FI97942C - Komponentit tupakointituotteita varten ja menetelmä niiden valmistamiseksi - Google Patents

Description

- 97942

Komponentit tupakointituotteita varten ja menetelmä niiden valmistamiseksi.

Esillä oleva keksintö kohdistuu tupakointituotteisiin, kuten 5 savukkeisiin ja erityisesti polttoainekomponentteihin sellaisia tupakointituotteita varten, tupakointituotteisiin, kuten esimerkiksi savukkeet, jotka sisältävät tämän keksinnön mukaisesti valmistetut polttoainekomponentit, ja menetelmään ja laitteeseen sellaisten komponenttien ja tuottei-10 den valmistamiseksi.

Savukkeet, sikarit ja piiput ovat suosittuja tupakointituotteiden muotoja. Monia tupakointivalmisteita ja tupakointi-tuotteita on ehdotettu vuosien aikana parannuksina tai vaih-15 toehtoina, näille suositelluille tupakointituotteiden muodoille. Esimerkkejä parannetuista tupakointituotteista ovat savukkeet ja piiput, jotka on kuvattu US-patenteissa n:ot 4,793,365, 4,771,795, 4,756,318, 4,714,082 ja 4,708,151, mitkä yleisesti sisältävät polttoaine-elementit, fyysisesti 20 erillisen aerosolinmuodostuselimen ja erillisen suukappaleen .

., Eurooppa-patenttijulkaisuissa 0174645(A2) ja 0212234(A2), ·. joiden esitykset liitetään tähän viittauksella, on kuvattu '· · 25 muutamia vaihtoehtoisia tupakointituotteiden muotoja, jotka : .* tyypillisesti sisältävät (1) aerosolinmuodostuspatruunan, *·"· joka sisältää polttoaine-elementin lämmön kehittämiseksi ··· ....

• ’ · siirrettäväksi aerosolinmuodostusmateriaaliin, mikä voi sisältää tupakkamakuainetta, (2) hoikin tai vaipan, joka 30 ympäröi patruunaa, hoikin sisältäessä edullisesti eristysma- . .·. teriaalia polttoaine-elementin ympärillä ja tupakkapitoista • · · *· ..

materiaalia aerosolinmuodostusmateriaalin ympärillä, tai • · · vaihtoehtoisesti eristysmateriaalia koko aerosolinmuodostus- • i · ’ patruunan ympärillä ja, valinnaisesti, (3) suukappaleen, 35 joka voi sisältää suodatinelementin. Yleisesti aerosolinmuo-: .·. dostuspatruuna sisältää aerosolinmuodostusmateriaalia sisäl- 2 97942 tävän kapselin varustettuna polttoaine-elementillä yhdessä päässä.

US-patentissa n:o 5,129,133, White et ai., kuvataan suulake-5 puristettu savuke, jossa hiilipitoinen materiaali suulakepu-ristetaan päällystetyn aerosolinmuodostusmateriaalin ympärille siten, että hiilipitoinen materiaali ja aerosolinmuo-dostusmateriaali ulottuvat yhdessä pituussuuntaisesti, varustettuna niiden välissä olevalla estokerroksella. Vaih-10 toehtoisesti aerosolinmuodostusmateriaali voi ympäröidä hii-lipitoisen materiaalin, estokerroksen ollessa niiden välissä. US-patentti nro 5,129,409 esittää polttoainesauvan jatkuvatoimisen suulakepuristamisen, jossa polttoainesauvaa ympäröivä eristyselin on kiinteää materiaalia.

15

Ennen esillä olevaa keksintöä savukkeiden ja muiden tupakointi tuotteiden valmistuksessa, joissa on käytetty hyväksi hiilipitoista polttoaine-elementtiä varustettuna erillisellä aerosolinmuodostusvälineellä, on yleisesti ollut tarpeen 20 ensin muodostaa erikseen hiilipitoinen polttoaine-elementti ja sitten asentaa muodostettu polttoaine-elementti savukera-kenteen sisään oikealla suuntauksella. Polttoaine-elementti on tyypillisesti muodostettu tekemällä vesipitoinen hiiltä . '. tai hiilipitoista materiaalia oleva pasta, suulakepurista- / 25 maila pasta muotin läpi, jolla on haluttu poikkileikkausmuo- * ·’ to, jähmettämällä suulakepuristettu pasta itsetukevaksi * * hiilipitoiseksi tulpaksi, ja jähmettyneen suulakepuristeen ·· · : leikkaaminen polttoaine-elementeiksi, joilla on haluttu • · · V : pituus.

30 • Sellaisten polttoaine-elementtien saaminen savukkeisiin tai • · · muihin tupakointituotteisiin on ollut monimutkainen proses- • ,·, si, mikä vaatii polttoaine-elementin suuntaamista, suunnatun '·' ' polttoaine-elementin syöttämisen laitteeseen, mikä yhdistää 35 polttoaine-elementin fyysisesti erillisen aerosolinmuodos- : ·/: tusvälineen kanssa, tyypillisesti asentamalla suunnattu .·. : polttoaine-elementti onton metallisen putken avoimen pään • · 3 97942 sisäpuolelle, mikä putki sisältää substraattia, joka kannattaa aerosolinmuodostusmateriaalia. Yhdistetty polttoaine/ae-rosolinmuodostin on tyypillisesti sitten suunnattava, syötettävä asennuslaitteeseen ja asennettava savukerakenteen 5 loppuosaan. Kts. esimerkiksi US-patentti n:o 4,893,637, mikä kuvaa laitteen ja menetelmiä tupakointituotteen komponenttien valmistamiseksi. Menetelmä holkki- tai vaippakomponen-tin valmistamiseksi, jossa on irrotettava tukielin, on kuvattu, jossa tukielin, edullisesti ontto putki, on ympä-10 röity kokoonpuristuvalla joustavalla materiaalilla, käyttäen uutta muodostuslaitetta jatkuvatoimisella tavalla suurino-peuksista tuotantoa varten. Tupakointilaitteen muodostaminen sisälsi polttoaine-elementin/aerosolinmuodostajän asentamisen hoikkiin tai vaippaan samalla, kun irrotettava tukielin 15 poistettiin.

Esillä oleva keksintö tarjoaa menetelmän polttoainekomponen-tin jatkuvatoimiseksi muodostamiseksi, sisältäen hoikin tai vaipan, joka ympäröi suulakepuristettua polttoainekoostumus-20 ta käytettäväksi tupakointituotteissa, kuten esimerkiksi savuketyyppisissä tupakointituotteissa.

. . Tämä keksintö tarjoaa lisäksi uudet polttoainekomponentit ja ;laitteen sellaisten polttoainekomponenttien valmistamiseksi, ' : 25 mikä ratkaisee monia valmistuksen monimutkaisuuksia ja i tarjoaa parannetut tupakointituotteet.

9 *« · ·· * . ' · Esillä olevan keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnus- • ♦ ·*:*: omaista patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa esitetyt 30 asiat. Keksinnön mukaiselle laitteelle on puolestaan tunnus- . omaista patenttivaatimuksen 3 tunnusmerkkiosassa esitetyt « * * asiat.

i ♦ · I I · v Esillä olevan keksinnön mukaisesti polttoainekomponentti 35 tupakointituotetta varten muodostetaan suulakepuristamalla ; ,·. jatkuvatoimisesti koostumusta ennalta määrätyn muodon muo- \ \ dostamiseksi, ympäröimällä jatkuvatoimisesti suulakepuris- - 97942 4 tettua koostumusta materiaalikerroksella päällystetyn sauvan tai komposiittielimen muodostamiseksi, edullisesti sitomalla polttoaine-elementti materiaalikerrokseen, ja leikkaamalla tuloksena oleva komposiittielin ennalta määrättyihin pituuk-5 siin käytettäväksi tupakointituotteiden kokoonpanossa. Edullisesti materiaalikerros, joka ympäröi polttoaine-elementtiä, toimii polttoaine-elementin tukemiseksi tai pidättämiseksi polttoainekomponentissa. Tukikerros sisältää kokoonpuristuvaa, joustavaa materiaalia, kuten esimerkiksi kuitu-10 maista eristysmateriaalia. Ympäröivä materiaali voi edullisesti sisältää useita kerroksia, esimerkiksi eritysmateriaa-likerroksen, kuten esimerkiksi lasikuidut, kerroksen materiaalia, joka sisältää makuainelähteen tupakkaa varten, kuten esimerkiksi tupakka- tai tupakkapaperi, tai muita materiaa-15 leja, jotka sisältävät tupakkauutteita tai makuaineita.

Mikäli halutaan, mikä tahansa lisäkerros voidaan ympäröidä lisäeristyskerroksella. Edullisesti ympäröivä kerros tai kerrokset päällystetään paperilla tai muulla sopivalla materiaalilla käsittelyn mukavuutta varten ja ulkohalkaisijän 20 määrittämiseksi. Esimerkiksi erityyppisiä savukepapereita voidaan käyttää päällystämään jatkuvatoimisesti ympäröivät kerrokset ennen leikkausvaihetta.

; , Ennen esillä olevaa keksintöä pidettiin epäkäytännöllisenä • 25 suulakepuristaa suoraan polttoaine-elementti polttoainekom- ·' ·’ ponentiksi useista syistä. Eräs syy oli se, että poltto- ·'‘ ainekoostumus, ollessaan suulakepuristettuna, omaa hyvin ·* · • vahan rakenteellista eheyttä, ja täten on erittäin epätoden- i : .* näköistä, että se selviäisi tarvittavan valmistusprosessin 30 ankaruudesta. Eräs toinen ongelma oli seurausta luontaisesta . suulakepuristuksen luonteesta. Suulakepuristimet vaihtelevat *·« huomattavasti ulostulonopeudeltaan, johtuen vaihtelusta « * » ' sekoituksessa, muotin läpikulkevien materiaalien Teologiassa » i · ....

·'‘ ja muista tekijöistä. Kuitenkin niiden koneiden tyypit, ' 35 joita tarvitaan polttoainekomponenttien kokoonpanemiseksi ; tupakointituotteita varten, vaativat vakiona pysyvää materi- ; aalin syöttämistä tasaista tuotantoa varten. Muut ongelmat - 97942 5 sisältävät lopullisen komponentin rakenteellisen eheyden -suoran polttoaineen suulakepuristamisen ympäröivään kerrokseen katsottiin muodostavan putoamisongelman. Ts. joko ennen sytytystä tai sen jälkeen itse polttoaine-elementti saattai-5 si pudota ympäröivästä kerroksesta (kerroksista).

Nyt on havaittu, että on mahdollista suulakepuristaa polttoaine-elementit suoraan ja valmistaa polttoainekomponentit tehokkaalla valmistusmenetelmällä, ja muodostaa polttoaine-10 komponentti, jossa polttoaine-elementti on sidottu ympäröivään tukevaan materiaalikerrokseen, estäen täten putoamis-ongelmat.

Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon avulla muodostettu 15 komponentti sisältää pitkänomaisen suulakepuristetun polttoaine-elementin, joka on ympäröity tukikerroksella ja sidottu tukikerrokseen, joka tukikerros on edullisesti muodostettu kokoonpuristuvasta joustavasta materiaalista, tukikerroksen ollessa ympäröity paperipäällystysmateriaalilla tai vastaa-20 valla. Tässä yhteydessä käytettynä "liitetty" ja "sidottu" viittaavat materiaaliin tukikerroksessa, joka on sidottu tai tartutettu suulakepuristetun polttoaine-elementin ulkopin-, , taan sellaisella tavalla, että jokin osa pidätinmateriaalis- · ta, polttoaine-elementistä tai aineesta, joka muodostaa tar- '· · 25 tunnan tai sidoksen, on rikottava tai katkaistava, jotta • ’.· materiaali voidaan erottaa suulakepuristeesta.

• · : Tietyissä edullisissa suoritusmuodoissa suulakepuristettu polttoaine-elementti sisältää hiilipitoista materiaalia, 30 joka on käyttökelpoista polttoaineilla, sisältäen edullises-. .·. ti hiilen, sideaineen ja veden pastan, yhdessä muiden maku- • I « ,*!·. aineiden tai materiaalien kanssa tai ilman niitä, joka on • · · riittävästi kuivattu polttoaine-elementin muodostamiseksi.

« · 35 Tietyissä edullisissa suoritusmuodoissa polttoaine-elementti : .·. sisältää myös tupakkaa tai tupakan tai muun makuaineen läh- .·' : teen. Esimerkiksi polttoaine-elementti voi sisältää noin 20 - 97942 6 paino-% asti tupakkaa, edullisesti noin 5-15 paino-%, antamaan tupakansavun maun tuloksena olevalle tupakointi-tuotteelle .

5 Kokoonpuristuva, joustava tukikerros on edullisesti muodostettu käyttäen kuitumaista materiaalia rainan muodossa, jolla on riittävä leveys käärittäväksi suulakepuristetun koostumuksen ympärille ja jolla on riittävä paksuus antamaan haluttu ulkohalkaisija komponentille.

10

Joissakin edullisissa suoritusmuodoissa käytetään hyväksi muutamia tehostavia kerroksia. Erityisen edullisia ovat suoritusmuodot, joissa polttoaine-elementti ympäröidään eris-tysainekerroksella, kuten esimerkiksi lasikuidulla, joka 15 puolestaan ympäröidään toisella kerroksella lasikuituja.

Edullisesti päällystetty sauva ympäröidään edelleen ulommalla paperimaisella päällysteellä komposiittielimen muodostamiseksi antamaan ennalta määrätty ulkohalkaisija komponen-20 tille.

On olemassa useita tekijöitä, jotka vaikuttavat esillä ole- . . van keksinnön menestykseen. Eräs edullinen esillä olevan I *, keksinnön näkökanta on kontrolloida hiilipitoisen lietteen « « · 25 kosteuspitoisuutta, joka liete suulakepuristetaan polttoai- I 4 4 : ·' ne-elementiksi. On havaittu, että hiilipitoisen lietteen *·'*· kosteuspitoisuuden tulee olla välillä noin 20 - 45 paino-%, • · · • V edullisesti välillä noin 34 - 40 paino-%, riippuen suulake- 1 : : puristuksen olosuhteista ja polttoaineseoksen koostumukses- 30 ta, aikaansaamaan liete, jolla on sellaiset reologiset omi- . naisuudet, mitkä sallivat suulakepuristuksen, kuitenkin • · · sallien suulakepuristeen käsittelyn, kuten kuvataan alla, • · · muodostamaan koherentti polttoaine-elementti. 1

Se taso, niiden alueiden sisäpuolella, joissa vesipitoisuus : .·. tulee ylläpitää optimaalista suulakepuristettavuutta varten, .·. : riippuu jossain määrin suulakepuristimen ja muotin, jota 7 97942 käytetään suulakepuristuksen muodostamiseen, poistopään lämpötilasta. Esimerkiksi mäntätyyppiset suulakepuristimet, vaikkakaan eivät jatkuvatoimisesti, pyrkivät suulakepurista-maan alemmissa lämpötiloissa, ja täten matalampia kosteuspi-5 toisuuksia voidaan käyttää polttoainekoostumuksessa. Kuitenkin jatkuvatoimiset ruuvityyppiset suulakepuristimet pyrkivät tuottamaan suulakepuristeen korkeammassa lämpötilassa, esimerkiksi 50 - 80°C. Sellaisessa tapauksessa paljon vettä syöksähtää pois polttoainekoostumuksesta, kun suulakepuriste 10 poistuu muotista. Suulakepuriste jäähtyy sellaisen haihtu-muksen seurauksena, mutta tuloksena olevalla suulakepuris-teella voi olla liian vähän vesipitoisuutta sallimaan lisä-käsittely valmistustoimenpiteissä. Täten korkeampia alku-vesipitoisuuksia tulee käyttää sellaisissa olosuhteissa.

1 5

Eräs toinen esillä olevan keksinnön edullinen näkökanta on käyttää suulakepuristeen todellista tuotantonopeutta suulakepuristimesta ohjaamaan sen koneen nopeutta, mikä sijoittaa materiaalikerroksen suulakepuristetun polttoaine-elementin 20 ympärille. Edullisesti tämä tehdään liittämällä suulakepuriste nopeudenmittausvälineisiin sen jälkeen, kun suulakepuriste poistuu suulakepuristimesta ja käyttämällä täten mää-. . ritettyä nopeutta ohjaamaan päällystysvälineiden nopeutta.

; \ Tämä lähestymistapa helpottaa kompensoimaan vaihteluita '· ; 25 tuotantonopeudessa, joita joskus kohdataan suulakepuristimi- : en ulostulossa.

• · »· » • \· Eras toinen keino kompensoida suulakepuristimen ulostulo- ΓΓ: vaihtelua on sisällyttää viivesilmukka syöttölinjaan suula- 30 kepuristimen ja päällystysvälineiden välillä. Viivesilmukan . tulee olla riittävä kooltaan ja geometrialtaan kompensoimaan normaali vaihtelu suulakepuristuksen syötössä, ja sen tulee välttää terävät taitteet suulakepuristelinjassa tarkoitukse-v ‘ na välttää suulakepuristeen murtuminen tai hajoaminen. Edul- 35 lisesti sekä päällystysvälineiden ohjausta että viivesilmuk-: .'. kaa käytetään hyväksi stabilisoimaan suulakepuristeen syöt- .·. : tönopeutta päällystysvälineille.

8 97942

Eräs toinen tämän keksinnön näkökanta, mikä on erityisen etusijalle asetettua valmistustoimenpiteissä, on ilmafoilin käyttö tukemaan suulakepuristetta liikkeen aikana suulakepuristimen ja päällystysvälineiden välillä. Ilmafoili on tuki-5 väline, jonka avulla suulakepuriste, joka liikkuu suulakepuristimen ja päällystysvälineen välillä, on ainakin osittain tuettu ilmasuihkujen avulla, mekaanisen kosketuksen asemasta. Sellainen tuki voi olla tärkeää vältettäessä epäyhtenäisten, mekaanisesti virheellisten polttoainekomponenttien 10 valmistusta. Ilmafoili toimii myös jossain määrin suulakepu-risteen jäähdyttämiseksi ja kuivaamiseksi, samalla kun se kuljettaa suulakepuristetta päällystyslaitteeseen.

Eräs erityisen tärkeä elementti esillä olevan keksinnön 15 menestyksellisessä toiminnassa on menetelmä, jonka avulla polttoaine-elementti sidotaan ympäröivään materiaaliin.

Edullisesti ympäröivä materiaali käsitellään sidoksen aikaansaavalla materiaalilla, ennen kuin se kääritään poltto-20 aine-elementin ympärille. Esimerkiksi lasikuitua olevan ympäröivän materiaalin tapauksessa sidos ympäröivän lasikui-tukerroksen ja hiilipitoisen polttoaine-elementin välillä . , voidaan aikaansaada reaktivoimalla pektiinisideaine, joka on ; normaalisti sisällytetty painoprosenttimääränä lasikuituma- ’· · 25 teriaalia, joka on kaupallisesti saatavissa. Edullisesti : lasikuitumateriaali kostutetaan pienellä määrällä vettä, * *·’*· ennen kuin se käytetään suulakepuristeen käärimiseen. On ··# • edullista, että lasikuidut kostutetaan pienellä vesimäärällä I : : riittävästi myötävirtaan sen kosketuskohdasta suulakepuris- 30 timen kanssa siten, että pektiinillä on mahdollisuus kostua . ja aktivoitua lisätyn kosteuden avulla. Lisätyn kosteuden määrä tässä toimenpiteessä on vähäinen, edullisesti juuri • · · riittävä aktivoimaan pektiinin pitämään polttoaine-elementin '.· ' polttoainekomponentissa. Tyypillisesti lisätyn veden määrä :...· 35 on suuruudeltaan 1-2 paino-% lopullisen polttoaine-elemen-: .·. tin painosta. Vettä voidaan levittää pieniaukkoisen putken ,·. : avulla, edullisesti putken, jolla on 18 - 20 mikronin aukko.

- 97942 9

On myös edullista käyttää levitinrullainta siten, että joustavaan materiaaliin levitetty vesi levitetään ainakin osalle sitä lasikuitumaton aluetta, mikä tulee koskettamaan polttoaine-elementin ulkopintaa.

5

Lasikuitumatto tai muu ympäröivä materiaali, on edullisesti muodostettu ja syötetty tavalla, joka on kuvattu US-paten-tissa n:o 4,893,637, mikä kuvaa suppilo- tai trumpettimuo-dostusvälinettä, jolla on kaarevat pinnat rainan reunojen 10 ohjaamiseksi polttoaine-elementin ympärille. Silloin, kun useampaa kuin yhtä rainamaista kerrosta on käytettävä, useita muodostusvälineitä voidaan käyttää muodostamaan kukin kerroksista polttoaine-elementin ympärille. Kuitenkin samoja rainamaisia materiaaleja voidaan muotoilla samanaikaisesti 15 käyttäen yhtä muodostusvälinettä tämän patentin mukaisesti. Esimerkiksi polttoainekomponenttien tekemiseksi, joilla on voileipätyyppinen rakenne, kuten kuvattu yllä, s.o. käyttäen kahta kerrosta lasikuitua, joiden välissä on tupakkapaperi-kerros, tupakkapaperikerros voidaan syöttää samaan muodos-20 tusvälineeseen samanaikaisesti jomman kumman lasikuituker-roksen kanssa. Tässä tapauksessa muodostuselin ohjaa sekä lasikuitukerroksen että tupakkapaperin reunoja siten, että . .^ molemmat kerrokset ympäröivät polttoaine-elementin.

(· 25 Polttoainekomponentin valmistuksen loppuvaiheet ovat kom- • * * ·* ·* ponentin päällystäminen savuke- tai muulla sopivalla pape- * rilla, paperin sulkeminen siten, että komponentit pysyvät • ’.· yhdessä, ja sen leikkaaminen haluttuihin pituuksiin. Edulli- • · · ' sesti tämä kaikki tehdään samalla laitteella, ja muutamia 30 laitteita on kaupallisesti saatavilla, mitkä toteuttavat ; nämä tehtävät. Tällä hetkellä etusijalle asetettuna on KDF- 2, savukesuodattimen valmistuskone, jota valmistaa Hauni, Hampuri, Saksa. On erityisen edullista, että KDF-2-koneen nopeutta säädetään suulakepuristimen toimittaman suulakepu-!...· 35 risteen lineaarisen nopeuden avulla, kuten mainittu yllä.

1 O

97942

Epäilemättä suurin hyöty, joka saavutetaan esillä olevasta keksinnöstä, on nopeus ja tuottavuus. Aiemmassa menetelmässä suulakepuristeen oli kuljettava läpi pitkän sarjan kuivaus-välineitä, kuten esimerkiksi ilmafoileja, tarkoituksena 5 kuivata polttoainemateriaalin segmentit siten, että niitä voidaan käsitellä ja varastoida. Segmentit oli sitten koottava, lastattava astioihin, mitkä puolestaan lastattiin syöttökoneisiin polttoaine-elementtien syöttämiseksi asen-nuskoneeseen oikeassa suuntauksessa, kuten kuvattu esimer-10 kiksi US-patentissa n:o 4,782,644, myönnetty 8.11.1988.

Uusi menetelmä on mukautuvainen polttoaine-elementtien tuottamiselle moninkertaisesti, jotka sitten voidaan liittää tupakointituotteiden muihin osiin hyvin tunnetulla savuk-15 keenvalmistusteknologialla. Toimiessaan täydellä teholla KDF-2 voi käsitellä suulakepuristetta noin 400 lineaarijal-kaa per minuutti (n. 122 m/min). Leikattuna neljän tai useamman monikertoina prosessi voi täten tuottaa tuhansia polttoainekomponentteja minuutissa.

20

Ilmafoilin päätarkoituksena on järjestää minimikosketussiir-to suulakepuristimen ja päällystys/leikkauslaitteen välillä, päinvastoin kuin ilmafoilin järjestäminen elimenä suulakepu- • » · ! ". risteen kuivaamiseksi. Suoralla ruiskutusmenetelmällä, joka » * * ,· 25 on tehty mahdolliseksi esillä olevan keksinnön avulla, « · · • ·[ polttoaine-elementti on olennaisesti yhä kosteuspitoisuudel- * * taan suuri, esimerkiksi noin 28 - noin 30 %, kun se on • · · ί V sisällytettynä polttoainekomponenttiin. Suurin osa kuivaami- • · · 1/ ' sesta tapahtuu, kun polttoaine-elementit ovat polttoainekom- 30 ponenttien sisäpuolella, loppukosteuspitoisuuden ollessa • noin 2 - noin 10 paino-%, edullisesti noin 4 - noin 6 paino-« # · %. Tämän vuoksi useimmat kuivausvälineistä vältetään, sa- • · · moinkuin astia, käsittely, syöttökoneisto, asennuskoneisto '·' ' ja itse asiassa koko asennusmenetelmä.

35 • Ei ainoastaan toimenpiteet ja tarvittavat laitteet ja käsit- * « · · .·. : tely vähene huomattavasti vaan tuloksena olevat tuotteet 1 1 97942 ovat huomattavasti parantuneet. Se seikka, että polttoaine-elementti on sidottu ympäröivään materiaaliin, on tehokas estämään polttoaine-elementin putoamisen. Vähennys toimenpiteissä merkitsee sitä, että polttoaine-elementit altistetaan 5 huomattavasti vähäisemmälle törmäykselle, hakkautumiselle, murtumiselle ja väärinkäsittelylle, johtaen olennaiseen paranemiseen kokonaistuotelaadussa, ja olennaiseen pienenemiseen hukkamäärässä.

10 Lisäksi polttoaine-elementtien sijoittaminen polttoainekom-ponentin sisäpuolelle on pysyvämpää verrattuna asennusmenetelmän tuloksiin. Täten lopulliset tupakointituotteet voidaan tehdä entistä yhdenmukaisimmiksi, ilman tupakoitsijan vaikeuksia yrityksissä sytyttää polttoaine-elementti, joka 15 on kadonnut savukkeeseen asennusprosessin aikana.

Esillä olevan keksinnön mukaisesti valmistettuja polttoaine- elementtejä käytetään edullisesti fyysisesti erillisen aero- solinmuodostusvälineen yhteydessä, mikä väline käsittää 20 substraatin, joka kannattaa aerosolinmuodostusmateriaalia.

Edullisesti aerosolinmuodostusväline on sijoitettu pituus- suuntaisesti polttoaine-elementin viereen, edullisesti 1 - 10 mm välin päähän polttoaine-elementin taakse tarkoituksena l '. vähentää kostumista. Edullinen substraatti on paperisubst- /. .* 25 raatti.

♦ * * • · * ’ Edullisesti tupakointituotteet, kuten esimerkiksi savukkeet, t · ! .* jotka sisältävät esillä olevan keksinnön mukaisesti valmis- • · · : tetut polttoaine-elementit, lisäksi käyttävät hyväksi suu- 30 kappaletta savukkeen suunpuoleisessa päässä, savukkeen • :*: avulla tuotetun aerosolin kuljettamiseksi tupakoitsijalle.

• · * ;*j*; Edulliset suukappaleet sisältävät segmentin rullattua tupak- * kapaperia, joka on sijoitettu myötävirtaan aerosolinmuodos-tusvälineestä, varustettuna matalatehoisella suodattimena, 35 esimerkiksi polypropyleenisuodattimella, joka on sijoitettu * myötävirtaan tupakkapaperitulpasta, savukkeen suunpuoleises- : sa päässä.

1 2 97942

Tupakoinnin aikana lämpö palavasta polttoaine-elementistä siirretään nopeasti aerosolinmuodostusvälineeseen savukkeissa, jotka käyttävät tämän keksinnön komponentteja, ja tämä lämpö aikaansaa siinä pidetyn aerosolinmuodostusmateriaalin 5 haihtumisen, mikä puolestaan tuotetaan käyttäjälle "savun-kaltaisena" aerosolina tupakointituotteen suukappaleen läpi.

Edellä mainittujen etujen lisäksi esillä olevan keksinnön mukaisesti valmistetut jotkut edulliset komponentit kykene-10 vät muodostamaan aerosolia, joka on kemiallisesti yksinkertaista, koostuen olennaisesti ilmasta, hiilen oksideista, vedestä, aerosolinmuodostusaineesta, joka sisältää mitä tahansa haluttua makuainetta tai muita haluttuja haihtuvia materiaaleja, ja jäännösmääriä muita materiaaleja.

15

Muut edulliset suoritusmuodot sisältävät joitakin määriä tupakkaa polttoainekoostumuksessa, ja/tai sisältävät jotakin tupakkamuotoa, esimerkiksi leiketäyteainetta, tupakkapape-ria, tupakkauutetta jne. eristysainekerroksessa, joka ympä-20 röi polttoaine-elementtiä ja/tai ympäröi aerosolinmuodostus-laitetta. Sellaiset tupakointituotteet toimittavat parantuneen makuaineen savuun.

, » · 1 Tämän keksinnön mukaisesti valmistetulla edullisella savuk- I * « / 25 keella tuotettu WTPM sisältää edullisesti vähän tai ei lain- t « • ·’ kaan mitattavaa aktiivisuutta mitattuna Ames-testin avulla, ‘ * s.o. edullisesti siinä on vähäinen tai ei lainkaan merkittä- Ϊ *.· vä annosvastaavuussuhde esillä olevan keksinnön edullisten • ·« ' savukkeiden tuottaman WTPM:n ja sellaisiin tuotteisiin koh- 30 distetuissa vakiotestimikro-organismeissa esiintyvien usei- • den revertanttien välillä. Ames-testin esittäjien mukaisesti 4*· .*1*. merkittävä annosriippuvainen vastaavuus osoittaa mutageenis- ten materiaalien läsnäolon testatuissa tuotteissa. Kts. Ames ' *' ' et. ai., Mut. Res. , 31: 347-364 (1975); Nagao et ai·, Mut.

35 Res. . 42: 335 (1977).

Λ · t * ♦ 4 » * . 97942 13 Tässä käytettynä ja ainoastaan tämän hakemuksen tarkoituksia varten "aerosoli" on määritetty sisältämään höyryjä, kaasuja, hiukkasia ja vastaavia, sekä näkyviä että näkymättömiä, ja erityisesti niitä komponentteja, jotka käyttäjä mieltää 5 "savunkaltaisiksi", jotka on kehitetty palavasta polttoaine-elementistä olevan lämmön vaikutuksen avulla, joka lämpö on kohdistettu aerosolinmuodostusvälineessä pidettyihin aineisiin, tai muualla tuotteessa pidettyihin aineisiin. Näin määritettynä termi "aerosoli" sisältää myös haihtuvat maku-10 aineet ja/tai muut haihtuvat aineet, riippumatta siitä, tuottavatko ne näkyvää aerosolia.

Tässä käytettynä "hiilipitoinen" viittaa vähintään 50 % hii-limäärän käyttöön polttoaine-elementin tai sen valmistami-15 seen käytetyn pastan kiintoannospitoisuudessa.

Piirustuksissa:

Kuvio 1 on pituussuuntainen leikkauskuvanto esittäen yhtä 20 suoritusmuotoa tupakointituotteeseen tarkoitetusta polt-toainekomponentista, joka on valmistettu esillä olevan keksinnön opetusten mukaisesti.

* - » > 1 . . Kuvio 2 on päätykuvanto kuvion 1 suoritusmuodosta.

' .** 25 • ·] Kuvio 3 on pituussuuntainen leikkauskuvanto esittäen yhtä ‘ * suoritusmuotoa savukkeesta, joka käyttää hyväksi kuvioissa 1 • · h ! *.' ja 2 esitetynlaista polttoainekomponenttia.

«·» t : : 30 Kuvio 4 on kaaviollinen esitys yhdestä laitteen suoritusmuo- • ;'· dosta komponenttien valmistamiseksi tupakointituotteita «t» varten esillä olevan keksinnön mukaisesti.

* I i • ’ Kuvio 5 on kaaviollinen esitys eräästä toisesta laitteen k··' 35 suoritusmuodosta komponenttien valmistamiseksi tupakointi-; tuotteita varten esillä olevan keksinnön mukaisesti.

• i i I I 1 • « 14 97942

Kuvio 6 on kaaviollinen esitys edullisesta suihkutusjärjestelmästä, joka on käyttökelpoinen kuviossa 4 esitetyn laitteen yhteydessä.

5 Esillä olevan keksinnön mukaisesti polttoainekomponentit tu-pakointituotetta varten voidaan valmistaa jatkuvatoimisella menetelmällä. Viitaten piirustuksiin ja erityisesti kuvioon 1, kukin polttoainekomponentti 10 sisältää suulakepuristetun koostumuksen 12, joka on ympäröity tukevalla tai pidättäväl-10 lä materiaalilla 15 ja liitetty siihen sekä edullisesti päällystetty ulommalla paperin kaltaisella päällyksellä 18. Komponenteilla on tyypillisesti noin 7-8 mm halkaisija, pituuden vaihdellessa riippuen halutuista polttoaine-elementin lämmönrnuodostusominaisuuksista tupakointituotteessa.

15 Pituus on myös edullisesti valittu siten, että sen jälkeen, kun polttoaine-elementti sammuu, osa polttoaine-elementistä jää jäljelle, mikä osa on yhä sidottuna tukikerrokseen. Polttoaine-elementit, joilla on muut halkaisijat ja rakenteet, voidaan valmistaa helposti.

20 , . Esillä olevan keksinnön suoritusmuotoja varten, käyttäen suulakepuristettua koostumusta 12, joka sisältää hiilipi-: toista polttoainemateriaalia polttoaine-elementtiä varten, : .· polttoainemateriaali on tyypillisesti valmistettu kuitumai- • ; 25 sesta selluloosamateriaalista pyrolyysin avulla noin 400 - : ' : 900°C olevassa lämpötilassa, edullisesti noin 550 - • · 750°C:ssa, ei-hapettavassa ilmakehässä. Pyrolysoitu materi-aali on pilkottu lyhyiksi kuitupituuksiksi, sekoitettu side-. .·. aineen, veden ja muiden sopivien materiaalien kanssa, kuten • I « ··< 30 esimerkiksi natriumkarbonaatin tai muun natriumlähteen kans- • · · • · t sa optimaalisia syttyvyys- ja kytemisominaisuuksia varten, • · « V · asparagiinin kanssa tupakointituotteiden räätälöimiseksi,

* M

! ' tupakkamuodon kanssa makuainetuotantoa varten, tai muiden haluttujen materiaalien kanssa, ja sitten suulakepuristetaan . ’ I 35 haluttuun muotoon. Natriumtason säätäminen polttoaineessa ja asparagiinin käyttö on kuvattu US-patentissa n:o 5,178,167, li 1 5 97942

Riggs et ai., jonka sisältö sisällytetään tähän viittauksella .

Polttoaineen rakenne ja koostumus riippuu niistä ominaisuuk-5 sista, jotka polttoaine-elementillä on oltava käytettäessä tupakointituotteessa. Esimerkiksi polttoaine-elementit voidaan valmistaa sekoituksesta, joka sisältää 90 paino-%

Kraft-kovapuukarbonoitua sellua, jauhettuna keskimääräiseen hiukkaskokoon 12 mikronia ja 10 % Kelco HV ammoniumalginaat-10 tisideainetta. Tämä hiilijauheen ja sideaineen sekoitus on edullisesti sekoitettu yhteen natriumkarbonaatin tarkoituksenmukaisen vahvan vesiliuoksen kanssa muodostamaan suulake-puristusseokset, joista polttoaine-elementit muodostetaan niiden lopulliseen muotoon, sisältäen noin 2000 - noin 15 20.000 ppm natriumia (Na), mitattuna käyttäen induktiivises- ti kytkettyä plasma-atomiemissiospektroskopiaa (inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy) (ICP-AES). Likimäärin 30 paino-% Na2C03-liuosta voidaan lisätä seokseen osan vedestä tai kaiken veden asemasta muodostamaan erilai-20 siä suulakepuristusseoksia.

; Muut soveliaat hiilipitoisten materiaalien lähteet ovat · kookospähkinänkuoren hiilet, kuten esimerkiksi PXC-hiilet, • ·’ jotka ovat saatavilla merkinnällä PCB ja kokeelliset hiilet, • * 25 jotka ovat saatavilla merkinnällä Lot B-11030-CAC-5, Lot B- • 1 1 250-CAC-11 5 ja Lot 089-A1 2-CAC-45 yhtiöltä Calgon Carbon : Corporation, Pittsburgh, PA.

. Kovapuusulppuhiili voidaan valmistaa esimerkiksi karbonoi- • · · 30 maila ei-kalkkia sisältävä Grand Prairie Canadian Kraft- • « · kovapuupaperilaatu typpivaipassa, lisäämällä lämpötilaa • · · *·* ’ askelittaisella tavalla riittävästi minimoimaan paperin ·*· l,..’ hapettuminen, lopulliseen karbonointilämpötilaan vähintään j .·. 750°C. Tuloksena oleva hiilimateriaali jäähdytetään typen .·. : 35 alaisena alle noin 35°C:een ja jauhetaan sitten hienojakoiseksi jauheeksi, jolla on keskimääräinen hiukkaskoko noin 12 16 97942 mikronia halkaisijaltaan (mitattuna käyttäen Microtrac-laitetta). Polttoainesekoitus suulakepuristetaan muotin läpi, mikä antaa poikkileikkausmuodon polttoaine-elementeille. Esimerkiksi, kuten esitettynä kuvioissa 1-3, suulakepuristetuil-5 la polttoainesauvoilla on kuusi tasavälein sijoitettua kehä-rakoa tai uraa, joilla kullakin on noin 0,03 tuuman (0,76 mm) syvyys ja noin 0,024 tuuman (0,61 mm) leveys. Edullisesti uran sisäpuolinen pinta on pyöristetty, kuten esitetty, parannettua rakenteellista eheyttä varten.

10

Kuten kuvattu yllä, polttoaine-elementti pidetään esillä olevan keksinnön mukaisen polttoainekomponentin sisäpuolella pidätin- tai tukikerroksen avulla. Edullisesti pidätinväli-neet ympäröivät polttoaine-elementin koko pituussuuntaisen 15 kehän. Tämä kerros voi myös ulottua polttoaine-elementin jomman kumman tai kummankin päädyn yli, tehokkaasti upottaen polttoaine-elementin, erottaen sen savukkeen muista komponenteista. Edullinen joustava pidätinvälineen luonne voi sallia sen ulottuvan osittain mihin tahansa uraan polttoai-20 ne-elementin kehällä. Edullinen pidätinväline myös avustaa , . pidättämään lämpöä ja rajoittamaan säteittäisen ilmakehän ; _ ilman määrää, mikä voisi muutoin virrata polttoaine-element- ' ; tien käytön aikana. Edullinen pidätinelin toimii täten eris- : tyselimenä.

• : 25 • Pidätysmateriaali voi sisältää lasikuituja (esim. Owens- :Corning "C"-lasia), tupakkatäyteaine/lasikuitusekoitusta, koottua tai revittyä tupakkapaperia, koottua tai revittyä . hiilipaperia, tupakkaleiketäyteainetta tai vastaavaa.

• · · ... 30

I I I

• · ·

Kuten esitetty kuviossa 3, tyypillinen savuketyyppinen tupa- tn l|| ·.,,·« ,, ,, *,· * kointilaite, joka sisältää esillä olevan keksinnön mukaiset • · · *,,,· edulliset polttoainekomponentit, sisältää polttoainekompo- : nentin 10, joka on pituussuuntaisesti aerosolinmuodostusvä- ... . 35 lineen 20 vieressä. Aerosolinmuodostusväline, kuten merkitty, sisältää substraatin 21, joka kannattaa aerosolinmuodos-tusmateriaalia, kuten esimerkiksi glyseroli, ja päällisen 17 97942 22, esimerkiksi estopaperia. Aerosolinmuodostusväline 20 voi mukavasti olla ympäröity ulkopäällisellä tai putkella 23, joka on jäykkää paperia tai muuta soveliasta materiaalia. Aerosolinmuodostusväline on sijoitettu putkeen 23 siten, 5 että se on välin päässä sen päädyistä. Riippuen substraatin pituudesta tyhjä tila tai tila 26 voi esiintyä substraatin ja suukappaleen 30 etupään välillä. Tämä tila voi sisältää tupakkaa, kuten leiketäyteainetta tai tupakkapaperia, mikäli halutaan. Edullisesti aerosolinmuodostuslaite ja polttoaine-10 komponentti liitetään yhteen toisella ulkopäällyspaperilla 25, mikä voi olla välin päässä polttoainekomponentin syty-tyspäästä. Substraatti 21 ja polttoaine-elementti 12 ovat edullisesti erotetut tilalla 24, mikä avustaa välttämään aerosolinmuodostusmateriaalin suotautumista sekä substraatin 15 ylikuumenemista.

Savuke sisältää lisäksi suukappaleen 30, joka on tehty tupakkapaperia tai muuta sopivaa materiaalia olevasta rullasta 31, liitettynä matalatehoiseen suodattimeen 35, esi-20 merkiksi tehtynä polypropyleenistä tai muusta sopivasta , , materiaalista.

'· · Helppoa käsittelyä varten tupakkapaperirulla 31 ja suodatin : 35 on päällystetty papereilla 32 ja vastaavasti 36, ja nämä • · 25 kaksi komponenttia voivat puolestaan olla yhdistetyt ulko- : · : päällisillä 33.

• · • ·· ; : :

Edullisesti suukappale 30 liitetään savukkeen etupäähän toi-. .·, sella paperia olevalla ulkopäällisellä 37, kuten esitetty • i t ··· 30 kuviossa 3.

• · c • · « • · « ·.· · Edullinen aerosolinmuodostusväline sisältää aerosolinmuodos- • · · ’ tusmateriaalia (esimerkiksi glyseriini), tupakkaa jossakin : , muodossa (esimerkiksi tupakkajauhetta, tupakkauutetta tai . . 35 tupakkapölyä) ja muita aerosolinmuodostusmateriaaleja ja/tai tupakkamakuaineita, kuten esimerkiksi kaakao, lakritsi ja sokerit. Aerosolinmuodostusmateriaali on yleisesti kannatet- - 97942 18 tu substraatin avulla, kuten esimerkiksi kootun paperin, kootun tupakkapaperin, tai muun substraattimuodon avulla. Tupakkamateriaali voi ympäröidä polttoaine-elementin, substraatin, ja/tai sitä voidaan käyttää muualla esillä olevan 5 keksinnön mukaisessa tupakointituotteessa.

Substraatti on edullisesti monoliittinen substraatti. Kun substraatti on paperityyppistä materiaalia, on erityisen edullista, että sellainen substraatti sijoitetaan välin 10 päässä olevaan suhteeseen polttoaine-elementistä. Välin päässä oleva suhde on toivottavaa minimoimaan kosketusta polttoaine-elementin ja substraatin välillä, estäen tämän avulla aerosolinmuodostusmateriaalien suotautumisen polttoaineeseen samoinkuin rajoittamaan paperisubstraatin liekeh-15 timistä tai palamista. Erotus 24 voidaan muodostaa polttoaine-elementin syvennetyn ominaisuuden avulla eristys- ja pidätyselimissä, tai muodostamalla fyysinen tila (s.o. rako) polttoaine-elementin ja substraatin välille valmistuksen aikana.

20 . . Suukappale 30 on järjestetty aerosolin syöttämiseksi tupa- ; \ koitsijan suuhun. Tyypillisesti suukappaleella on yleisesti '· '·' putkimainen muoto, ja se sisältää tupakkamateriaaleja (esi- : merkiksi sylinterimäinen kootun tupakan annos) ja suoda- "·" 25 tinelementin.

• · • < • ·

Eräs sovelias polttoainekoostumus sisältää noin 60 - noin 99 m paino-% hiiltä; noin 1 - 20 paino-% soveliasta sideainetta; . noin 1 - 5 paino-% ammoniakkia vapauttavaa yhdistettä; ja • « 30 noin 2000 - 20.000 ppm natriumia (Na) mitattuna käyttäen • · · induktiivisesti kytkettyä plasma-atomiemissiospektroskopiaa '.· * (ICP-AES). Yhdisteet, jotka kykenevät vapauttamaan ammoniak- • · « kia polttoainekoostumuksen palamisolosuhteissa, sisältävät :.·. yhdisteet, kuten esimerkiksi urea, epäorgaaniset ja orgaani- ; 35 set suolat (esimerkiksi ammoniumkarbonaatti, ammoniumalgi-naatti, tai mono-, di- tai triammoniumfosfaatti); amino-sokerit (esimerkiksi prolinofruktoosi tai asparagiinifruk- • 97942 19 toosi); aminohapot, erityisesti alfa-aminohapot (esimerkiksi glutamiini, glysiini, asparagiini, proliini, alaniini, sys-tiini, asparagiinihappo, fenyylialaniini- tai glutamiinihap-po); di- tai tri-peptidit, kvaternääriset ammoniumyhdisteet, 5 ja vastaavat. Nämä polttoainekoostumukset on kuvattu yksityiskohtaisesti US-patentissa n:o 5,178,167, Riggs et ai., jonka selitys sisällytetään tähän viittauksella.

Viitaten kuvioon 4, kostea sekoitus voidaan suulakepuristaa 10 käyttämällä junttamäntäsuulakepuristinta 50, kuten esimerkiksi HET-120A yhtiöltä Hydramet American Inc. Suulakepuris-tettu seos 12 poistuu muotista yhtäjaksoisena suulakepuris-teena, jolla on haluttu poikkileikkausmuoto, ja se sijoitetaan ilmafoilikuljettimelle 52. Tämän jälkeen suulakepuriste 15 12 koskettaa rullaa 53, joka voi olla takometri, suulakepu- ristevirtauksen lineaarisen nopeuden mittaamiseksi, jota nopeutta voidaan käyttää säätämään päällystyselimen 60, kuten esimerkiksi modifioidun KDF-2, nopeutta. Normaalisti suulakepuriste muodostuu viive- tai hidastussilmukaksi 55 20 takometrirullan 53 ja joutokäyntirullan 54 välillä, tarkoi-, . tuksena mukauttaa vaihtelut nopeuksissa laitteen komponent- ; tien välillä, erityisesti suulakepuristin 50 ja KDF-2 60.

'· · Pidätysmateriaali 58 järjestetään ympäröimään suulakepuris- ; tetta materiaalikerroksella. Edullisesti pidätinkerros on '·"· 25 varustettu materiaalilla, joka auttaa muodostamaan sidoksen • polttoaine-elementtien ulkopinnan kanssa, ennen käärimistä f.*; näiden polttoaine-elementtien ympärille. Pidätinkerroksen ollessa lasikuitukerros, se sisältää esimerkiksi noin 3 - . noin 5 paino-% pektiiniä, sidos voidaan aikaansaada ruis- • · · 30 kuttamalla ainakin osa lasikui tumaton pinnasta vedellä, • · f riittävästi ennen polttoaine-elementin käärimistä, jotta • · · *.* * lasikuidussa oleva pektiini tulee aktivoiduksi polttoaine- • · · elementtiin sitomiseksi.

; 35 Edullinen ilmafoilikul jetin 52 on kanava, joka käsittää reikäpatteriston tilaan, joka syöttää matalapaineista ilmaa tukemaan suulakepuristetta sen poistuessa suulakepuristimes- 97942 20 ta, ja sen siirtäessä sitä upottamaan tai yhdistämään raina-materiaalin kanssa suulakepuristeen työntyessä KDF-2-konee-seen. Ilmafoilikuljetin voi olla katkaistu, esimerkiksi käyttämällä joutokäyntipyöriä, muodostamaan suulakepuristeen 5 silmukan 55 siten, että vaihtelut KDF-2-laitteen nopeudessa ja suulakepuristimen nopeudessa eivät katkaise suulakepuris-tetta.

Päällystysväline 60 on edullisesti kaupallisesti saatavissa 10 oleva suodattimenvalmistuskone, saatavissa kaupallisesti yhtiöltä Hauni, Hampuri, merkinnällä KDF-2. Päällystysväline sekä käärii pidätinkerroksella ympäröidyn polttoaine-elementin paperiseen päällykseen että leikkaa komposiittielimen ennalta määrättyyn pituuteen.

1 5

Eräs toinen edullinen suoritusmuoto laitteesta esillä olevan keksinnön mukaisten polttoainekomponenttien valmistamiseksi on esitetty kaaviollisesti kuviossa 5. Kuten esitetty, seos suulakepuristetaan haluttuun muotoon käyttäen yhdistelmäsuu-20 lakepuristinta, kuten esimerkiksi kaksoisruuviyhdistelmäsuu-, , lakepuristinta 80. Tämän tyyppinen sovelias suulakepuristin ; on Baker-Perkins MP-50-35 DE XLT-suulakepuristin; edullises- ’· · ti varustettuna ruuvilla, joka sisältää etumaisten ruuviseg- ; ·’ menttien, tyynysegmenttien ja syöttörullasegmenttien sarjan.

25

Il I

i Poistuessaan suulakepuristimesta suulakepuriste 12 koskettaa ;*Γ: takometripyörää 81, jonka lineaarinen kehänopeus on tarkasti mitattu sopivilla välineillä. Esimerkiksi takopyörän pyöri- , misnopeus voi olla mitattu valosensorilla (ei esitetty), ··» ......

30 joka on järjestetty kohdistumaan takopyorään 81 kiinnitetyn • · · • hammaspyörän hampaaseen. Signaalit nopeussensorilta siirre- • · · ...... tt ti *.* * taan ohjauslaitteen 82 avulla ohjaimelle, joka saataa paäl- • · · lystys- ja leikkauslaitteen 100 nopeutta.

,·. ; 35 Jätettyään takopyörän 81 suulakepuriste 12 putoaa viive- tai hidastussilmukkaan 83, mikä auttaa kompensoimaan tuotantono- - 97942 21 peuseroja suulakepuristimen sekä päällystys- ja leikkaus-laitteen välillä.

Suulakepuriste työntyy sitten ilmafoilikuljettimeen 84, 5 kuljetettavaksi asemaan 85, missä rainamateriaalin 90 pidä-tyskerros sijoitetaan polttoaine-elementin ympärille. Esimerkiksi polttoaine-elementti voidaan ympäröidä joustavalla matolla Owens-Corning C-lasikuituja. Tämän materiaalin ominaisuuksia koskevien yksityiskohtien osalta kts. sivut 48-52 10 tutkielmasta, jonka nimenä on Chemical and Biological Studies of New Cigarette Prototypes That Heat Instead of Burn Tobacco. R. J. Reynolds Tobacco Co. (1988).

Päällystys- ja leikkauskoneessa 100 lasikuitukerros ympäröi-15 dään puolestaan paperipäällisellä, edullisesti papereilla, jotka on kuvattu US-patentissa n:o 4,938,238, jonka selitys sisällytetään tähän viittauksella.

Komponentit voidaan valmistaa syöttämällä suulakepuristetta 20 ja materiaalirainaa esimerkiksi Hauni KDF-2-suodattimenval- , . mistuskoneeseen 60, joka on varustettu muodostuslaitteella, i * ; kuten kuvattu US-patentissa n:o 4,893,637. Komposiittielin / · päällystetään paperilla, joka on kuvattu US-patentissa n:o *’ .* 4,938,238, tai muulla savukepaperipäällisellä, päällystys- * : 25 laitteessa. Sen jälkeen, kun päällinen 18 (kuvio 2) on J V kääritty ja suljettu joustavan kerroksen 15 ympärille, kom- * · » ..

ti: posiitin halkaisija on kiinnitetty. Leikkauslaite on järjes tetty päällystyslaitteen poikki leikkaamaan päällystetty . komposiitti ennalta määrättyihin pituuksiin myöhempää käsit- • · · 30 telyä varten tupakointituotteiden valmistuksessa. Tyypilli- • · « • sesti pituudet ovat monikertoja koosta, jota halutaan käy- * * * ..

‘ tettavaksi kutakin tupakointituotetta varten. Esimerkiksi, « * « *...· mikäli 1 0 mm komponenttipituutta käytetään kutakin tupakoin- : tituotetta varten, päällystetyn komposiittielimen pituus voi ,·. ; 35 olla esimerkiksi 40 mm, antaen neljän polttoainekomponentin monikerran, mikä voidaan sitten leikata ja liittää vastaaviin substraatteihin, savukkeen etupään valmistamiseksi, 22 97942 mikä puolestaan voidaan liittää yksilöllisiin suukappaleisiin savukkeen muodostamiseksi.

Kuten kuviossa 5 on kuvattu, väline pidätinmateriaalin tai 5 maton sitomiseksi polttoaine-elementin pintaan sisältää sidoksen indusoivan materiaalin 91 lähteen, johdon 92 materiaalin kuljettamiseksi suulakepuristeen ympärille käärittävän, syötetyn maton läheisyyteen, ja pienihalkaisijäisen putken 93 sidoksen indusoivan materiaalin ruiskuttamiseksi 10 rainamateriaalin 90 pinnalle, ennen suulakepuristeen ympärille käärimistä. Sidoksen indusoivan materiaalin levit-tämisvälineiden sijainti riippuu käytettävästä sidoksen indusoivan materiaalin määrästä, ja mistä tahansa viivejak-sosta, joka tarvitaan sidoksen indusoimiseksi riittävästi 15 siten, että saavutetaan sidokset käytettävissä olevalla kosketuksella polttoaine-elementin ja ympäröivän materiaalin välillä.

Esimerkiksi lasikuitumaton tapauksessa, joka sisältää pek- 20 tiiniä, sidoksen indusoiva materiaali on sellainen, joka . , aktivoi pektiinin muodostamaan sidoksia. Edullinen sidosma- teriaali on vesi. Sidoksen indusoivan materiaalin levitysvä- • lineiden sijainti riippuu maton pektiinipitoisuudesta, jär- jestelmänopeudesta jne. siten, että lasikuitumatto kostute- • 25 taan aktivointimateriaalilla riittävästi ajallisesti edeltä- » ‘l käsin siten, että pektiini tai muu sidemateriaali aktivoituu iT: sinä aikana, kun se sijoitetaan polttoaine-elementin ympä- rille tai hieman sen jälkeen. Rainamateriaalin aktivoimiseen . .·, käytetyn veden määrä on hyvin pieni, suuruudeltaan noin 1 - ·« · ,·»·. 30 noin 3 % polttoainekomponentin painosta.

I t i * »t» V' Sidoksen indusoiva aine voidaan levittää suulakepuristeeseen l,,,; käyttäen syöttöputkea ja neulamaista elintä, virtausnopeuk- ; sien ollessa säädettynä painovoimasyötöllä ennalta määrätyl- t'·, ; 35 lä korkeustasolla olevasta syöttölähteestä, tai annostele- I I » maila, tai muulla sopivalla välineellä, joka on helposti alan suunnittelijan järjestettävissä.

23 97942

Vielä yksityiskohtaisempi kaaviokuva sopivasta laitteesta sidoksen indusoivan materiaalin levittämiseksi on esitetty kuviossa 6. Vesi tai muu sidoksen indusoiva materiaali 112 jaetaan lähteestä 110 ja ruiskutetaan pienihalkaisijäisen 5 putken 111 läpi levitys- tai jakorullalle 113. Jakorulla 113 koskettaa pidätinkerroksen pinnan osaa, joka koskettaa polttoaine-elementin pintaa lopullisessa polttoainekomponentis-sa. Kuten esitetty, rulla on sijoitettu koskettamaan pidä-tinkerrosta 90, kun sitä syötetään päällystysvälineen kaare-10 valla pinnalla 114, kuten kuvattu US-patentissa 4,893,637, yllä. Käytännössä sidoksen indusoivan materiaalin levitys-paikka määritetään suulakepuristeen nopeuden ja muiden tekijöiden avulla, kuten mainittu yllä, siten että riittävästi sidoksen indusoivaa materiaalia levitetään ympäröivään mate-15 riaaliin riittävän ajanjakson, jotta riittävä sidos voi tapahtua. Lasikuitumaton tapauksessa vesi saatetaan kosketukseen pidätinkerroksen kanssa riittäväksi ajanjaksoksi sallimaan pektiinin tai muun sidoksen muodostavan materiaalin aktivointi. Edullisesti jakorullan 113 pinta on pyället-20 ty avustamaan sidoksen indusoivan materiaalin jakamisessa.

Sidoksen muodostamiseksi suulakepuristeen ja joustavan ker- roksen välille joustava kerros, joka sisältää vedellä akti- '· ; voitavaa sidemateriaalia, kostutetaan edullisesti juuri : 25 ennen polttoaine-elementin ympärille sijoittamista. Edulli- ’·"· sesti vettä käytetään kostutusaineena tekemään liukoiseksi • · · : * ί tai muulla tavoin aktivoimaan materiaalikerroksen pinnalla olevat sidemateriaalit tarttumaan tai kiinnittymään suulake- puristeen pinnan kanssa veden haihtuessa. Muita sopivia . 30 liuottimia voidaan käyttää riippuen ympäröivän kerroksen • » · • * · koostumuksesta, sideaineen koostumuksesta ja suulakepuris- • · · teen koostumuksesta. Lisäsideainetta voidaan myös käyttää • · · • * * ·.* * liuottimessa tai kostutusaineessa, tai suulakepuristeen pinnalla edistämään edelleen tarttumista tai kiinnittymistä.

: .'. 35 Esimerkiksi pektiiniä tai NaCMC:tä voidaan liuottaa veteen ,·. : edistämään tai muodostamaan tartunta joustavan kerroksen ja suulakepuristeen välille.

24 97942

Keksinnön mukaisissa edullisissa polttoainekomponenteissa polttoaine-elementti on hiilipitoista materiaalia, joka käsittää vähintään 50 paino-% alkuainehiiltä. Polttoainekom-ponentti on yleisesti vähintään noin 10 mm pituudeltaan, 5 edullisesti vähintään noin 12 mm pituudeltaan. Polttoaine-elementin maksimipituus on edullisesti noin 20 mm, etusijalle asetetun pituuden ollessa noin 16 mm tai vähemmän. On edullista, että polttoaine-elementin huomattava pituus paljastetaan palamista varten, ja polttoaine-elementin huomat-10 tava osa järjestetään tupakointituotteeseen siten, että se ei pala, kun tupakointituotetta poltetaan. Tämä sallii sidoksen polttoaine-elementin huomattavan osan välillä pysyvän tupakointiprosessissa kehitetyn lämmön ulottumattomissa. Täten 16 mm pituisella polttoaine-elementillä 15 ensimmäiset 6 mm voivat olla paljastetut palamista varten, hapenestoelementin tai lämpönieluelementin ollessa sijoitettuna siten, että polttoaine-elementti normaalisti sammuu itsestään likimäärin 6 mm kohdalla. Sellaisen tupakointi-tuotteen tupakoinnin voidaan odottaa häiritsevän sidosta 20 polttoaine-elementin välillä hieman sammumiskohdan ylitse, esimerkiksi 8 mm asti polttoaine-elementin alkuperäisestä sytytyspäästä. Kuitenkin sidokset polttoaine-elementin ja ; *# ympäröivän materiaalin välillä pitävät, esimerkiksi etäi- '· '·' syyksillä 8 - 16 mm elementin syty tyspäästä, tarjoten täten i .* 25 huomattavan varmuuden polttoaine-elementin poisputoamista vastaan.

• · · • · · • · • · ΓΓ: Esillä olevan keksinnön mukainen polttoaine-elementti voi- daan suulakepuristaa suurella muotojen määrällä.

. 30 • ·

Mt „ .··.·. Käyttökelpoisina materiaaleina kokoonpuristuvaa joustavaa päällyskerrosta 15 varten esillä olevan keksinnön käytäntöön • · · ·.· * saattamisessa voi olla mikä tahansa materiaali, joka voidaan sijoittaa suulakepuristeen 12 ympärille muodostamaan poltto- : .·. 35 ainekomponentti 10, jolla on ulompi sylinterimäinen pinta, ^ ; joka edullisesti muodostaa hieman joustavuutta valmistusta « »

II

25 97942 varten ja käytön aikana. Joustava materiaali on edullisesti lämpöstabiilia tupakointituotteen käyttöolosuhteissa.

Esimerkit käyttökelpoisista materiaaleista sisältävät lasi-5 kuidut tai keraamiset kuidut, tupakan, elastomeerikoostumuk-set, kootut paperirainat ja vastaavat.

Kun tupakkaa tai tupakkapitoista paperia käytetään joustavan kerroksen muodostamiseksi, tupakka voi vapauttaa aerosolia, 10 esimerkiksi aromeja, kuten esimerkiksi, kun niitä käytetään aerosolinmuodostuskomponenttina esillä olevan keksinnön mukaisesti.

Edullisesti materiaalit, joita käytetään pidätinkerroksen 15 tekemiseen polttoainekomponenteissa, esillä olevan keksinnön mukaisesti, ovat myös eristysmateriaaleja.

Kuten tässä yhteydessä käytetty, termi "eristysmateriaali" soveltuu kaikkiin materiaaleihin, jotka toimivat pääasialli-20 sesti eristeinä. Edullisesti nämä materiaalit eivät pala huomattavasti käytön aikana, mutta ne voivat sulaa käytön . . aikana, kuten esimerkiksi lasikuitujen matalalämpötilaiset * ’. laadut. Sopivilla eristimillä on lämmönjohtavuusyksikkönä ’ / g-cal/(sec) (cm2) (°C./cm) vähemmän kuin 0,05, edullisesti ' ' 25 vähemmän kuin noin 0,02, edullisimmin vähemmän kuin noin ’ * 0,005. Kts. Hach1 s Chemical Dictionary. 34, 4. painos, 1969 • * · ♦ V ja Lange's Handbook of Chemistry, 10, 272-274 11. painos, • · · 197. Edulliset eristysmateriaalit muodostavat kerroksen 15 yleisesti vähintään noin 0,5 mm paksuudella, edullisemmin . 30 vähintään noin 1,0 mm paksuudella. Eristys- ja/tai pidätin- !*:*. materiaalin, mikä ympäröi polttoaine-elementin, komponentit • voivat vaihdella. Tama materiaali on edullisesti sellainen, • · · ' * · · *·* * millä ei ole taipumusta palaa tai materiaalia, mikä palaa, mutta ei hajoa. Esimerkit sopivista materiaaleista sisältä-: 35 vät lasikuidut ja muut materiaalit, jotka ovat tyyppiä, ·. : jotka on kuvattu US-patentissa n:o 5,105,838, White et ai.;

Eurooppa-patenttijulkaisussa n:o 336,690; ja tieteellisen 26 97942 tutkielman nimeltä Chemical and Biological Studies of New Cigarette Prototypes That Heat Instead of Burn Tobacco, R.

J. Reynolds Tobacco Co. (1988) sivuilla 48-52.

5 Polttoainekomponentti 10 on edullisesti päällystetty yhdellä tai useammalla kerroksella savukepaperia 18. Edullisten papereiden ei tule avoimesti liekehtiä polttoaine-elementin palamisen aikana. Lisäksi paperilla tulee edullisesti olla säädettävät kytemisominaisuudet ja niiden tulee muodostaa 10 harmaata savukkeen kaltaista tuhkaa.

Esillä oleva keksintö on kuvattu yksityiskohtaisesti sisältäen sen edulliset suoritusmuodot. Kuitenkin on ymmärrettävä, että alan ammatti-ihmiset, tarkasteltuaan esillä olevaa 15 selitystä, voivat tehdä modifikaatioita ja/tai parannuksia seuraavissa vaatimuksissa esitettyyn keksintöön.

• · · • · · • * • « • · · i : : * · * • * 1 • · * • · · t : : ··« • · » • · · i : t ·.:

Claims (4)

27 97942

1. Menetelmä tupakointituotteeseen tarkoitetun polttoaine-komponentin (18) jatkuvatoimiseksi valmistamiseksi suulake- 5 puristamalla jatkuvatoimisesti koostumusta, joka käsittää hiilipitoisen materiaalin (12), jotta muodostetaan suula-kepuriste, jolla on ennalta määrätty muoto, ja jatkuvatoimisesti suulakepuristetun koostumuksen jatkuvatoiminen ympäröiminen (85, 90) komposiittielimen muodostamiseksi, t u n -10 n e t t u siitä, että suulakepuriste (12) ympäröidään kokoonpuristuvalla, joustavalla materiaalikerroksella (15), että sellainen joustava kerros ja/tai suulakepuriste kostutetaan (91, 92) ennen ympäröimisvaihetta, joustava kerros sidotaan suulakepuristeeseen ja tuloksena oleva komposiit-15 tielin leikataan (100) ennalta määrättyihin pituuksiin.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että siihen lisäksi kuuluu komposiittielimen päällystäminen (85, 90) komposiittielimen ulkohalkaisijän 20 määrittämiseksi ennen leikkausvaihetta.

3. Laite polttoainekomponentin valmistamiseksi tupakointi- ; tuotetta varten, johon laitteeseen kuuluu suulakepuristin '· (80) suulakepuristeen muodostamiseksi, välineet (85) suula- : .- 25 kepuristeen ympärÖimiseksi, tunnettu päällystysväli- neistä suulakepuristeen ympärÖimiseksi kokoonpuristuvalla, j joustavalla kerroksella, välineistä (91, 92; 110-113) kostu- i : : tusaineen levittämiseksi joustavaan kerrokseen ja/tai suula kepuristeeseen, välineistä (81) suulakepuristeen lineaarisen 4 30 nopeuden mittaamiseksi, ja välineistä (82) kompensoimaan IM ·;·. suulakepuristimesta lähtevän suulakepuristeen nopeuden ja I · päällystysvälineiden nopeuden välillä. « » · • · · • · ·

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laite, tunnettu : .·. 35 siitä, että kompensointivälineisiin kuuluu välineet (81) ·. : mittaamaan suulakepuristeen lineaarinen nopeus, ja välineet 97942 (82) muuttamaan päällystyksen nopeutta vastauksena suulake-puristeen mitatulle nopeudelle. • · · • · Γ:: < · · V · 97942