Useita kaupallisesti saatavissa olevia epäorgaanisia kuituja valmistetaan sideaineen, esim. PVA:n avulla, joka säilyttää rakenteen eheänä käsittelyn aikana. Näistä sideaineista lähtee kitkerä maku lämmitettäessä ja ne pitäisi poistaa esimerkiksi kuumentamalla ilmassa lämpötilassa noin 650° noin 15 minuutin ajan ennen käyttöä. Haluttaessa kuituihin voidaan lisätä noin 3 paino-% pektiiniä vaipan lujittamiseksi mekaanisesti kitkerää makua aiheuttsimatta.Many commercially available inorganic fibers are made with a binder, e.g., PVA, that maintains the structure intact during processing. These binders give off a bitter taste when heated and should be removed, for example, by heating in air at a temperature of about 650 ° for about 15 minutes before use. If desired, about 3% by weight of pectin can be added to the fibers to mechanically strengthen the sheath without causing a bitter taste.

23 7881 823 7881 8

Vaihtoehtoisesti eristysmateriaali voidaan korvata kokonaan tai osittain joko löysästi pakatulla tai tiukasti pakatulla tupakalla. Tupakan käyttö eristysvaipan korvaamiseksi osittain tai kokonaan aiheuttaa lisäksi tupakan aromien siirtymisen aerosolin päävirtaukseen ja muodostaa tupakan makuisen sivuvirtauksen eristimenä toimimisensa lisäksi. Kerros tai vaippa toimii palamattomana eristeenä antaen samalla tupakan aromit aerosolin päävirtaukseen. Suoritusmuodossa, jossa tupakka ympäröi polttoainetta, tupakka kuluu edullisesti vain siinä määrin kuin polttoainelähde kuluu, eli polttoaine-elementin ja aerosolin muodostusosan väliseen kosketuskohtaan asti. Tämä voidaan saada aikaan puristamalla tupakka polttoaine-elementin ympärille ja/tai käyttämällä johtavaa lämpönieluua kuviossa 2 esitetyn suoritusmuodon tapaan. Tämä voidaan myös saada aikaan käsittelemällä savukepaperipäällys ja/tai tupakkamateriaaleilla, jotka sammuttavat tupakan siinä kohdassa, jossa se tulee aerosolin muodostusosan päälle.Alternatively, the insulating material may be replaced in whole or in part by either loosely packed or tightly packed tobacco. The use of tobacco to partially or completely replace the insulating sheath further causes the aromas of the tobacco to shift into the main stream of aerosol and provide a tobacco-flavored side stream in addition to acting as an insulator. The layer or sheath acts as a non-combustible insulator while imparting tobacco aromas to the main aerosol stream. In the embodiment where the tobacco surrounds the fuel, the tobacco is preferably consumed only to the extent that the fuel source is consumed, i.e. up to the point of contact between the fuel element and the aerosol generating part. This can be accomplished by squeezing the tobacco around the fuel element and / or using a conductive heat sink as in the embodiment shown in Figure 2. This can also be accomplished by treating the cigarette paper wrapper and / or tobacco materials to extinguish the tobacco at the point where it enters the aerosol generating member.

Kun eristysosa muodostuu muista kuitumateriaaleista kuin tupakasta, voidaan eristysosan ja tuotteen suun puoleisen pään välissä käyttää suljinosaa. Eräs tällainen suljinosa on rengasmainen suuritiheyksinen selluloosa-asetaattituppo, joka asettuu vasten kuitumaista eristysosaa ja on molemmista päistä suljettu esimerkiksi liimalla ilmavirran estämiseksi kulkemasta tupon läpi.When the insulating part consists of fibrous materials other than tobacco, a closure part can be used between the insulating part and the mouth end of the product. One such closure member is an annular high density cellulose acetate sheath which abuts the fibrous insulating member and is sealed at both ends, for example with an adhesive, to prevent airflow from passing through the mandrel.

Keksinnön eri suoritusmuodoissa polttoaine-/aerosolin muodostusosayhdistelmä kiinnitetään suukappaleeseen 40, jollaisena voidaan käyttää esimerkiksi kuvioissa esitettyjä foliovuorattuja paperi- tai selluloosa-asetaatti-/muoviputkia 44, vaikkakin suukappale voidaan muodostaa erikseen esimerkiksi savukkeen pitimen muodossa. Tämä tuotteen osa muodostaa väylän 1Θ, joka ohjaa höyrystyneet aerosolin muodostusmateriaalit käyttäjän suuhun. Sen pituus on edullisesti noin 35 - 50 mm tai enemmänkin ja tästä syystä se pitää myös kuuman tulikartion kaukana käyttäjän suusta ja sormista ja antaa kuumalle 24 78 81 8 aerosolille riittävästi aikaa muodostua ja jäähtyä ennen sen tuloa käyttäjälle.In various embodiments of the invention, the fuel / aerosol generating member assembly is attached to a mouthpiece 40, such as foil lined paper or cellulose acetate / plastic tubes 44 shown in the figures, although the mouthpiece may be formed separately, e.g., in the form of a cigarette holder. This part of the product forms a passage 1Θ which directs the vaporized aerosol-forming materials into the user's mouth. It is preferably about 35 to 50 mm or more in length and therefore also keeps the hot cone of fire away from the user's mouth and fingers and allows the hot aerosol 24 hours enough to form and cool before it enters the user.

Sopivien suukappaleiden pitäisi olla inerttejä aerosolin muodostuusaineiden suhteen, niissä voi olla vesi- tai nestetiivis sisäkerros, niiden pitäisi aiheuttaa mahdollisimman vähäinen kondensaatiosta tai suodatuksesta aiheutuva aerosolin häviö ja niiden pitäisi kyetä kestämään se lämpötila, joka vallitsee niiden ja tuotteen muiden osien rajakohdassa. Edullisiin suukappaleisiin kuuluu selluloosa-asetaattiputki, joka toimii joustavana ulko-osana ja edesauttaa tavanomaisen savukkeen tunnun jäljittelyä tuotteen suun puoleisessa päässä. Muutkin sopivat suukappaleet ovat ilmeisen selviä tämän alan ammattimiehille.Suitable mouthpieces should be inert to aerosol-forming agents, may have a water- or liquid-tight inner layer, should minimize aerosol loss due to condensation or filtration, and should be able to withstand the temperature at the interface between them and other parts of the product. Preferred mouthpieces include a cellulose acetate tube that acts as a flexible outer member and aids in mimicking the feel of a conventional cigarette at the mouth end of the product. Other suitable mouthpieces will be apparent to those skilled in the art.

Keksinnön mukaisissa tuotteissa käyttökelpoisiin suukappaleisiin voi kuulua valinnainen "suodatin” 45, jota käytetään tavanomaisen suodatinsavukkeen ulkonäön antamiseksi tuotteelle. Tällaisia suodattimia ovat pienihyötysuhteiset selluloosa-asetaattisuodattimet ja ontot tai läpällä varustetut muovisuodattimet, joita valmistetaan esimerkiksi polypropyleenista. Nämä suodattimet eivät juurikaan häiritse aerosolin tuloa.Mouthpieces useful in the products of the invention may include an optional "filter" 45 used to impart the appearance of a conventional filter cigarette to the product.

Tuote voidaan päällystää koko pituudeltaan tai joku sen osa voidaan päällystää savukepaperilla 85,89. Edullisia papereita ovat sellaiset, jotka eivät polttoaine-elementin puoleisessa päässä syty liekkiin polttoaine-elementin palamisen aikana. Lisäksi paperilla pitäisi ola valvotut kytemisominaisuudet ja niiden pitäisi muodostaa harmaata, savukemaista tuhkaa. Eristysvaippaa käytettäessä paperi palaa pois vaipoitetusta polttoaine-elementistä, jolloin saavutetaan maksimi lämmönsiirto johtuen siitä, että ilmavirtaus polttoaine-lähteeseen ei ole rajoitettu. Voidaan kuitenkin käyttää sellaisia papereita, että ne säilyvät kokonaan tai osittain ehjinä joutuessaan alttiiksi palavasta polttoaine-elementistä 25 7 8 8 1 8 tulevalle lämmölle. Tällaiset paperit muodostavat rajoitetun ilmavirran palavaan polttoaine-elementtiin edesauttaen siten valvomaan lämpötilaa, jossa polttoaine-elementti pulaa ja tällöin saadaan valvotuksi tai ohjatuksi lämmönsiirtoa aerosolin muodostusosaan.The product may be coated along its entire length or any part thereof may be coated with cigarette paper 85.89. Preferred papers are those that do not ignite at the fuel cell end during combustion of the fuel cell. In addition, the paper should have controlled cooking properties and should form a gray, cigarette-like ash. When an insulating jacket is used, the paper burns away from the jacketed fuel element, resulting in maximum heat transfer due to the fact that the air flow to the fuel source is not restricted. However, papers may be used which remain wholly or partially intact when exposed to heat from a combustible fuel cell 25 7 8 8 1 8. Such papers provide a limited flow of air to the combustible fuel element, thereby helping to control the temperature at which the fuel element is in short supply, thereby controlling or directing heat transfer to the aerosol generating member.

Polttoaine-elementin palamisnopeuden ja -lämpötilan alentamiseksi ja siis alhaisen CO/COa-suhteen säilyttämiseksi päällyskerroksena voidaan käyttää ei-huokoista tai nolla-huokoista paperia, joka on käsitelty siten, että se on hieman huokoinen ja jolloin kysymykseen tulee esimerkiksi palamaton kiillepaperi, jossa on paljon reikiä. Tällainen paperi ohjaa lämmön muodostumista erityisesti puolivälin imaisujen aikana (eli imaisut 4-6).In order to reduce the combustion rate and temperature of the fuel element and thus to maintain a low CO / COa ratio, a non-porous or zero-porous paper which has been treated to be slightly porous and in the case of, for example, non-combustible mica paper with a high content of holes. Such paper controls heat generation, especially during mid-suction (i.e., suction 4-6).

Aerosolin muodostusosasta suun puoleiseen päähän asti voidaan käyttää ei-huokoista paperia aerosolin tulon maksimoimiseksi, jota tuloa muussa tapauksessa laimentaisi tuotteen läpi tapahtuva säteettäinen (eli ulkopuolelta tuleva) ilman tunkeutuminen tuotteen läpi.From the aerosol generating portion to the mouth end, non-porous paper can be used to maximize the aerosol inlet that would otherwise be diluted by radial (i.e., exterior) air penetration through the product.

Tällaiset paperit ovat tunnettuja savukepaperialalla ja näiden paperien yhdistelmiä voidaan käyttää erilaisten vaikutusten aikaansaamiseksi. Esillä olevan keksinnön mukaisissa tuotteissa käytettyjä edullisia papereita ovat Ecusta 01788 ja 646 päällyspaperi, jota valmistaa yhtiö nimeltä Ecusta, Pisgah Forest, North Carolina sekä Kimperly-Clarkin KC-63-5, P 878-5, P 878-16-2 ja 780-63-5 paperit.Such papers are known in the cigarette paper industry and combinations of these papers can be used to produce various effects. Preferred papers used in the products of the present invention include Ecusta 01788 and 646 coating papers manufactured by Ecusta, Pisgah Forest, North Carolina and Kimperly-Clark's KC-63-5, P 878-5, P 878-16-2 and 780- 63-5 papers.

Keksinnön edulliset suoritusmuodot kykenevät toimittamaan ainakin 0,6 mg aerosolia mitattuna märkänä kokonaishiukkasaineksena (WTPM) ensimmäisellä kolmella imaisulla suoritettaessa tupakointia FTC-tupakointiolosuh-teissa. (FTC-tupakontiolosuhteet käsittävät kahden sekunnin imaisuja (35 ml kokonaistilavuus), joita erottaa 58 sekunnin kytkeminen.) Keksinnön vielä edullisemmat suoritusmuodot 26 7 8 8 1 8 kykenevät toimittamaan 1,5 mg tai enemmänkin aerosolia ensimmäisellä kolmella imaisulla. Kaikkein edullisimmat keksinnön suoritusmuodot toimittavat 3 mg tai enemmänkin aerosolia ensimmäisellä kolmella imaisulla suoritettaessa tupakointia FTC-tupakointiolosuhteissa. Edelleen keksinnön edulliset suoritusmuodot tuottavat keskimäärin ainakin noin 0,8 mg märkää kokonaishiukkasainesta imaisua kohti ainakin noin kuuden imaisun ajan, edullisesti ainakin noin 10 imaisun ajan FTC-tupakointiolosuhteissa.Preferred embodiments of the invention are capable of delivering at least 0.6 mg of aerosol measured as total wet particulate matter (WTPM) during the first three puffs when performing smoking under FTC smoking conditions. (FTC smoking conditions include two-second aspirations (35 mL total volume) separated by 58 seconds of coupling.) Even more preferred embodiments of the invention are capable of delivering 1.5 mg or more of aerosol on the first three aspirations. The most preferred embodiments of the invention deliver 3 mg or more of aerosol in the first three puffs when performing smoking under FTC smoking conditions. Further, preferred embodiments of the invention produce an average of at least about 0.8 mg of total wet particulate matter per puff for at least about six puffs, preferably for at least about 10 puffs under FTC smoking conditions.

Claims (7)

7881878818 1. Savukemainen tupakointituote, johon kuuluu: (a) hiilipitoinen polttoaine-elementti (10), (b) fyysisesti erillinen aerosolin muodostusosa (12), joka sisältää aerosolin muodostusmateriaalin (38) sijoitettuna polttoaine-elementin (10) ja tuotteen suuosan väliin, ja (c) fyysisesti erillinen tupakkapitoinen massa (88,94) tunnettu siitä, että fyysisesti erillinen tupakkapitoinen massa (88,94) ympäröi ainakin osaa aerosolin muodos^usosasta (12).A cigarette-like smoking article comprising: (a) a carbonaceous fuel element (10), (b) a physically separate aerosol generating member (12) containing an aerosol generating material (38) interposed between the fuel element (10) and the mouthpiece of the article, and (c) a physically discrete tobacco-containing mass (88, 94) characterized in that the physically discrete tobacco-containing mass (88, 94) surrounds at least a portion of the aerosol-forming portion (12). 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tuote, tunnettu siitä, että aerosolin muodostusmateriaali (38) on suljettu lämpöä johtavaan säiliöön (90,96).Product according to Claim 1, characterized in that the aerosol-forming material (38) is enclosed in a heat-conducting container (90, 96). 3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen tuote, tunnettu siitä, että säiliö (90,96) on kosketuksessa polttoaine-elementtiin (10).Product according to claim 2, characterized in that the tank (90,96) is in contact with the fuel element (10). 4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen tuote, tunnettu siitä, että siihen kuuluu lisäksi joustava eristys-osa (72), joka ympäröi ainakin osaa mainitusta aerosolin muo-dostusosasta (12) ja/tai polttoaine-elementistä (10)·Product according to claim 1, 2 or 3, characterized in that it further comprises a flexible insulating part (72) surrounding at least a part of said aerosol-forming part (12) and / or fuel element (10). 5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen tuote, tunnattu siitä, että eristysosa (72) on joustava ja ainakin noin 0,5 mm paksu.Product according to claim 4, characterized in that the insulating part (72) is flexible and at least about 0.5 mm thick. 6. Patenttivaatimuksen 4 mukainen tuote, tunnettu siitä, että eristysosa (72) sulaa käytön aikana.Product according to Claim 4, characterized in that the insulating part (72) melts during use. 7. Patenttivaatimuksen 4 mukainen tuote, tunnettu siitä, että eristysosa (72) ei pala käytön aikana.Product according to Claim 4, characterized in that the insulating part (72) does not burn during use.
FI874449A 1985-08-26 1987-10-09 Cigarette-like smoking product FI78818C (en)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US76953285 1985-08-26
US06/769,532 US5020548A (en) 1985-08-26 1985-08-26 Smoking article with improved fuel element
US79048485 1985-10-23
US06/790,484 US4714082A (en) 1984-09-14 1985-10-23 Smoking article
FI863428 1986-08-25
FI863428A FI863428A (en) 1985-08-26 1986-08-25 TOBAKSPRODUKT.

Publications (4)

Publication Number Publication Date
FI874449A FI874449A (en) 1987-10-09
FI874449A0 FI874449A0 (en) 1987-10-09
FI78818B true FI78818B (en) 1989-06-30
FI78818C FI78818C (en) 1989-10-10

Family

ID=27241186

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI874449A FI78818C (en) 1985-08-26 1987-10-09 Cigarette-like smoking product
FI891196A FI80824C (en) 1985-08-26 1989-03-14 ROEKNINGSARTIKEL.

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI891196A FI80824C (en) 1985-08-26 1989-03-14 ROEKNINGSARTIKEL.

Country Status (1)

Country Link
FI (2) FI78818C (en)

Also Published As

Publication number Publication date
FI80824C (en) 1990-08-10
FI874449A (en) 1987-10-09
FI874449A0 (en) 1987-10-09
FI891196A0 (en) 1989-03-14
FI78818C (en) 1989-10-10
FI80824B (en) 1990-04-30
FI891196A (en) 1989-03-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR910008188B1 (en) Smoking article
FI82592C (en) smoking Product
EP0336457B1 (en) Smoking article
US4714082A (en) Smoking article
US5042509A (en) Method for making aerosol generating cartridge
KR960015643B1 (en) Smoking article with improved fuel element
NO880263L (en) AEROSOLIC RELEASE ARTICLE.
FI78818B (en) CIGARETTE LIKE ROEKNINGSPRODUKT.
FI83020B (en) Aerosol-forming material for use in a smoking product
RO104249B1 (en) Smoking article

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Owner name: JAPAN TOBACCO INC.

MA Patent expired