FI98699C - Komposiittipolttoaine-elementti tupakointituotteita varten - Google Patents

Description

98699

Komposiittipolttoaine-elementti tupakointi-tuotteita varten. - Kompositbränsleelement för rökningsartiklar.

Esillä oleva keksintö kohdistuu parannuksiin tupakointituot-5 teissä, erityisesti tupakkaa käyttävissä tupakointituotteis-sa. Savukkeet, sikarit ja piiput ovat suosittuja tupakointi-tuotteita, jotka käyttävät tupakkaa eri muodoissa. Monia tuotteita on ehdotettu parannuksena tai vaihtoehtona erilaisille suositelluille tupakointituotteille. Esimerkiksi useat 10 viitejulkaisut ovat ehdottaneet tuotteita, jotka kehittävät maustettua höyryä ja/tai näkyvää aerosolia. Useimmat sellaisista tuotteista ovat käyttäneet hyväksi palavaa polttoaine-lähdettä muodostamaan aerosolia ja/tai kuumentamaan aeroso-linmuodostusmateriaalia. Kts. esimerkiksi US-patentissa n:o 15 4,714,082, Banerjee et ai., esitettyä tekniikan tasoa.

Esillä oleva keksintö kohdistuu tupakointituotteisiin, kuten esimerkiksi savukkeet, ja erityisesti niihin tupakointituotteisiin, joissa on lyhyt polttoaine-elementti ja fyysisesti 20 erillinen aerosolinmuodostusväline. Tämän tyyppiset tupa-kointituotteet, samoin kuin niissä käyttökelpoiset ja/tai niiden valmistukseen tarkoitetut materiaalit, menetelmät ja/tai laitteet on kuvattu seuraavissa US-patenteissa n:ot 4,708,151, Shelar; 4,714,082, Banerjee et ai.; 4,732,168, 25 Resce; 4,756,318, Clearman et ai.; 4,782,644, Haarer et ai.; φ·/. 4,793,365; Sensabaugh et ai.; 4,802,568, Haarer et ai.; *. 4,827,950, Banerjee et ai.; 4,870,748, Hensgen et ai.; *;·*. 4,881,556, Clearman et ai.; 4,893,637, Hancock et ai.; 4,893,639, White; 4,903,714, Barnes et ai.; 4,917,128, 30 Clearman et ai.; 4,928,714, Shannon; 4,938,238, Hancock et • · • *·· ai., 4,989,619, Clearman et ai.; 5,027,837, Clearman et ai.; : '· · 5,038,802, White et ai.; 5,042,509, Banerjee et ai.; 5,052,413, Baker et ai.; 5,060,666, Clearman et ai.; .... 5,065,776, Lawson et ai.; 5,067,499, Banerjee et ai.; ; 35 5,076,292, Sensabaugh et ai.; 5,076,297, Farrier et ai.; • '·· 5,088,507, Baker et ai.; 5,099,861 , Clearman et ai.; · _,'· 5,101,839, Jakob et ai.; 5,105,831 , Banerjee et ai. ja 98699 2 5,105,837, Barnes et ai., samoin kuin monografiassa nimeltään Chemical and Biological Studies of New Cigarette Prototypes That Heat Instead of Burn Tobacco, R.J. Reynolds Tobacco Company, 1988 (jäljempänä "RJR-monografia"). Nämä 5 tupakointituotteet kykenevät tarjoamaan tupakoitsijalle tupakoinnin mielihyvät (esimerkiksi tupakoinnin maku, tuntu, tyydytys ja vastaava). Sellaiset tupakointituotteet tarjoavat tyypillisesti matalan näkyvän sivuvirtaussavun saannon samoin kuin matalat FTC-tervan saannot, kun niitä tupakoi-10 daan.

Edellä mainituissa patenteissa ja/tai julkaisuissa kuvatut tupakointituotteet käyttävät yleisesti hyväksi palavaa polttoaine-elementtiä lämmön kehittämiseksi ja aerosolinmuodos-15 tusvälinettä, joka on sijoitettu fyysisesti erilleen polttoaine-elementistä ja tyypillisesti lämmönvaihtosuhteeseen polttoaine-elementin kanssa. Monet näistä aerosolinmuodos-tusvälineistä käyttävät hyväksi substraattia tai kantoainet-ta yhtä tai useampaa aerosolinmuodostusmateriaalia varten, 20 esimerkiksi polyhydriset alkoholit, kuten esimerkiksi glyse-riini. Aerosolinmuodostusmateriaalit haihdutetaan palavasta polttoaine-elementistä tulevan lämmön avulla ja jäähtyessään ne muodostavat aerosolia. Normaalisti sellaisten tupakointi-tuotteiden polttoaine-elementit ovat ympäröidyt eristävällä 25 vaipalla.

• « • · · • ·

Edellä kuvatuissa tupakointituotteissa käytetyt polttoaine-elementit palavat muodostamaan palamistuotteita, kuten esi- • · * '·’ * merkiksi hiilidioksidia, hiilimonoksidia, vettä ja muiden 30 komponenttien jäännösmääriä. Yksi tunnettu menetelmä poltto- • · : *·· aine-elementin palamisessa muodostetun hiilimonoksidin mää- • · · : rän vähentämiseksi on vähentää tämän polttoaine-elementin palamislämpötilaa. Palamislämpötilan vähentäminen vähentää kehitettyjä kaloreita, vähentäen tämän avulla lämpöä, joka 35 täytyy johtaa pois tupakoinnin aikana. Tämä avustaa tupakointi tuotteen ylikuumenemisen estämisessä.

3 98 699

Julkaisussa EP O 277 519, US 5,060,667, EP 405 190 ja US 5,040,551 on esitetty tekniikan tason polttoaineita, jotka eivät muodosta komposiittirakennetta kuten esillä olevan hakemuksen kohde.

5

Esillä oleva keksintö on kohdistettu parannuksiin hiilipi-toisissa polttoaine-elementeissä, joissa sellaiset polttoaine-elementit käsittävät komposiittirakenteen, jonka osa käsittää poltettavan tai palavan hiilipitoisen materiaalin, 10 ja jonka osa käsittää vähintään yhden tukielimen, joka joko ei pala, tai joka palaa paljon hitaammin kuin palava osa (s.o. ei-palava osa), pysyen tämän avulla ehyenä tupakoinnin aikana ja avustaen polttoaine-elementin pitämisessä savuke-rakenteen sisässä tupakoinnin aikana.

15

Esillä olevan keksinnön etusijalle asetetuissa polttoaine-elementeissä komposiittipolttoaine-elementti käsittää vähintään kaksi erilaista materiaalia, joista kukin on edullisesti rajakkain toisen suhteen polttoaine—elementin koko pituu-20 della. Ensiksi ja ensisijaisesti hiilipitoinen materiaali, joka palaa, ja toiseksi materiaali, joka ei pala, tai palaa hyvin vähän tai hyvin hitaasti, erityisesti verrattuna palavaan materiaalin ja joka muodostaa tukirakenteen, kun polttoaine-elementin loppuosa kulutetaan muutoin tupakoinnin 25 aikana. Esillä olevan keksinnön mukaisessa polttoaine-ele- . mentissä olevaa materiaalia, joka ei pala täydellisesti • · .

’ tupakointituotteen elinaikana, kutsutaan tämän jälkeen "ei- • « · ·*** palavaksi materiaaliksi".

• · * • · · 30 Keksinnön kohteena olevalle, patenttivaatimuksen 1 johdanto- • · • *·· osan mukaiselle komposiittipolttoaine-elementille on tun- • · * · nusomaista patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa esitetyt asiat.

35 Tässä käyttökelpoinen palava hiilipitoinen materiaali voi olla mikä tahansa hiilipitoinen koostumus, joka kykenee jatkuvaan palamiseen kytemisen aikana. Yllä kuvatut patentit 4 98699 kuvaavat useita palavia hiilipitoisia koostumuksia, joita voidaan käyttää tässä. Kuten niissä on kuvattu, nämä koostumukset voivat sisältää valinnaisia täyteaineita, jatkeainei-ta, lisäaineita (esimerkiksi tupakka) ja sideaineita, mikäli 5 halutaan.

Polttoaine-elementtiin sisällytetyllä ei-palavalla materiaalilla on edullisesti hyvä lämmönvaihto-ominaisuus ja lämmön-johto-ominaisuus, vaikkakin muita ei-palavia materiaaleja, 10 jotka eivät osoita sellaisia hyviä lämmönvaihto- tai lämmön-johtavuusominaisuuksia, voidaan myös käyttää tässä. Täten etusijalle asetetut ei-palavat materiaalit sisältävät suula-kepuristettua grafiittia tai muita ei-palavia hiilipitoisia koostumuksia, metallinauhoja, foileja tai vastaavia. Esimer-15 kinomaiset ei-palavat materiaalit, joilla on huono lämmönvaihto-ominaisuus ja/tai johtavuus, sisältävät epäorgaaniset yhdisteet, kuten esimerkiksi kalsiumkarbonaatti, keramiikat ja vastaavat. Erityisen edulliset ei-palavat materiaalit sisältävät ei-palavat hiilet, kuten esimerkiksi suulakepu-20 ristettu grafiitti, grafiittifoilit ja metallinauhat, kuten esimerkiksi ruostumaton teräs, alumiini ja kupari. Tällä hetkellä kaikkein eniten etusijalle asetettuja ei-palavia materiaaleja ovat ei-palavat hiilet, kuten esimerkiksi grafiitti, mikä voidaan helposti muodostaa integraalisena 25 rakenteena palavan hiilipitoisen materiaalin kanssa.

• · • · · • ·

Esillä olevan keksinnön useimmissa suoritusmuodoissa palavat li 98699 5 elementtiin, jakaen poltettavan materiaalin tasa-arvoisesti kahteen osaan. Mikäli halutaan useampaa kuin yhtä ei-palavan materiaalin jaksoa, voidaan käyttää polttoaine-elementissä, esimerkiksi järjestämällä kaksi tai useampia ei-palavan 5 materiaalin jaksoa. Kun polttoaine-elementin hiilipitoinen komponentti palaa, ei-palava osa ei pala, ylläpitäen tämän avulla rakenteensa.

Esillä olevan keksinnön mukaiset polttoaine-elementit tarjo-10 avat kaksi pääetua: palavan polttoaine-elementin pitämisen savukkeen sisäpuolella koko tupakoinnin ajan, ja vähentyneen hiilimonoksidin muodostuksen. Esillä olevan keksinnön mukaisesti polttoaine-elementin ei-palavan osan rakenne pysyy kosketuksessa eristävän materiaalin kanssa tupakoinnin aika-15 na. Tämän tuloksena palava hiilipitoinen komponentti pidetään eristysmateriaalin sisäpuolella palamisjakson aikana.

Hiilimonoksidin vähentäminen voidaan saavuttaa vähintään kahdella tavalla. Edullisesti ei-palava osa johtaa jonkin 20 verran lämpöä pois esillä olevan keksinnön mukaisten polttoaine-elementin palavasta osasta siten, että ne pyrkivät palamaan alemmassa keskimääräisessä lämpötilassa kuin aiemmin tunnetut hiilipitoiset polttoaine-elementit. Palavien polttoaine-elementtien alennettu lämpötila tarjoaa vähennyksen 25 hiilimonoksidin tuotoksessa. Esillä olevan keksinnön mukais-ten polttoaine-elementtien palaessa viileämmissä lämpöti-' ‘ loissa kuin aiemmin tunnetut polttoaine-elementit, ne eivät t * · ··♦· lopu kytemisen aikana, ja ne tarjoavat yhä riittävän lämpö- * * * ’·' * energian aerosolin muodostamiseksi niiden savukkeiden, joi- 30 hin niitä käytetään, 10-15 imaisun mittaisena elinaikana.

• · • · • »« : : : Lisäksi se, että puuttuu tarve ylläpitää palavan polttoai neen palamaton tulppaosa, jotta polttoaine-elementti pidettäisiin savukkeissa, merkitsee sitä, että polttoaine-elemen-35 tit voidaan nyt suunnitella siten, että ainoastaan se palavan materiaalin määrä, joka on tarpeen muodostamaan haluttu aerosolin tuprahdusten lukumäärä, on tarpeen sisällyttää 98699 6 polttoaine-elementtiin. Täten polttoainekoostumus voidaan formuloida muodostamaan ainoastaan savukkeen käyttämiseen tarvittava energiamäärä. Mitään ylimääräistä palavaa materiaalia ei tarvita polttoaine-elementin pitämiseksi tupakoin-5 tituotteen sisäpuolella. Täten polttoaine-elementin kokoa ja massaa voidaan pienentää ja mitä pienempi poltetun hiilipi-toisen materiaalin määrä on, sitä vähemmän hiilimonoksidia kehittyy.

1 0 Polttoaine-elementti voidaan muodostaa ei-palavan materiaalin ja palavan materiaalin koekstruusiolla. Palava hiilipi-toinen komponentti voidaan suulakepuristaa ei-palavan materiaalin pinnalle, edullisesti sen kummallekin sivulle, tai ei-palava materiaali voidaan suulakepuristaa palavan hiili-15 pitoisen materiaalin vähintään yhdelle sivulle, edullisesti kummallekin sivulle.

Vaihtoehtoisesti ei-palava komponentti voi olla kaistaleen tai nauhan muodossa, joka kuljetetaan suulakepuristimen läpi 20 ja hiilipitoinen materiaali suulakepuristetaan ei-palavan materiaalin päälle. Mikäli käytetään nauhaa, nauhan läpi voi olla järjestetty aukkoja siten, että kun palava hiilipitoinen materiaali suulakepuristetaan, se voi virrata aukkojen läpi muodostamaan integraalisen linkin nauhan vastakkaisilla 25 puolilla olevien hiilipitoisten jaksojen välille. Mikäli nauha on poikkeuksellisen hyvin johtavaa materiaalia, kuten • · *. esimerkiksi grafiitti tai metallifoili, aukot auttavat • · · ' • ......

vähentämään lämmönvaihtoaluetta hiilipitoisen materiaalin ja « « « *** ' ei-palavan materiaalin välillä siten, että lämmönsiirto ei- 30 palavaan materiaaliin on riittämätön aikaansaamaan polttoai- • · : '·* ne-elementin palavan osan sammumisen, erityisesti kytemis- • « * ί.: : jaksojen aikana.

Käyttämällä ei-palavaa komponenttia kosketuksessa eristysma-35 teriaalin kanssa polttoaine-elementti pidetään savukeraken-teen sisässä ilman polttoaineen palamatonta osaa, mikä aiemmin pysytettiin eristysmateriaalin avulla. Tämä sallii 98699 7 polttoaine-elementin koon pienentämisen siten, että ainoastaan tarkoituksenmukainen määrä palavaa hiilipitoista materiaalia on tarpeen käyttää halutun aerosolimäärän kehittämiseksi. Vähennys poltetun hiilen määrässä vähentää myös polt-5 toaine-elementin avulla kehitetyn lämmön määrää, mikä myös vähentää palamisen aikana muodostetun hiilimonoksidin määrää .

Polttoaine-elementin ei-palava komponentti voidaan sisällyt-10 tää palavaan polttoaine-elementtiin millä tahansa alan ammattilaiselle käytettävissä olevalla keinolla. Eräs edullinen sisäänasennusreitti on pituussuuntainen ei-palavan tai olennaisesti ei-palavan hiilipitoisen massan, esimerkiksi hiilen tai grafiitin, koekstruusio palavan hiilipitoisen 15 polttoainekoostumuksen kanssa. Pituussuuntainen koekstruusio sallii monitahoisten polttoaine-elementtirakenteiden muodostuksen, joista kullakin on toivottavat syttymis- ja/tai palamisominaisuudet. Erityisen edullisissa suoritusmuodoissa vähintään osa koekstruusiolla tuotetusta ei-palavasta mate-20 riaalista ulottuu polttoaine-elementin kehän yli, sallien tämän avulla paljastetun materiaalin lukittuvan mihin tahansa eristysvaippaan tai muuhun päälliseen, jota käytetään polttoaine-elementin kehän ympärillä.

25 Eräs toinen edullinen reitti ei-palavan lämmönvaihtomateri-aalin sisällyttämiseksi suulakepuristettuun polttoaine-ele- • · ! menttiin on ns. "nauhaveto"-menetelmä. Tässä menetelmässä, • ♦ · ' **** kun polttoainekoostumusta suulakepuristetaan, suulakepuriste J · » ·* ' vetää ei-palavaa materiaalia olevaa nauhaa mukanaan. Suula- 30 kepuriste tulee liitetyksi ei-palavaan nauhaan sitoutumalla • « : '·* siihen kuivausprosessin aikana. Erityisen edullisissa suori- • ? · '·/· · tusmuodoissa vähintään osa nauhasta ulottuu polttoaine- elementin kehän yli, sallien tämän avulla paljastetun nauha-osan (osien) lukittuvan mihin tahansa eristysvaippaan tai 35 muuhun päälliseen, jota käytetään polttoaine-elementin kehän ympärillä.

98699 8 Tässä käytettynä termi "hiilipitoinen" tarkoittaa sen sisältävän pääasiallisesti hiiltä.

Kaikki prosenttiosuudet, jotka on annettu tässä, ovat paino-5 prosentteja, ja kaikki tässä annetut painoprosentit perustuvat lopullisiin koostumispainoihin, ellei muutoin ole huomautettu .

Kuvio 1 esittää leikkauskuvantona esillä olevan keksinnön 10 mukaisesti valmistetun polttoaine-elementin sisäl tävän savukkeen yhden suoritusmuodon.

Kuvio 1A on kuviossa 1 esitetyn savukkeen päätykuvanto.

15 Kuviot 2-4 esittävät kolmen edullisen tämän keksinnön mukaisesti valmistetun polttoaine-elementtirakenteen päätykuvantoja, esittäen joitakin tämän keksinnön opetuksien mukaisia käytettävissä olevia kuvioita.

20

Kuviot 5-7 esittävät joitakin erilaisia fyysisiä muotoja, jotka ovat tässä käyttökelpoisia nauhamaista ei-palavaa pidätinelintä varten polttoaine-elementissä .

25 ·,·. Kuvio 8 esittää yhden edullisen menetelmän esillä olevan i * 1 polttoaine-elementtien valmistamiseksi, "nauhanve- * i ♦ • ....

*\\\ to"-menetelmaa.

9 * * 7 i » f 30 Kuvio 9 esittää erään toisen edullisen menetelmän esillä • f • olevan keksinnön mukaisten polttoaine-elementtien e · * · valmistamiseksi, erityisesti pituussuuntaisen koekstruusioprosessin.

98699 9

Kuvio 9A on kaaviollinen poikkileikkauspiirustus havainnollistaen leikkausta kuvion 9 laitteen läpi pitkin viivaa 9A, 9A'.

5 Kuvio 10 esittää esillä olevan keksinnön mukaisen polttoaine-elementin erään toisen edullisen rakenteen poikkileikkausta .

Kuvio 11 esittää, osittain leikkauksena, suulakepuristus-10 muotin rakennetta, tarkoitettuna käytettäväksi kuviossa 10 esitetyn polttoaine-elementin valmistamiseksi koekstruusioprosessissa.

Kuten kuvattu yllä, esillä oleva keksintö on erityisesti 15 kohdistettu parannuksiin hiilipitoisissa polttoaine-elementeissä, jotka ovat käyttökelpoisia tupakointituotteissa.

Kuviot 1 ja 1A esittävät edullista suoritusmuotoa savukkeesta, joka käyttää hyväksi esillä olevan keksinnön mukaista polttoaine-elementtiä.

20

Kuten esitetty kuviossa 1 ja yksityiskohtaisemmin kuviossa 1A, polttoaine-elementti 10 käsittää kaksi erillistä osaa, palavan hiilipitoisen materiaalin 9, joka sisältää useita kehäuria 11, kulkien pitkin sen pituussuuntaista akselia, ja 25 ei-palavan lämpöä vaihtavan materiaalin 7, joka kulkee : ·.. pituussuuntaisesti päästä päähän, ja ulottuu hieman poltto- aine-elementin 10 palavien segmenttien 9 kehän yli. Kuten • · · esitetty, polttoaine-elementin 7 ei-palava komponentti voi • · myös sisältää yhden tai useamman kehäuran 8, mikäli halu- *!*.! 30 taan.

• · « « <

Eristävä vaippa ympäröi polttoaine-elementin kehää ja kuva- • · tussa suoritusmuodossa se käsittää lasikuitujen ja tupakka-paperin vuorottelevat kerrokset, järjestettynä samankeskisi-35 nä renkaina kulkien ulospäin polttoaine-elementistä seuraa-vassa järjestyksessä; (a) lasikuitumatto 12; (b) tupakkapa- 10 98699 peri 15; ja (c) lasikuitumatto 17; ja ulompi paperipäällys 13. Kuten kuvattu, ei-palava lämpöä vaihtava materiaali 7 ulottuu eristävään vaippaan, muodostaen tämän avulla pysyvät elimet polttoaine-elementin pysyttämiseksi vaipassa. Ulompi 5 paperipäällinen 13 voi käsittää yhden kerroksen tai se voi olla valmistettu useista erillisistä kerroksista, joilla kullakin on erilaiset huokoisuus- ja tuhkan stabiliteet-tiominaisuudet.

10 Eristetyn polttoaine-elementin 10 taakse sijoitettuna ja siitä hieman erilleen sijoitettuna on aerosolinmuodostusvä-line, joka sisältää substraatin 14. Tässä suoritusmuodossa substraatti on edullisesti lämpöstabilisoitua paperia, joka on käsitelty yhdellä tai useammalla hydratoidulla suolalla 15 ja joka lisäksi sisältää yhden tai useamman aerosolinmuodos-tusmateriaalin ja/tai makuaineen. Substraatti 14 on päällystetty paperipäällyksellä 24, joka on edullisesti käsitelty (esimerkiksi pinnoitettu) estämään aerosolinmuodostusmateri-aalien kulkeutuminen.

20

Substraatin 14 pituussuuntaisesti takana ja edullisesti siitä hieman erilleen sijoitettuna on tupakkapaperisegmentti 28. Tämä tupakkapaperi muodostaa yleisesti tupakkamakuaineet aerosoliin, joka poistuu aerosolinmuodostusvälineestä.

25 Tupakkasegmentit 28 voidaan jättää pois haluttaessa ja se : ·.. voidaan korvata tyhjällä tilalla. Paperipäällinen 25 yhdis- tää aerosolinmuodostusvälineen tupakkapaperisegmentin kans- • · « sa. Tämä päällinen voidaan myös käsitellä estämään aeroso- • · 4j. linmuodostusmateriaalien kulkeutuminen.

30 • Ei-palava tai foilitaustainen (esimerkiksi alumiini tai muu metalli) paperipäällinen 29 ympäröi eristettyä polttoaine-elementtiä, kohdassa noin 2 - 8 mm savukkeen sytytyspäästä, ja yhdistää sen yhdistetyn substraatti/tupakkapaperisegmen- 35 tin kanssa muodostamaan etupään kokoonpanon. Päällinen 29 on edullisesti ei-kastuvaa materiaalia, mikä estää substraatilla 14 olevien aerosolinmuodostusmateriaalien siirtymisen li 98699 1 1 polttoaine-elementtiin 10, eristysvaippaan, ja/tai tahraamasta etupään kokoonpanon muita komponentteja. Tämä päällinen myös minimoi tai estää kehäilman (s.o. säteittäisen ilman) virtaamasta polttoaine-elementin siihen osaan, joka 5 on sijoitettu pituussuuntaisesti päällisen etureunan taakse, aikaansaaden tämän avulla hapen riiston ja estäen liiallisen palamisen.

Savukkeen suunpuoleiseen päähän sijoitettuna on kaksiosainen 10 suukappale, joka käsittää (i) tupakkatangon tai -rullan 20, kuten esimerkiksi tupakkaleiketäyteaineen 2 ja (ii) matala-tehoisen suodatinelementin 22. Tippipaperia 31 käytetään liittämään suukappale etupään kokoonpanoon.

15 Eräässä toisessa edullisessa suoritusmuodossa vaipallinen polttoaine-elementti on lyhennetty siten, että ainoastaan tarvittava määrä palavaa hiilipitoista materiaalia on järjestetty ennalta määrättyjen imaisujen (puffs) määrän kehittämiseksi. Sellaisessa suoritusmuodossa ulkopäällinen 29 20 ulottuu edullisesti vaipallisen polttoaine-elementin etupäähän. Päällinen 29 on täten toteutettu tarkoituksenmukaisella huokoisuudella sallimaan hiilipitoisen polttoaineen saavuttavan kaiken hiilipitoisen materiaalin palamiseen tarvittavan ilman samalla, kun sillä on riittävä koossapysyvyys 25 palamisen jälkeen pysyäkseen ehyenä, vaipallisen polttoaine-•*·· elementin pitämiseksi savukkeessa. Sellaiset paperit on kuvattu US-patentissa n:o 4,938,238.

* « · • · • · « • · • · .·· Kuviot 2-4 kuvaavat erilaisia polttoaine-elementin etupään • · · · 30 kokoonpanoja, joissa ei-palava pidätinmateriaali on esitetty viitenumerolla 7. Valinnaiset kehäurat ei-palavassa materi-aalissa on merkitty viitenumerolla 8. Kuten kuviossa 1A, polttoaine-elementin palavat osat ovat yksilöidyt viitenumerolla 9, ja niissä esitetyt valinnaiset kehäurat tai kanavat 35 ovat merkityt viitenumerolla 11.

98699 12

Kuviot 5-7 esittävät joitakin erilaisia fyysisiä muotoja, jotka ovat tässä käyttökelpoisia nauhamaista ei-palavaa pidätinelintä varten polttoaine-elementissä. Kuviossa 5 ei-palavalla nauhamateriaalilla on aaltoileva (tai lainehtiva) 5 ääriviiva. Kuviossa 6 nauha on varustettu sahahammasäärivii-valla. Kuviossa 7 on kuvattu litteä, suora nauha. Kussakin kuvioista 5 - 7 on esitetty valinnaiset reiät 5. Nämä reiät on järjestetty sallimaan palavan hiilipitoisen polttoaine-elementin kulkeminen niiden läpi suulakepuristusprosessin 10 aikana, jossa prosessissa polttoaine-elementti muodostetaan, lukiten tämän avulla ei-palavan nauhamateriaalin polttoaine-elementin palavaan osaan.

Tässä käytettynä polttoaine-elementtien tulee täyttää kolme 15 kriteeriä: (1) niiden tulee olla helposti sytytettäviä, (2) niiden tulee syöttää tarpeeksi lämpöä aerosolin muodostamiseksi noin 5-15, edullisesti noin 8-12 imaisua varten; ja (3) niiden ei tule antaa sivumakua tai epämiellyttäviä aromeja savukkeeseen. Esillä olevan keksinnön mukaisten 20 polttoaine-elementtien palava osa käsittää tyypillisesti hiiltä ja sideainetta, tai hiiltä, tupakkaa ja sideainetta, mutta muita palavia hiilipitoisia koostumuksia voidaan käyttää.

25 Esillä olevan keksinnön mukaiset edulliset polttoaine-ele- : ·.. mentit on suunniteltu tarjoamaan ainoastaan halutun aeroso- limäärän kehittämiseen tarvittavan lämmön. Edullisesti siinä • « « ei ole mitään polttoaineen tuhlausta tai polttoaineen palani, misen aikana kehitetyn lämmön tuhlausta. Lisäksi siinä ei *ΙΓ. 30 ole mitään liiallista polttoainetta, jota voitaisiin käyttää • · · * savukkeen substraatin tai muiden komponenttien ylikuumenta-miseen. Esillä olevan keksinnön mukaiset polttoaine-elemen- • · • " tit tarjoavat täten ideaalisen energialähteen niitä savuk keita varten, joihin niitä käytetään. Esillä olevan keksin-35 non mukaisissa savukkeissa polttoaine-elementti on suunni-··. teltu kehittämään aerosolin kehittämiseen tarvittavat kalo- 98699 13 rit, minimaalisella lämmönhäviöllä muihin komponentteihin tai ilmakehään.

Ei-palavan pidätinelimen sisällyttäminen polttoaine-element-5 tiin tarjoaa välineet palamiseen tarvittavan hiilen määrän vähentämiseksi. Tämä on erityisen edullista sikäli, että ainoastaan tarvitsee käyttää se määrä palavaa polttoainetta, joka on tarpeen muodostamaan aerosoli halutulle imaisujen lukumäärälle. Eräs toinen etu siitä, että käytetään ainoas-10 taan se määrä palavaa hiiltä, joka on tarpeen halutun aero-solimäärän muodostamiseksi, on, että palavan hiilen määrän vähentyessä, palamisen aikana kehitetty hiilimonoksidi vähenee myös.

15 Seuraava taulukko esittää suotuisan vähenemisen hiilimonoksidin tasoissa, määritettynä esillä olevan keksinnön mukaisia polttoaine-elementtejä varten verrattuna aiemmin käytettyyn polttoaine-elementin rakenteeseen.

20 TAULUKKO

DATA REFERENSSI- KUVION 2 KUVION 3 KUVION 10

_POLTTOAINE POLTTOAINE POLTTOAINE POLTTOAINE

Poltettu 25 hiili (mg) 85 88 58 78 C02 (mg) 87 82 63 68 CO (mg) 22 16 12 17 • ·

Kalorit 207 190 146 160 • · CO/kal. 0,105 0,082 0,080 0,105 30 Kalorit •**\ substraattiin 27,4 21,8 23,2 j·. Taulukossa "referenssipolttoaine" on olennaisesti se poltto aine-elementti, joka on kuvattu tässä viitauksella esimerk-35 kiin 1. "Kuvion 2 polttoaine" polttoaine on kuvattu tässä esimerkissä 2. "Kuvion 3 polttoaine" polttoaine on kuvattu tässä esimerkissä 3. "Kuvion 10 polttoaine" polttoaine on kuvattu tässä esimerkissä 4. Taulukkoon kuvattu data saavu- 98699 14 tettiin konetupakointiolosuhteissa, joissa oli 50 cm3 imai-sutilavuus 2 sekunnin kestoajalla, erotettuna 28 sekunnin kytemisajalla (tämän jälkeen 50/30 tupakointiolosuhteet), kokonaisuudessaan 20 imaisua varten.

5

Etusijalle asetettujen polttoaine-elementtien palavan hiili-pitoisen osan tiheys on yleisesti suurempi kuin noin 0,5 g/cm3, edullisesti suurempi kuin noin 0,7 g/cm3 ja kaikkein edullisimmin suurempi kuin noin 1 g/cm3, mutta tyypillisesti 10 se ei ylitä 2 g/cm3.

Kun koekstruusiolla valmistettua osaa käytetään polttoaine-elementin ei-palavana lämmönvaihto-osana, kaikkein tärkein tekijä on tyypillisesti käytetyn materiaalin paksuus, samoin 15 kuin sen kyky johtaa lämpöä. Koekstruusiolla valmistetut ei-palavat segmentit, joilla on noin 0,02 - noin 0,04 tuuman (0,51 - 1,02 mm) paksuus, ovat osoittautuneet hyvin tehokkaiksi lämmönvaihtirniksi tässä.

20 Polttoaine-elementin kokonaispituus, ennen palamista, on yleisesti vähemmän kuin noin 20 mm, usein vähemmän kuin noin 15 mm, ja tyypillisesti vähemmän kuin 12 mm. Polttoaine-elementin kokonaisulkohalkaisija on tyypillisesti vähemmän kuin noin 8 mm, edullisesti vähemmän kuin noin 6 mm ja on 25 tyypillisesti noin 4,5 mm.

• ·

• M

Kuten kuvattu yllä, vähintään kaksi prosessia on tällä het- • ti kellä etusijalle asetettuja valmistamaan polttoaine-elemen- « « tit, jotka sisältävät ei-palavan lämmönvaihtomateriaalin - • «tl M ....

30 "nauhanveto"-menetelma ja koekstruusio. Ensimmäisessä mene- • · · telmässä, nauhan vetäminen, nauhamainen metalli tai metallin .. kaltainen materiaali syötetään suulakepuristimeen, ja pääl- • · lystetään siinä suulakepuristetulla hiilipitoisella poltto-ainekoostumuksella. Tuloksena oleva yhtäjaksoinen sauva, 35 jossa on nauha keskiosassa, kuivataan sitten ja leikataan : haluttuihin pituuksiin. "Nauhanveto"-menetelmä on kuvattu kuviossa 8.

98699 15

Metallinen tai metallin kaltainen nauha voidaan tehdä mistä tahansa sopivasta materiaalista, esimerkiksi ohuesta metal-lifoilista, kuten esimerkiksi ruostumaton teräs, alumiini, kupari ja vastaavat. Sopivat metallin kaltaiset nauhamateri-5 aalit ovat materiaaleja, joilla on suuri lämmönjohtavuusky-ky, kuten esimerkiksi Grafoil, jota on saatavissa yhtiöltä Union Carbice Corp. Foilimateriaalilla voi olla mikä tahansa haluttu muoto tai kokoonpano. Kts. kuviot 5-7. Tyypillisesti foililla on paksuus noin 0,002 - noin 0,02 tuumaa 10 (0,051 - 0,51 mm), edullisesti noin 0,005 - noin 0,015 tuu maa (0,127 - 0,381 mm), ja edullisimmin noin 0,010 tuumaa (0,254 mm). Foilin leveys on tyypillisesti noin 0,15 - noin 0,22 tuumaa (3,81 - 5,59 mm), edullisesti noin 0,16 - noin 0,2 tuumaa (4,06 - 5,1 mm), ja edullisimmin noin 0,18 tuumaa 15 (4,57 mm). Mikäli halutaan, reiät, jotka ovat halkaisijal taan noin 0,04 - noin 0,1 tuumaa (1,02 - 1,54 mm), edullisesti noin 0,06 - noin 0,09 tuumaa (1,52 - 2,24 mm), edullisimmin noin 0,07 tuumaa (1,78 mm), järjestetään foiliin.

Nämä reiät on tyypillisesti järjestetty jokaiselle 1/4 tuu-20 malle (6,35 mm), edullisesti joka 3/16 tuumalle (4,83 mm), kaikkein edullisimmin joka 1/8 tuumalle (3,18 mm) siten, että hiilipitoinen suulakepuriste voi lukita nauhan paikalleen.

25 Kuten esitetty kuviossa 8, ei-palava nauhamateriaali 1 syö-;'·" tetään syöttöputken 2 takaosaan ja taaemman suulakepuriste- .***. muotin 3 läpi. Tässä nauha (esimerkiksi graf ii ttifoili ) (tl .... ,, vedetään palavan hiilipitoisen polttoainekoostumuksen läpi, • · ^ joka koostumus syötetään muottikokoonpanoon muotin tukiyksi- * 30 kön sivuaukon läpi. Hiilipitoinen materiaali syötetään syöt-töreikien 4 läpi takamuottiin 3. Hiilipitoinen materiaali muodostetaan polttoaine-elementtitangoiksi, joissa on halut- • · ? ' tu ura- tai reikäkuvio määritettynä etumuotin 5 avulla.

Linjanopeutta ohjataan suulakepuristimen nopeuden ohjaamisen 35 avulla. Hiilipitoisten polttoaine-elementtisauvojen suulake-puristaminen aikaansaa nauhan vetämisen mukaan takamuotissa 98699 16 3 olevan raon läpi, upottaen tämän avulla nauhan 1 suulake-puristeeseen .

Toisessa edullisessa menetelmässä, koekstruusiomenetelmässä, 5 valmistetaan kaksi suulakepuristettavaa seosta, yhden sisältäessä palavan hiilipitoisen polttoainekoostumuksen, toisen sisältäessä ei-palavan koostumuksen, esimerkiksi grafiitti. Sideaineita, joita tyypillisesti käytetään suulakepuristet-tujen polttoainekoostumuksien muodostuksessa, voidaan käyt-10 tää kumpaankin suulakepuristusseokseen. Eräs edullinen sideaine käytettäväksi tässä prosessissa on karboksimetyy-liselluloosa (CMC).

Tässä käyttökelpoiset palavat polttoainekoostumukset voivat 15 olla mitä tahansa niistä hiilipitoisista polttoainekoostu-muksista, jotka on kuvattu yllä patenteissa, joihin on viitattu keksinnön tekniikan tason kuvauksessa. Edulliset hiilipitoiset polttoainekoostumukset on kuvattu US-patentis-sa n:o 5,178,167, Riggs et ai., jonka selitysosa sisällyte-20 tään täten tähän viittauksella. Ne käsittävät yleisesti palavan hiilipitoisen polttoaineen, sideaineen, riittävästi vettä (yleisesti 32 - 40 paino-%) muodostamaan työstettävän pastan konsistenssin, ja erilaisia muita materiaaleja muodostamaan halutut ominaisuudet.

25 :Tässä käyttökelpoinen, ei-palava koostumus käsittää yleises-ti noin 5-90 paino-% grafiittia, jolla on tiheys noin • * · 1,3 - 1,9 g/cm3. Muita ei-palavia aineksia voidaan myös * · ,i. käyttää, esimerkiksi ei-palavia täyteaineita, kuten esimer- « ,···, 30 kiksi CaCC>3, savea, kuten esimerkiksi bentoniitti, ja vas- taavat. Kun täyteaineita tai jatkeaineita käytetään grafii- .. tin kanssa, ne voivat muodostaa noin 80 paino-% asti seok- • · sesta, edullisesti noin 10 -noin 60 %, ja edullisimmin noin 40 % ei-palavasta koostumuksesta. Sideainetta käytetään tyy-35 pillisesti pitämään ei-palava koostumus yhdessä. Edulliset sideaineet sisältävät CMC, SCMC, natriumalginaatti jne. Koostumukset suulakepuristetaan seoksista, jotka sisältävät 17 98699 riittävästi vettä työstettävän pastan konsistenssin muodostamiseksi, yleisesti noin 32 - 40 paino-% vettä. Koekstruu-sioprosessissa vähintään kaksi suulakepuristinta syöttää yhteistä muottia siten, että suulakepuristeet muodostavat 5 ei-palavan koostumuksen halutun sijoittamisen palavan polt-toainesauvan sisäpuolelle. Kyseisten kahden (tai useamman) komponentin muodot ja koot voivat vaihdella halutulla tavalla. Tuloksena oleva jatkuva tanko, jossa on ei-palava osa sijoitettuna siihen, kuivataan sitten ja leikataan haluttui-10 hin pituuksiin. Koekstruusiomuotti on kuvattu kuviossa 9.

Kuten kuvattu kuvioissa 9 ja 9A, eräs koekstruusioprosessi sisältää ei-palavan materiaalin 110 syöttämisen syöttöput-keen 102. Syöttöputki 102 syöttää ei-palavan materiaalin 15 takamuottiin 103 ja materiaali muodostetaan nauhaksi. Palava hiilipitoinen koostumus 106 syötetään muottikokoonpanon muotin tukiyksikön sivuaukon läpi ja syötetään syöttöreikien 104 läpi takamuottiin 103. Hiilipitoinen materiaali 106 ja ei-palava materiaali 100 muodostetaan polttoainetangoiksi, 20 joissa on haluttu ura tai reikäkuvio, joka on määritetty etumuotilla 105.

Kuviossa 10 poikkileikkauksena esitetyillä polttoaine-elementeillä 120 on kaksi ei-palavaa jaksoa, 121 ja 122, jotka 25 on suulakepuristettu vastaaviin rakoihin 123 ja 124, jotka on muodostettu palavan hiilipitoisen polttoainerungon suula-kepuristuksen aikana. Polttoaineessa on useita uria 125, »t( ....

jotka avustavat polttoaineen sytyttämisessä ja polttoaineen \ lämmönsiirto-ominaisuuksissa. Kun polttoaine-elementti 30 palaa, ei-palavat osat jäävät jäljelle. Savukkeessa, viimei-** nen osa, esimerkiksi 6 mm, polttoaineesta on ympäröity ker roksella, jossa on vähäinen ilmanläpäisevyys tai ei lain- • « : *·' kaan, ja mikä voi johtaa hyvin huomattavia lämpömääriä pois polttoaineesta. Sellaiset rakenteet aikaansaavat ei-palavien 35 osien 121 ja 122 väliin sijoitetun palavan hiilen segmentin ··, sammumisen siten, että ei-palanut mutta poltettava hiilipi toisen polttoaineen puikko jää ei-palavien osien 121 ja 122 t 98699 18 väliin polttoaine-elementin viimeisille muutamalle millimetrille. Sellaisessa suoritusmuodossa se palavan polttoaineen määrä, mikä jää jäljelle savukkeen sammumisen jälkeen, on kontrolloitu.

5

Eräs edullinen laite kuvion 10 rakenteen muodostamiseksi on esitetty kuviossa 11. Suulakepuristusmuotissa 130 on ensimmäinen muotoilusegmentti 131, mikä vastaa palavan hiilipi-toisen polttoaineen muotoa, sisältäen ulkonemat 132 ja 133, 10 jotka muodostavat raot 123 ja 124 polttoaine-elementtiin (kuvio 10), ja ulkonemat (ei esitetty), jotka muodostavat urat 125 lopulliseen polttoaine-elementtiin. Ensimmäinen muotoilusegmentti päättyy kohdassa 134, missä kohdassa on järjestettynä kanavat 135 ja 136 ei-palavien osien muodosta-15 miseksi rakoihin 121 ja 122, missä ne koskettavat palavaa hiilipitoista polttoainerunkoa. Ei-palava materiaali syötetään kanaviin 135 ja 136 läpikulkujen 137 ja vastaavasti 138 kautta, jotka edullisesti pidetään vakiopaineessa siten, että ei-palavan materiaalin syöttäminen rakoihin 135 ja 136 20 pysyy suhteellisen vakiona. Ei-palava materiaali pysyy lopullisessa tuotteessa, ja ulkonee palavan polttoainerungon ylemmästä ja alemmasta kehästä, kuten esitetty kuviossa 10.

Nämä ulkonevat ei-palavat osat tekevät kiinteän kosketuksen ympäröivän eristysmateriaalin kanssa, ja täten avustavat 25 polttoaine-elementin pysyttämisessä tupakointituotteessa koko tupakoinnin ajan.

* • « · » «

IM

Käytettäessä savukkeessa polttoaine-elementti on edullisesti • » .... .. .. .. . ,, ympäröity eristävällä ja/tai pidättävällä vaippamateriaalil- f 30 la. Eristävä ja pidättävä materiaali on edullisesti (i) * sovitettu siten, että sisäänimetty ilma voi kulkea sen lävitse, ja (ii) on sijoitettu ja kokoonpantu siten, että se » ' ....

pitää polttoaine-elementin paikallaan. Edullisesti vaippa on tasoissa polttoaine-elementin päiden kanssa, kuitenkin se 35 voi ulottua noin 0,5 mm - noin 3 mm polttoaine-elementin kunkin pään yli.

98699 19

Polttoaine-elementtiä ympäröivän eristävän ja/tai pidättävän materiaalin komponentit voivat vaihdella. Sopivien materiaalien esimerkit sisältävät lasikuidut ja muut materiaalit, kuten kuvattu US-patentissa n:o 5,105,808; Eurooppa-patent-5 ti julkaisun n:o 336,690; ja RJR monografia sivuilla 48 - 52, kts. yllä. Esimerkit muista sopivista eristävistä ja/tai pidättävistä materiaaleista ovat lasikuitu- ja tupakkaseok-set, kuten esimerkiksi ne, jotka on kuvattu US-patenteissa n:ot 5,119,837, 5,105,838, 5,065,776 ja 4,756,318.

10

Muita sopivia eristäviä ja/tai pidättäviä materiaaleja ovat kootut paperityyppiset materiaalit, jotka ovat spiraalimai-sesti käärityt tai muilla tavoin kiedotut polttoaine-elementin ympärille, kuten esimerkiksi ne, jotka on kuvattu rin-15 nakkaisessa US-patentissa n:o 5,105,836, Gentry et ai.

Paperityyppiset materiaalit voivat olla koottuja tai poimutettuja ja koottu polttoaine-elementin ympärille; koottu sauvaksi, käyttäen sauvanvalmistusyksikköä, joka on saatavilla merkinnällä CU-10 tai CU20S, yhtiöltä DeCoufle 20 s.a.r.b., yhdessä KDF-2-sauvanvalmistuslaitteen kanssa, joka on saatavissa yhtiöltä Hauni-Werke Korber & Co., KG, tai laitteella, joka on kuvattu US-patentissa n:o 4,807,809,

Pryor et ai.; kiedottu polttoaine-elementin ympärille sen ... pituussuuntaisen akselin ympäri; tai muodostettu pituussuun- ' 25 taisesti ulottuvina paperityyppisen nauhan säikeinä käyttäen US-patenteissa n:ot 4,889,143, Pryor et ai. ja 5,025,814, • · *···’ Raker, kuvattua tyyppiä olevaa laitetta, joiden selitysosat ; .* sisällytetään tähän viittauksella.

• · · • · · « « « 4 :#: ·’ 30 Paperityyppisten arkkimateriaalien esimerkit ovat saatavissa merkinnällä P-2540-136-E-hiilipaperi ja P-2674-157-tupakka-·*·.. paperi, yhtiöltä Kimberly-Clark Corp.; ja edullisesti pi- :·. tuussuuntaisesti ulottuvat sellaisten materiaalien kaista- • leet (esimerkiksi noin 1/32 tuuman levyiset kaistaleet) 35 ulottuvat pitkin polttoaine-elementin pituutta. Polttoaine-elementti voi myös olla ympäröity tupakkaleiketäyteaineella (esimerkiksi savukaasukuivattu tupakkaleiketäyteaine, joka 20 98699 on käsitelty noin 2 paino-%:lla kaliumkarbonaattia). Kaistaleiden lukumäärä ja sijoittaminen tai kootun paperin kuvio on riittävän tiukka ylläpitämään, pidättämään tai muulla tavoin pysyttämään komposiittipolttoaine-elementtirakenteen 5 savukkeen sisäpuolella.

Kuten esitetty kuvioissa 1 ja 1A, eristävä vaippa, joka ympäröi polttoaine-elementtiä, on ympäröity paperipäällisel-lä. Sopivat paperit käytettäväksi tässä on kuvattu US-paten-10 teissä n:ot 4,938,238 ja 5,105,837.

Kuten kuvattu yllä, substraatti kannattaa aerosolinmuodos-tusmateriaaleja ja muita aineksia, esimerkiksi makuaineita ja vastaavia, jotka, altistettuna kuumennetuille kaasuille, 15 jotka kulkevat aerosolinmuodostusvälineen läpi imaisun aikana, höyrystyvät ja toimitetaan käyttäjälle savun kaltaisena aerosolina. Tässä käytetyt edulliset aerosolinmuodostusmate-riaalit sisältävät glyseriinin, propyleeniglykolin, veden ja vastaavat, makuaineita, ja muita valinnaisia aineksia. Tek-20 niikan tason kuvaamisessa viitatut patentit (kts. yllä) opettavat lisää käyttökelpoisia aerosolinmuodostusmateriaa-leja, joita ei ole tarpeen toistaa tässä.

Substraattitangot muodostetaan edullisesti käyttäen kaupal-25 lisesti saatavilla olevia laitteistoja, erityisesti savuk- • “ keensuodattimenvalmistuslaitetta, tai savukesauvanmuodostus- ·»« • · laitetta. Kaksi edullista kaupallisesti saatavilla olevaa • · : *.· laitetta, jotka ovat käyttökelpoisia substraattien muodosta- misessa esillä olevan keksinnön mukaisesti, ovat DeCoufle-: : : 30 suodattimenvalmistuslaite (Cu-10 tai CU20S), saatavilla yhtiöltä DeCoufle s.a.r.b. ja modifioitu tangonvalmistuslai-:*.t> te, KDF-2, joka on saatavissa yhtiöltä Haunie-Werke Korber & * Co., KG.

35 Esillä olevan keksinnön useimmissa suoritusmuodoissa polttoaine-elementin ja substraatin yhdistelmä (tunnetaan myös etupään kokoonpanona) liitetään suukappaleeseen; vaikkakin

II

98699 21 hävitettävää polttoaine/substraattikoostumusta voidaan käyttää erillisen suukappaleen kanssa, kuten esimerkiksi uudelleenkäytettävä savukkeenpidin. Suukappale muodostaa kanavan, joka kanavoi höyrystetyt aerosolinmuodostusmateri-5 aalit tupakoitsijan suuhun; ja se voi myös edelleen tarjota makuaineen höyrystettyihin aerosolinmuodostusmateriaaleihin. Tyypillisesti suukappaleen pituus ulottuu välillä 40 mm -noin 80 mm.

10 Makuainesegmentit (esimerkiksi kootun tupakkapaperin segmentit, tupakkaleiketäyteaine, tai vastaava) voidaan sisällyttää suukappaleeseen tai substraattisegmenttiin, esimerkiksi joko suoraan substraatin taakse tai välin päähän siitä, luovuttamaan makuaineita aerosoliin. Koottu hiilipaperi voi 15 olla sisällytettynä, erityisesti tarkoituksena johtaa ment-holimakuainetta aerosoliin. Sellaiset paperit on kuvattu Eurooppa-patenttijulkaisussa n:o 432,538. Muita tässä käyttökelpoisia makuainesegmenttejä on kuvattu US-patenteissa n:ot 5,076,295 ja 5,105,834 sekä Eurooppa-patenttijulkaisus-20 sa n:o 434,339.

Esillä olevaa keksintöä kuvataan lisää viittauksella seuraa-viin esimerkkeihin, jotka auttavat esillä olevan keksinnön ymmärtämisessä, mutta joita ei ole ymmärrettävä keksinnön 25 rajoituksiksi. Kaikki tässä raportoidut prosentit, ellei • muuten mainittu, ovat painoprosentteja. Kaikki lämpötilat on • · · ilmaistu Celsius-asteina.

• · • · · • ♦ •f ESIMERKKI 1 tli · :7 30

Referenssipolttoaine-elementti « · • · • · *

Referenssipolttoaine-elementti, s.o. ei-komposiittipolttoai-ne-elementti, valmistetaan seuraavasti: 35

Polttoaine-elementti, joka on 12 mm pitkä ja halkaisijaltaan ;·. 4,5 mm, ja jolla on näennäistiheys (irtotiheys) noin 1,02 98699 22 g/cm3, valmistetaan noin 82,85 osasta lehtipuumassahiiltä, jolla on halkaisijaltaan 12 mikronia oleva keskimääräinen hiukkaskoko, 10 osasta ammoniumalginaattia (Amoloid HV,

Kelco Co.)» 0,9 osasta Na2C03, 0,75 osasta levuliinihappoa, 5 5 osasta kuulamyllyjauhettua American blend-tupakkaa ja 0,5 osaa tupakkauutetta, joka on saatu, kuten kuvattu US-paten-tissa n:o 5,159,942.

Lehtipuumassahiili valmistetaan karbonoimalla ei-talkkipi-10 toista Grande Prairie Canadian-lehtipuuvoimapaperilaatua inertissä atmosfäärissä, lisäämällä lämpötilaa askelittai-sella tavalla, joka on riittävä minimoimaan paperin hapettumisen, lopulliseen karbonointilämpötilaan vähintään 750°C. Tuloksena oleva hiilimateriaali jäähdytetään inertissä ilma-15 kehässä alle 35°C:een, ja sitten jauhetaan hienoksi jauheeksi, jolla on keskimääräinen hiukkaskoko halkaisijaltaan noin 12 pm (määritettynä käyttäen Microtrac-analyysilaitetta,

Leeds & Northtrup).

20 Hienoksi jauhettu lehtipuuhiili kuivasekoitetaan ammoniumal-ginaattisideaineen, levuliinihapon ja tupakoiden kanssa, ja sitten 3 paino-% Na2CC>3:n vesiliuosta lisätään muodostamaan suulakepuristettava seos, jolla on lopullinen natriumkarbonaatti taso noin 0,9 osaa.

25 • # Polttoainetangot (kukin noin 24 tuumaa pitkä) suulakepuris- • · ....

*..·* tetaan seoksesta käyttäen ruuvisuulakepuristinta, joilla • · : tangoilla on yleisesti sylinterimäinen muoto halkaisijaltaan noin 4,5 mm, varustettuna kuudella (6) tasaisesti välin t*i : 30 päässä olevalla kehäuralla (noin 0,5 mm leveitä ja noin 1 mm syviä), joissa on pyöristetyt pohjat, kulkien päästä päähän. Suulakepuristetuilla tangoilla on alkukosteustaso ulottuen välillä noin 32 - 34 paino-%. Ne kuivataan ympäröivässä lämpötilassa noin 16 tuntia ja lopullinen kosteuspitoisuus ' ’ 35 on noin 7-8 paino-%. Kuivatut sylinterimäiset tangot lei- '.,.· kataan 12 mm pituuksiin käyttäen timanttikärkisiä katkaisu- ;·. laikkoja.

23 98699 ESIMERKKI 2

Koekstruusiomenetelmä 5 Suulakepuristettava ei-palava koostumus valmistetaan käsittäen 1:1 (painon mukaan) olevan seoksen CaCC^ta ja grafiittia, jolla on tiheys 1,3, yhdessä 8 osaa CMC-sideainetta kanssa ja riittävästi vettä antamaan työstettävä pasta, tässä tapauksessa noin 35 paino-%.

10

Suulakepuristettava palava hiilipitoinen polttoainekoostu-mus, joka käsittää 10 paino-% CMC-sideainetta, 90 paino-% hiiltä, jolla on keskimääräinen hiukkaskoko 12 pm (Microt-rac) ja noin 38 % vettä valmistetaan.

15

Ei-palava koostumus syötetään syöttöputkeen, joka syöttää ei-palavan materiaalin takamuottiin muodostamaan koostumus nauhaksi. Palava hiilipitoinen polttoainekoostumus syötetään muottikokoonpanoon muotin tukiyksikössä olevan sivuaukon 20 läpi ja syötetään syöttöaukkojen läpi takamuottiin. Palava hiilipitoinen materiaali ja ei-palava materiaali tulevat täten integraalisiksi haluttuun rakenteeseen, ja ne poistuvat muotista etupäässä polttoainetankoina, joilla on haluttu .. , halkaisija ja rako- tai reikäkuvio, joka on määritetty etu- ' 25 muotin avulla. Tuloksena olevat 4,5 mm halkaisijäiset tangot : “ ilmakuivataan ja leikataan polttoaine-elementin pituuksiin • · (12 mm). Niillä on kuviossa 2 kuvattu poikkileikkausrakenne.

• · * *." Grafiittia olevalla ei-palavalla segmentillä on 0,22 tuuman (5,59 mm) paksuus, ja kuvailluilla urilla on 0,018 tuuman t*: 30 (0,457 mm) leveys ja ne päättyvät 0,09 tuuman (2,29 mm) säteisiin. Urilla on noin 0,04 tuuman (1,02 mm) syvyys nii-den syvimmässä kohdassa. Grafiittia olevan ei-palavan segmentin halkaisija oli noin 4,9 mm.

i : ESIMERKKI 3

Nauhanvetomenetelmä 24 98699 5 Suulakepuristettava palava hiilipitoinen polttoaineseos muodostetaan 10 paino-%:lla CMC-sideainetta, 90 paino-%:lla hiiltä, jossa on keskimääräinen hiukkaskoko 12 pm (Microt-rac), ja vettä 38 % asti kiintoaineksen määrään perustuen.

10 Grafiittifoilinauha 0,010 tuumaa (0,254 mm) paksu x 0,200 tuumaa (5,08 mm) leveä, jossa on halkaisijaltaan 0,080 tuumaa (2,032 mm) olevat reiät lävistettynä joka 1/8 tuumalle (3,175 mm), syötetään suulakepuristimen syöttöputken takaosaan ja suulakepuristinmuotin takaosan läpi. Nauha vedetään 15 sitten palavan hiilipitoisen polttoainekoostumuksen läpi, jota syötetään muottikokoonpanoon muotin tukiyksikössä olevan sivuaukon läpi. Hiilipitoinen materiaali syötetään samanaikaisesti takamuotissa olevien syöttöreikien läpi. Hiilipitoinen materiaali, joka ympäröi foilinauhaa, muodos-20 tetaan jatkuviksi polttoaine-elementtitangoiksi, joilla on haluttu halkaisija ja rako- tai reikäkuvio, kuten määritetty etumuotin koon ja muodon avulla. Linjanopeutta kontrolloi- i daan nopeuden kontrolloimisella suulakepuristimessa. Hiili- , pitoisen polttoaine-elementtitangon suulakepuristaminen 25 aikaansaa nauhan tulemisen vedetyksi mukaan takamuotissa ί ** olevan raon läpi, upottaen tämän avulla nauhan suulakepuris- ··» teeseen.

• « • ♦ · • · • » ^*1· 4,5 mm halkaisijaltaan oleva komposiittinauhan sisältävä t*»*: 30 polttoainetanko ilmakuivataan ja leikataan tarkoituksenmu-♦ kaisiin polttoaine-elementin pituuksiin (12 mm).

φ · • · • · · «

Koekstruusiomenetelmä 25 98699 ESIMERKKI 4 5 Suulakepuristettava ei-palava koostumus valmistetaan, joka käsittää 1:1 (painon mukaan) olevan seoksen kaliumkarbonaattia ja grafiittia, jolla on tiheys 1,3, yhdessä 8 osan kanssa CMC-sideainetta ja riittävästi vettä lisättynä antamaan työstettävä pasta, tässä tapauksessa noin 33 paino-%.

10

Suulakepuristettava palava hiilipitoinen polttoainekoostu-mus, joka käsittää 10 paino-% CMC-sideainetta, 90 paino-% hiiltä, jolla on keskimääräinen hiukkaskoko 12 pm (Microt-rac) ja noin 37 % vettä valmistetaan.

15

Palava hiilipitoinen polttoainekoostumus syötetään kuviossa 11 kuvailtuun muottikokoonpanoon muotin päässä olevan aukon läpi. Ei-palava koostumus syötetään syöttöputkeen, joka syöttää ei-palavan materiaalin putkiin 137 ja 138. Ei-palava 20 materiaali muodostetaan kahdeksi ei-palavaksi osaksi tai segmentiksi 121 ja 122, kanavien 135 ja 136 muodon avulla. Ei-palava materiaali koskettaa palavaa hiilipitoista polttoainetta pitkin rakojen 123 ja 124 pohjaa ja sivuja. Palava , hiilipitoinen materiaali ja ei-palava materiaali tulevat 25 tämän avulla integraaliseksi haluttuun kokoonpanoon, ja • " poistuvat muotista etupäässä polttoainetankoina, joilla on • · · haluttu halkaisija ja rako- tai reikäkuvio, joka on määri- • · • V tetty etumuotin avulla. Tuloksena oleva 4,2 mm halkaisijai- set sauvat ilmakuivataan ja leikataan polttoaine-elementin Γ: r 30 pituuksiin (12 mm). Niillä on kuviossa 10 kuvailtu poikki- leikkausrakenne. Grafiittia olevat ei-palavat segmentit ovat ;·. korkeudeltaan 0,025 tuumaa (0,635 mm), ja ne ulkonevat pala- • · · ... van tangon pinnan yläpuolelle 0,2 mm. Ei-palavien jaksojen ulkonevalla osalla on suoran sylinterin kaaren muoto, jolla ' 35 on 0,03 tuuman (0,762 mm) säde. Ei-palavien osien pohja on 1 _,,: leveydeltään 0,04 tuumaa (1,02 mm). Kuvailluilla urilla on ;·. 0,016 tuumaa (0,406 mm) oleva leveys ja ne päättyvät 0,08 26 98699 tuuman (2,032 mm) säteisiin. Kaikki urat päättyvät kohdassa noin 0,037 tuumaa (0,940 mm) elementin pystysuuntaisesta akselista, kuten kuvattu, ja urat ovat erillään noin 0,041 tuumaa (1,04 mm), keskiviivasta keskiviivaan.

5 ESIMERKKI 5

Palamisominaisuudet 10 Polttoaine-elementtien palamisominaisuudet määritetään käyttäen modifioitua Phoenix Precision Instruments Model JM-6500-aerosolispektrometriä, joka on saatavissa yhtiöltä Virtis Company, Gardiner, New York.

15 Modifioitu JM-6500-instrumentti tarjoaa kokonaishiilidioksi-din, kokonaishiilimonoksidin ja kokonaiskalorien määrän mittaamiset polttoaine-elementtien palamisen aikana. Instrumentti muodostaa myös näiden tietojen imaisukohtaisen analyysin.

20

Kutakin esimerkkiä varten viisi polttoaine-elementtiä vai- poitetaan ja tupakoidaan käyttäen modifioitua JM-6500-inst- rumenttia 20 imaisun ajan 50/30 tupakointiolosuhteissa. Nämä olosuhteet koostuvat 50 ml imaisutilavuudesta 2 sekunnin 25 kestoajalla, erotettuna 28 sekunnin kytemisajalla. Polttoai- : ·· ne-elementtien sytyttäminen tapahtuu kohdistamalla vakio- ··* S.,/ sytyttimen liekkiä polttoaine-elementin pintaan 5 sekunnin :*·*; kestoajalla, ennen kuin ensimmäinen imaisu imettiin 50/30 ·· tupakointiolosuhteissa.

f I·· 30

Saadut tulokset esimerkin 1 referenssipolttoaine-elementtiä .. varten ovat seuraavat: • · i · · «

Keskim. kokonais-C02 87 mg 35 Keskim. kokonais-CO 22 mg : Keskim. kokonaiskalorit 209

Keskim. CO/kalorit 0,105 n 98699 27

Tulokset, jotka saatiin koekstruusiolla valmistettuja esimerkin 2 polttoaine-elementtejä varten, ovat seuraavat:

Keskim. kokonais-C02 82 mg 5 Keskim. kokonais-CO 16 mg

Keskim. kokonaiskalorit 190

Keskim. CO/kalorit 0,082

Tulokset, jotka saavutettiin esimerkin 3 nauhavetopolttoai-10 ne-elementtejä varten, ovat seuraavat:

Keskim. kokonais-C02 63 mg

Keskim. kokonais-CO 12 mg

Keskim. kokonaiskalorit 146 15 Keskim. CO/kalorit 0,080

Tulokset, jotka saavutettiin esimerkin 4 koekstruusiolla valmistettuja polttoaine-elementtejä varten, ovat seuraavat: 20 Keskim. kokonais-C02 68 mg

Keskim. kokonais-CO 17 mg

Keskim. kokonaiskalorit 160

Keskim. CO/kalorit 0,105 25 ESIMERKKI 6 • ··

ί * * -' SAVUKE

• · · • « 0 · · • · ·* Polttoaine-elementti 7: 30 • ·· ·· ..

Käytetään esimerkissä 2, 3 tai 4 valmistettua polttoaine-elementtiä. Polttoaine-elementin pituus on 12 mm ja hai- i t · kaisija 4,5 mm esimerkkien 2 ja 3 tapauksessa ja 4,2 mm esimerkin 4 tapauksessa.

':' ' 35 I i 98699 28

Eristvsvaippa 12 mm pitkä, 4,5 mm halkaisijaltaan oleva muoviputki päällystetään eristysvaippamateriaalilla, joka on myös 12 mm 5 pituudeltaan. Näissä savukesuoritusmuodoissa eristysvaippa koostuu kahdesta kerroksesta Owens-Corning C-lasimattoa, kukin noin 1 mm paksu ennen puristamista vaipanmuodostusko-neella (esimerkiksi, kuten kuvattu US-patentissa n:o 4,807,809), ja muodostuksen jälkeen kunkin ollessa noin 0,6 10 mm paksu. Kahden C-lasikerroksen väliin on kerrostettu yksi arkki rekonstituoitua tupakkapaperia, Kimberly-Clark Ρ-283Ί-189-AA. Savukepaperi, joka on merkitty P-3122-153, yhtiöltä Kimberly Clark, päällystää uloimman kerroksen. Rekonstituoi-tu tupakkapaperiarkki on paperimainen arkki, joka on tehty 15 tupakasta, sisältäen lisäksi sekoitettua tupakkauutetta.

Rekonstituoitujen tupakka-arkkien leveys ennen muodostamista on 19 mm sisempää arkkia varten ja 26,5 mm ulompaa arkkia varten. Vaipoitetun muoviputken lopullinen halkaisija on noin 7,5 mm.

20

Substraatti

Substraattitanko, joka on halkaisijaltaan noin 7,5 mm, muodostetaan voimakkaasti kohokuvioidusta, 36 g/m2, 152 mm 25 leveästä paperirainasta, joka sisältää 25 % kalsiumsulfaat-; ·· tia, joka on saatavilla yhtiöltä Kimberly-Clark merkinnällä P3284-19, esimerkiksi modifoidussa KDF-2-tangonmuodostus-;*·*? laitteessa. Substraattitanko päällystetään Simpson-paperilla •j RJR-002, joka on pinnoitettu kummallakin puolella Hercon # · « · 30 70:llä. Päällystetty tanko leikataan 10 mm segmentteihin, • jotka painavat likimaarin 55 mg.

• · r · • · ·

Tupakkapaperipuikko 35 Tupakkapaperitanko, joka on halkaisijaltaan noin 7,5 mm, muodostetaan keskimääräisesti kohokuvioidusta, 127 mm leveästä tupakkapaperirainasta, joka on merkitty P-144-GNA-CB, li 98699 29 saatavissa yhtiöltä Kimberly-Clark, esimerkiksi, käyttäen tangonmuodostuslaitetta, kuten esimerkiksi sitä, joka on kuvattu US-patentissa n:o 4,807,809. Tanko päällystetään 26,5 mm leveällä paperilla P-1487-184-2 yhtiöltä Kimberly-5 Clark ja leikataan 10 mm pituuksiin.

Etunään päällinen

Etupään päällyspaperi muodostetaan laminoimalla useita 10 papereita, sisältäen: ulomman kerroksen Ecusta 456-paperia, välissä olevan kerroksen 0,0005 cm foilia ja sisemmän kerroksen silkkipaperia, 12,5 naulaa/riisi, 20,4 g/m2. Lami-noidut kerrokset pidetään yhdessä kaupallisella tartunta-aineella, Airflex 465, käyttäen 1,5 naulaa/riisi.

15

Aerosoliputki

Paperinen aerosoliputki, halkaisijaltaan 7,5 mm, valmistetaan rainasta 112 gsm neliömetripainoltaan olevaa Simpson 20 RJR-002-paperia, noin 27 mm leveä, jolla on paksuus noin 0,012 tuumaa (0,305 mm). RJR-002-paperi muodostetaan putkeksi limitysliittämällä paperi käyttäen vesipohjaista ety-leenivinyyliasetaattitartunta-ainetta. Paperiputken sisempi ja ulompi pinta on pinnoitettu Hercon-70:llä. Paperi leika-25 taan segmenteiksi pituudeltaan 31 mm.

• M

t ·«

Suunpuoleinen putki » * · t · • ·

Paperinen suunpuoleinen putki, halkaisijaltaan noin 7,5 mm, · .'j\ 30 muodostetaan Simpson-paperista, tyyppi 002-A, limitysliitty- maila käyttäen kuumasulatartunta-ainetta n:o 448-195K, saa- ..i tavissa R.J. Reynolds Tobacco Company'Itä. Muodostettu putki • ·» leikataan 40 mm pituisiin segmentteihin.

i · I < 30 98699

Suodatinpuikko

Polypropyleenisuodatintanko, halkaisijaltaan noin 7,5 mm, muodostetaan PP-100-matosta, leveydeltään noin 260 mm, 5 saatavilla yhtiöltä Kimberly-Clark ja päällystetään 26,5 mm leveällä rainalla paperia P1487-184-2, joka on saatavissa yhtiöltä Kimberly-Clark, esimerkiksi käyttäen US-patentissa n:o 4,807,809 kuvattua laitetta. Päällystetty tanko leikataan 20 mm pituisiin segmentteihin.

10

Tupakkarulla

Rekonstituoitu tupakkaleiketäyteaine, valmistettu kuten kuvattu US-patentissa n:o 5,159,942, muodostetaan halkaisi-15 jaltaan noin 7,5 mm olevaksi tangoksi ja päällystetään paperilla, esimerkiksi käyttäen US-patentissa n:o 4,807,809 kuvattua laitetta. Päällystetty tupakkarulla leikataan 20 mm pituuksiin.

20 Savukkeen kokoonpano A. Etupään kappaleen kokoonpano 10 mm pitkä substraattikappale asetetaan 31 mm pitkän aero- 25 soliputken yhteen päähän ja sijoitetaan noin 5 mm päästä, ;·. muodostaen tämän avulla noin 5 mm tyhjän tilan. Likimäärin • · · [·.·. 150 mg seosta, joka käsittää glyseriiniä, tupakkauutetta ja Γ1. muita makuaineita, levitetään substraattiin. 10 mm pitkä • · · • · ,, „ ,, * 1 tupakkapaperipuikko asetetaan aerosoliputken toiseen paahan, ♦ · · ···· 30 kunnes tupakkapaperipuikon suunpuoleinen pää on tasoissa t 1 1 ....

*.1 ’ aerosoliputken suunpuoleisen paan kanssa.

li · 12 mm pitkä eristysvaippakappale kohdistetaan aerosoliputken : : : etupään kanssa siten, että eristysvaippakappale on aerosoli- ; 35 putkessa olevan tyhjän tilan vieressä. Eristysvaippakappale ja aerosoliputki ympäröidään kappaleella etupään päällystys-paperia, likimäärin 26,5 mm x 37 mm. Päällystyspaperin (kts.

98699 31 yllä) silkkipaperipuoli sijoitetaan kohti aerosoliputkea ja saumatartunta-aine (2128-69-1), joka on saatavissa yhtiöltä H.B. Fuller Co., Minneapolis, MN, käytetään sulkemaan limi-tysliitos. Päällisen 37 mm pituus kohdistetaan pituussuun-5 täisessä suunnassa siten, että päällystyspaperi ulottuu aerosoliputken vapaasta päästä likimäärin 6 mm eristysvaipan päälle, jättäen likimäärin 6 mm eristysvaipasta paljaaksi.

Eristysvaippakappaleessa oleva muoviputki poistetaan ja 12 10 mm pitkä polttoaine-elementti asennetaan siten, että polttoaine-elementin pää on tasoissa eristysvaipan pään kanssa.

B. Suukappaleen kokoonpano 15 20 mm suodatinpuikko asennetaan suunpuoleisen putken yhteen päähän ja 20 mm tupakkarulla asennetaan suunpuoleisen putken toiseen päähän siten, että puikko ja rulla ovat tasoissa suunpuoleisen putken päiden kanssa.

20 Suukappalekokoonpano ja etupään kappaleen kokoonpano kohdistetaan siten, että tupakkarulla koskettaa tupakkapaperipuik-koa ja ne kiinnitetään yhteen teipin kappaleella savukkeen muodostamiseksi.

25 Savuketta poltetaan (tupakoidaan) ja se antaa näkyvän ae- ;·. rosolin ja tupakkamakuaineen (s.o. haihdutetut tupakkakom- • ♦ ♦ j..·^ ponentit) kaikilla imaisuilla noin 10 - 12 imaisun ajan.

V. Polttoaine-elementti palaa noin 6 mm taakse, s.o. suunnil- • · « • r *· ·· ·· ·· ·.

* · leen alueeseen, missä foilivuorattu putki päällystää poltto- • r · ···· 30 aine-elementin, ja siinä savuke sammuu itsestään.

• ·« • · * • · · ESIMERKKI 7 • ·

KOMPONENTTIEN VALMISTAMINEN

35

Vaiooitettu polttoainetanko 32 98699

Halkaisijaltaan likimäärin 7,5 mm oleva vaipallinen poltto-ainetanko, sisältäen polttoaine-elementin, joka on valmistettu minkä tahansa esimerkin 2, 3 tai 4 mukaisesti, ja eristysmateriaalin, valmistetaan suulakepuristamalla suoraan 5 hiilipitoinen polttoainetanko monikerroksiseen lasikuitu/tu-pakkapaperinauhaan. Vaipallinen polttoainetanko leikataan noin 72 mm pituuksiin.

10 Vaippamateriaali

Vaippamateriaali koostuu kahdesta kerroksesta Owens-Corning C-lasimattoa, kukin noin 1 mm paksu ennen puristamista vaipanmuodostuskoneen avulla (esimerkiksi kuten kuvattu US- 15 patentissa n:o 4,807,809), ja muodostamisen jälkeen kunkin ollessa noin 0,6 mm paksu. Kyseisen kahden C-lasikerroksen väliin on kerrostettu yksi tai kaksi arkkia rekonstituoitua tupakkapaperia, Kimberly-Clark'in P-3510-96-2. Savukepaperi, merkittynä P3122-153, yhtiöltä Kimberly-Clark, ympäröi ulko- 20 kerroksen. Rekonstituoitu tupakkapaperiarkki on paperinomai- nen arkki, joka sisältää sekoitettua tupakkauutetta. Rekons- tituoitujen tupakka-arkkien leveys ennen muotoilua on noin 17 mm, kun taas savukepaperin leveys ulommassa arkissa on noin 25,5 mm. Ulompaan päälliseen käytettävä saumatartunta- 25 aine voi olla kylmäsaumatartunta-aine CS 1242, joka on saa- ;·. tavissa yhtiöltä RJR Packaging, R.J. Reynolds, Winston- • · ·

Salem, N.C.

• ♦ • ♦ • · · • · « · · ’ ·* Substraattiputki 30 • · * *’.* * Jatkuva substraattitanko, halkaisijaltaan noin 7,5 mm, muodostetaan leveästä, voimakkaasti kohokuvioidusta, 36 gsm, noin 7 tuumaa leveästä paperirainasta, joka sisältää 25 % kalsiumsulfaattia, ollen saatavilla yhtiöltä Kimberly-Clark 35 (KC) merkinnällä P3284-19, esimerkiksi modifioidussa KDF-2-tangonmuodostuslaitteessa. Substraattitanko päällystetään paperi/foililaminaatilla, jolla on noin 24,5 mm leveys, li 98699 33 foilin ollessa jatkuvavalettua 0,0005 alumiinifoilia, ja paperin ollessa Simpson Paper Co. ("Simpson") RJR 002A-paperia. Laminointitartunta-aine on silikaattitartunta-aine n:o 06-50-05-0051, saatavilla yhtiöltä RJR Packaging. Keski-5 viivatartunta-aine, kylmätartunta-aine CS 1242M, saatavilla yhtiöltä RJR Packaging, ruiskutuslevitetään laminaattiin pitämään substraatin paikallaan päällisen sisäpuolella. Sauma suljetaan kuumasulatartunta-aineella 444-227, yhtiöltä RJR Packaging.

1 0 Päällystetty tanko leikataan 60 mm segmentteihin. Likimäärin 900 mg aerosolinmuodostusmateriaalia, joka sisältää glyse-riinia, propyleeniglykolia ja makuaineita, kuten esimerkiksi tupakkauutetta, levitetään rainaan jatkuvan substraattitan-15 gon muodostuksen aikana. Substraattisegmentti leikataan substraattipuikoiksi, noin 10 mm pituudeltaan, ja päällystetään yllä kuvatulla Simpson RJR 002A/0005-foililaminaatilla, jolla on leveys noin 25,5 mm. Puikot sijoitetaan vuorottele-vin intervallein 10 ja 12 mm pitkin putkea. Puikot liitetään 20 putkeen vastaavalla kuumasulatartunta-aineen n:o 448-37A, RJR Packaging, levittämisellä. Sauma suljetaan kuumasulatartunta-aineella 444-227, yhtiöltä RJR Packaging.

Jatkuva putki leikataan substraatti-tyhjäputkijaksoiksi 25 pituudeltaan noin 42 mm, jossa on keskeinen tyhjä tila noin .. 12 mm, kaksi 10 mm leveää substraattipuikkoa, ja tyhjä tila kussakin päässä leveydeltään noin 5 mm.

• · • · · « « * · « • · Tupakkaiakso 30 • · « ♦ Rekonstituoitu tupakkaleiketäyteaine, valmistettuna, kuten kuvattu US-patentissä n:o 5,159,942, muodostetaan tangoksi, halkaisijaltaan noin 7,5 mm, ja päällystetään paperilla, esimerkiksi KC 646, leveydeltään 25,5 mm, käyttäen Protos-35 savukkeenvalmistuskonetta, käyttäen vakiotippitartunta- ainetta. Päällystetty tupakkarulla leikataan 120 mm pituisiin segmentteihin.

98699 34

Tupakkapaperitanko, halkaisijaltaan noin 7,5 mm, muodostetaan keskimääräisesti kohokuvioidusta, 127 mm leveästä tupakkapaperirainasta, merkittynä P-144-GNA-CB, saatavissa yhtiöltä Kimberly-Clark, esimerkiksi käyttäen tangonmuodos-5 tuslaitetta, kuten sellaista, joka on kuvattu US-patentissa n:o 4,807,809. Tanko päällystetään KC-paperilla P1487-184-2, leveydeltään noin 25 mm, ja leikataan 80 mm pituisiin seg-mentteihin.

10 Tupakkarulla- ja tupakkapaperisegmentit leikataan 40 mm ja vastaavasti 20 mm segmentteihin ja asetetaan riviin vuorot-televassa järjestyksessä ja päällystetään KC 646-paperia olevalla päällystyksellä, leveydeltään 25,5 mm, käyttäen keskiviivan kuumasulatartunta-ainetta 448-37A, RJR Packa-15 ging, ja saumatartunta-ainetta, 448-195K kuumasula, RJR

Packaging. Yhdistetty tupakkarulla-tupakkapaperikokoonpano leikataan kaksipäiseksi (2-up) tupakkajaksoksi pituudeltaan 60 mm, jossa on 40 mm tupakkarullakeskijakso ja 10 mm tupak-kapaperijakso tupakkarullasegmentin kummassakin päässä.

20

Suodatin

Polypropyleenisuodatintanko halkaisijaltaan noin 7,5 mm valmistetaan PP-100-matosta, leveydeltään noin 260 mm, saata-25 villa yhtiöltä Kimberly-Clark ja päällystetään paperirainal- .. la P1487-184-2, jolla on leveys 25,5 mm, saatavissa yhtiöltä • · • ·· ·♦ ♦· *... Kimberly-Clark, esimerkiksi käyttäen US-patentissa n:o • · ***** 4,807,809 kuvattua laitetta, ja kuumasula 448-195K-saumatar- • · * : ·’ tunta-ainetta. Päällystetty tanko leikataan 80 mm pituisiin 30 segmentteihin.

• · « : : :

SAVUKKEEN KOKOONPANO

Polttoainesubstraattijakso 35

Vaipallinen polttoainetanko leikataan polttoaine-elementeik-'···’ si pituudeltaan 12 mm. Kaksi polttoaine-elementtiä sijoite- 98699 35 taan substraatti-tyhjäputkijaksokappaleen vastakkaisille puolille ja kohdistetaan. Nämä komponentit päällystetään leveydeltään noin 26,5 mm ja pituudeltaan noin 54 mm olevalla päällisellä, joka käsittää paperi/foili/paperilaminaatin, 5 käsittäen Ecusta E 15456-paperin/jatkuvavaletun 0,0005 foilin/Ecusta 29492-paperin, mitkä on laminoitu foiliin käyttäen Airflex-tartunta-ainetta 465. Laminaatti liitetään laipalliseen polttoaine- ja substraatti/tyhjäputkikokoon-panoon, kylmätartunta-aineella MT-8014, RJR Packaging, joka 10 on levitetty laminaatin koko sisäpinnalle. Päällinen peittää substraattiputken ja ulottuu noin 6 mm sisälle kunkin polttoaine-elementin vapaasta päästä muodostamaan kaksipäisen polttoaine-substraatti jakson.

15 Tupakka-polttoainevksikkö 2-päinen polttoaine/substraattijakso leikataan keskikohdassaan ja sijoitetaan 2-päisen tupakkajakson vastakkaisille puolille ja kohdistetaan siten, että kunkin polttoaine-20 substraatti jakson tyhjä pää on tupakkapaperipuikkojen vieressä ja kosketuksessa niihin kaksipäisen tupakkajakson kummassakin päässä. Kokoonpanon komponentit päällystetään Ecusta E30336-paperilla, pituudeltaan noin 70 mm ja leveydeltään noin 26 mm. Päällinen liitetään polttoaine-subst-25 raattijaksoon ja tupakkajaksokokoonpanoon MT-8009-tartunta- .. aineella (RJR Packaging) muodostamaan 2-päisen tupakka- • · ··· polttoaineyksikon pituudeltaan likimaärin 126 mm.

• « • * 9 · · « · • · · • ·* Savuke 30 • · · : 2-päinen tupakka-polttoaineyksikkö leikataan keskikohdassaan ja sijoitetaan kaksipäisen suodatinyksikön vastakkaisille puolille ja kohdistetaan siten, että yksittäisen tupakka-polttoaineyksikön tupakkarullan puoleinen pää on kaksipäisen 35 suodattimen vieressä ja kosketuksessa siihen. Kokoonpannut komponentit päällystetään tippipäällyksellä, RJR tippikoodi n:o 1000011, pituudeltaan likimäärin 50 mm ja leveydeltään 36 98699 noin 26 mm, joka ulottuu likimäärin 5 mm kunkin kaksipäisen suodattimen ja kunkin tupakka-polttoaineyksikön liitoksen yli. Päällinen kiinnitetään koko pinta-alaltaan kokoonpantuihin komponentteihin tartunta-aineella MT-8009 (RJR Packa-5 ging) 1OO-prosenttisella peitolla, muodostamaan 2-päisen savukkeen. 2-päinen savuke leikataan likimäärin sen keskikohdassa (s.o. 2-päisen suodattimen keskikohdassa) muodostamaan yksittäinen savuke.

10 Esillä oleva keksintö on kuvattu yksityiskohtaisesti, sisältäen sen edulliset suoritusmuodot. Kuitenkin on ymmärrettävä, että alan ammattilaiset, tarkasteltuaan esillä olevaa selitystä, voivat tehdä modifikaatioita ja/tai parannuksia tähän keksintöön ja silti pysytellä tämän keksinnön hengen 15 ja suoja-alan piirissä, kuten esitetty seuraavissa vaatimuksissa .

·· « · • ·« ·· · • 0 0*0 0 0 0 0 0 0 0 0 4 0 0 0 00 0 0 0 : : : 0 i ; 11

Claims (10)

1. 98699 37
2. 1. Tupakointituotteeseen tarkoitettu komposiittipolttoaine-elementti (10), joka käsittää vähintään kaksi erilaista 5 yhdysrakenteista komposiittimateriaalia, jotka ovat rajak-käin koko komposiittipolttoaine-elementin pituudelta, jotka komposiittimateriaalit sisältävät hiilipitoisen materiaalin (9), joka palaa, ja olennaisesti hiilipitoisen materiaalin kehän sisäpuolelle sijoitetun materiaalin (7), joka ei pala 10 merkittävästi verrattuna palavaan materiaaliin (9), jolla polttoaine-elementillä (10) on alle 20 mm pituus ennen palamista, tunnettu siitä, että ainakin osa ei-pala-vaa materiaalia (7) ulottuu palavan materiaalin (9) kehän ulkopuolelle. 1 5
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen komposiittipolttoaine-ele-mentti (10), tunnettu siitä, että polttoaine-elementtiin (10) sisältyvä ei-palava materiaali (7) käsittää lämmönvaihtomateriaalin. 20
4. 3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen komposiittipolttoaine-ele-mentti (10), tunnettu siitä, että lämmönvaihtomate-riaali (7) käsittää ei-palavan hiilen tai grafiittinauhan ·· tai -foilin tai metallinauhan tai -foilin. "25
5. 4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen komposiitti- • polttoaine-elementti (10), tunnettu siitä, että se käsittää useita ei-palavan materiaalin segmenttejä (7).
6. 5. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 4 mukainen komposiitti- polttoaine-elementti (10), tunnettu siitä, että : ei-palava materiaali (7) käsittää lisäksi yhden tai useamman « · · sideaineen. •35 6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen komposiitti- polttoaine-elementti (10), tunnettu siitä, että ··· mainittu polttoaine-elementti on suulakepuristettu. 98699 38
7. 7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen suulakepuristettu kom-posiittipolttoaine-elementti (10), tunnettu siitä, että mainitut ainakin kaksi komposiittimateriaalia on valmistettu koekstruusiolla. 5
8. 8. Tupakointituotteeseen tarkoitettu suulakepuristettu kom-posiittipolttoaine-elementti (10), tunnettu siitä, että se käsittää vähintään kaksi koekstruusiolla valmistettua materiaalia, jotka ovat rajakkain koko sen pituudel- 10 ta, sisältäen hiilipitoisen materiaalin (9), joka palaa, ja hiilipitoisen lämmönvaihtomateriaalin, joka ei pala merkittävästi verrattuna palavaan materiaaliin (9), että mainittu ei-palava materiaali on sijoitettu olennaisesti hiilipitoisen materiaalin (9) kehän sisäpuolelle, ja että poltto-15 aine-elementillä (10) on alle 20 mm pituus ennen palamista.
9. 9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen suulakepuristettu kom-posiittipolttoaine-elementti (10), tunnettu siitä, että ainakin osa lämmönvaihtomateriaalista (7) ulottuu 20 palavan materiaalin (9) kehän ulkopuolelle.
10. 10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen komposiittipolttoaine-elementti (10), tunnettu siitä, että polttoaine- ·. elementissä oleva lämmönvaihtomateriaali (7) käsittää hii— "25 Ien. • · 1 • « · • · · 98699 39