FI78818B - Cigarrettliknande roekningsprodukt. - Google Patents

Description

1 78818

Savukemainen tupakointituote. - 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.

Monia tupakointituotteita on kehitelty vuosien, erityisesti viimeksi kuluneiden 20-30 vuoden aikana, mutta yksikään näistä tuotteista ei ole koskaan saavuttanut kaupallista menestystä.

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.

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.

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.

2 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.

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.

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.

Il 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.

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.

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.

Polttoaine-elementin ja aerosolin muodostusosan eristämiseksi käytetyt materiaalit voivat olla samoja tai eri aineita.

4 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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).

Esillä olevan keksinnön mukaista tupakointituotetta kuvataan tarkemmin seuraavassa keksinnön yksityiskohtaisessa selityksessä viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa:

Kuviot 1 - 2 ovat pitkittäisleikkauksia keksinnön eri suoritusmuodoista ;

Kuvio 1A on päätykuva kuvion 1 mukaisesta suoritusmuodosta;

Kuvio IB on suurennettu päätykuva metallisäiliöstä, jota käytetään kuvion 1 mukaisessa suoritusmuodossa; 7 78818

Kuvio 2A esittää päästä käsin polttoaine-elementin erästä kanava- tai tiehytjärjestelyä, joka sopii käytettäväksi keksinnön suoritusmuodoissa;

Kuvio 2B on pitkittäisleikkauskuva eräästä edullisesta polttoaine-elementin kanavarakenteesta, joka sopii hyvin käytettäväksi keksinnön suoritusmuodoissa.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

10 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.

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.

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.

11 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.

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.

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.

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.

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.

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.

13 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).

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.

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.

14 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.

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.

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.

15 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

18 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.

Edullisia aerosolin muodostusmateriaaleja ovat polyhydriset alkoholit tai polyhydristen alkoholien seokset. Erityisen edullisia aerosolin muodostajia ovat glyseriini, propyleeni-glykoli, trietyleeniglykoli tai niiden seokset.

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.

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.

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 .

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.

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.

20 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.

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.

Lämmönjohdinosa muodostaa edulllisesti johtavan säiliön, joka sulkee sisäänsä aerosolin muodostusmateriaalit.

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.

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.

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.

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.

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.

23 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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).

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.

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.

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.

Claims (7)

78818

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).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tuote, tunnettu siitä, että aerosolin muodostusmateriaali (38) on suljettu lämpöä johtavaan säiliöön (90,96).

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen tuote, tunnettu siitä, että säiliö (90,96) on kosketuksessa polttoaine-elementtiin (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)·

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen tuote, tunnattu siitä, että eristysosa (72) on joustava ja ainakin noin 0,5 mm paksu.

6. Patenttivaatimuksen 4 mukainen tuote, tunnettu siitä, että eristysosa (72) sulaa käytön aikana.

7. Patenttivaatimuksen 4 mukainen tuote, tunnettu siitä, että eristysosa (72) ei pala käytön aikana.