HU203655B - Tobacco industrial product of cigarette character with improved sucker part and sucker part for tobacco industrial products of cigarette character - Google Patents

Description

A találmány tárgya cigaretta jellegű dohányipari termék javított szívókarésszel, illetve szívókarész cigaretta jellegű dohányipari termékhez. A javasolt terméknél a tüzelőanyagcella az aeroszolképző anyagot tartalmazó aeroszolgenerátor előtt van elrendezve és körülöttük papírborításban elhelyezett dohányköpeny van kialakítva, míg az aeroszolgenerátor után az aeroszolgenerátor által előállított aeroszolt fogyasztóhoz továbbító hengeres alakú szívókarész kapcsolódik. A szívókarész olyan cigaretta jellegű dohányipari terméknél kerül felhasználásra, amely aeroszol előállítására alkalmasan van kiképezve, és ahol a tüzelőanyagcellával érintkező aeroszolgenerátorhoz kapcsolódó szívókarész szívókából és távtartó elemből áll.

A találmány szerinti dohányipari termékben, illetve szívókarészben hőre lágyuló műanyagból készült szálakat alkalmazunk, aminek révén a dohányipari termék fogyasztójának szervezetébe jutó aeroszol hőmérséklete lecsökkenthető, de az aeroszolt szállító áramlás intenzitása ezzel nem lesz kisebb. A javasolt dohányipari termék a dohány ízét megőrző aeroszolt szolgáltat, de benne a tökéletlen égés termékei, illetve a pirolitikus folyamatokban keletkező vegyületek részaránya az egészségre káros határ alatt marad.

Cigaretta jellegű dohányipari termékek hagyományos kialakításának továbbfejlesztésére számos javaslat született. Ilyenek ismerhetők meg például a 4079742 (bejelentője Rainer és társai), a 4284089 (bejelentője Ray), a 2907686 (bejelentője Siegel), a

258 015 és a 3 356094 (bejelentője Ellia és társai), a 3516417 (bejelentője Moses), a 3943941 és

044 777 (bejelentője Boyd és társai), a 4 286 604 (bejelentője Ehretsmann és társai), a 4 320544 (bejelentője Hardwick és társai), a 4 340 072 (bejelentője Bolt és társai), a 4391285 (bejelentője Bumett), a 4474191 (bejelentője Steiner) lsz. US szabadalmi leírásokból, valamint a Heam névre megadott 117355 lsz. EP szabadalmi leírásból.

A jelen találmány kidolgozása során hozzáférhető adatok tanúbizonysága szerint az előbb felsorolt szabadalmi okiratokban bemutatott dohányipari termékek között egy sem volt olyan, amely nagyobb mennyiségben került volna kereskedelmi forgalomba, vagy egyáltalában észrevehető sikert aratott volna a piacon. Azt a tényt, hogy ezekben a szabadalmi okiratokban bemutatott dohányipari termékek nem találhatók meg a piacon, minden bizonnyal számos ok magyarázza. Ezek között kell említeni az aeroszolok képzésének korlátos mértékét, amely már a dohányipari termék élvezetének kezdeténél is problémát jelent, majd az élvezet teljes időtartama alatt továbbra is kedvezőtlen szinten marad, az ízhatás jellegtelen voltát, a füstöt alkotó és az ízhatásban részt vevő összetevők termikus bomlása miatt keletkező kellemetlen mellékízt, a viszonylag nagy mennyiségben jelen levő pirolitikus termékeket, az oldalirányú füstáram kialakulását és a fogyasztók számára elfogadható külalak megvalósításának nehézkességét.

Megállapítható tehát, hogy sok évtizede felmerült igények és az ezen igények kielégítésére irányuló erő2 feszítések ellenére mind a mai napig nem került olyan dohányipari tennék kereskedelmi forgalomba, amely egyesítené a hagyományos kialakítású cigaretták fogyasztói részéről az ízhatással és a cigaretta élvezetével kapcsolatosan jelentkező igények kielégítését azzal a követelménnyel, hogy a cigaretta (és a hasonló dohányipari termékek) élvezete ne járjon együtt a tökéletlen égés termékeinek és a pirolitikus folyamatokban keletkező anyagoknak a szervezetbe való bejutásával.

1985-ben jelentek meg az első olyan szabadalmi leírások, amelyek újszerű dohányipari termékek előállítására vonatkoznak, olyan termékekére, amelyek a hagyományos cigarettával szemben támasztott igényeket úgy elégítik ki, hogy egyúttal a tökéletlen égés termékei vagy pirolízises folyamatok eredményeként keletkező anyagok ne kerülhessenek a fogyasztó szervezetébe. Ezen szabadalmi leírások közöl az első az 1985. szeptember 13-án publikált 13985/3890 lsz. libériái szabadalomé volt; az ezzel teljes mértékben azonos EP szabadalmi bejelentés szövegét 1986. március 19-én tették közzé 174 645 szám alatt.

Ugyanilyen felépítésű és szerkezetű dohányipari termék ismerhető meg a 650604 és 684537 alapszámú US szabadalmi bejelentések elsőbbségével benyújtott és T/40000 szám alatt közzétett magyar szabadalmi bejelentésből. Ez a dohányipari termék forró száraz füstöt előállító tüzelőanyagcellát tartalmaz és vele legalább egy aeroszolképzőt befogadó aeroszolgenerátor érintkezik, ahol az aeroszolgenerátorhoz szívókarész kapcsolódik. A szívókarész dohánnyal van kitöltve, hozzá cellulóz-acetáttal körbevett távtartó elem csatlakozik, amely azt az aeroszolgenerátortól elválasztja. Ennek a megoldásnak a révén a dohányipari termék fogyasztójának szervezetébe káros égéstermékek nem jutnak, de a dohány gázáramlásba vihető összetevőit tartalmazó gázáram viszonylag magas, a fogyasztók között kedvezőtlennek érzékelt hőmérsékletű. Ha a hagyományos felépítésű filteres szívókarészt alkalmazzák, az aeroszol hőmérséklete ugyan lecsökkenthető, de a termék élvezeti értékét a szívás nehézsége lerontja.

Az ismert cigarettákban a szívókarész normál megoldása a közepes vagy nagy szűrési hatékonyságú anyagok alkalmazását igényli. Széles körben használják a cellulóz-acetát alapú kócokat, rendezetlen szálhalmazokat. Ezekben az anyagokbn a szálak viszonylagosan irányítottak, vagyis a filterben olyan csatornák jöhetnek létre, amelyeken át a levegő viszonylag kis keresztmetszeten áramlik. Észrevehető például a füteres cigarettáknál, hogy a dohányzás folyamatában csak a filter egy része színeződik el, ami egyértelműen bizonyítja, hogy a filternek csatornákat tartalmazó szerkezete van. Ezt a hatást egyébként a fogyasztó adott esetben a szájával vagy a nyelvével is érzékeli, helyenként a füst hőmérséklete magas.

A találmány feladata olyan dohányipari tennék, illetve ilyen terméknél beépíthető szívókarész létrehozása, amelynek javított szívókarésze biztosítja a felmerült igény kielégítését, tehát a dohányipari termék

HU 203 655 Β élvezete során a fogyasztó szervezetébe nem vagy csak minimális mennyiségben juthatnak be a tökéletlen égjés termékei, illetve a pirolitikus folyamatokban keletkező vegyületek, egyúttal az aeroszol hőmérséklete lecsökkenthető, de az aeroszolt szállító áramlás intenzitása ezzel nem lesz kisebb. A feladat tehát olyan termék kialakítása, amely a hagyományos cigaretta jellegű termékekhez hasonlóan könnyen szívható, a szívással kapott aeroszol hőmérséklete a megszokott füsthőmérsékletek tartományába esik.

A találmány alapja az a felismerés, hogy az említett felépítésű dohányipari termékekben a cellulóz-acetát alapú filterek alkalmazását ki kell küszöbölni, helyette szövés nélküli szálas szerkezeteket, vagyis szövedékeket kell alkalmazni, amelyek mindenekelőtt hőre lágyuló műanyagból készült szálakból állnak. Ezzel megállapításunk szerint az aeroszol hőmérséklete hatásosan csökkenthető és a hőmérsékletcsökkenéssel sem az aeroszolt továbbító gázáram intenzitása, sem pedig az aeroszol mennyisége nem lesz kisebb. Azt is észleltük, hogy a hőre lágyuló műanyag szálakból álló szövedék a hőenergia jelentős részét elnyeli, lehetővé teszi a hőmérsékleti inhomogenitások kiszűrését, egyenletesen osztja el a dohányzás folyamatában keletkező aeroszolokat és nagy fajlagos felülete révén egyenletes hőmérséklet- és anyageloszlást biztosít. Feltételezhetően a viszonylag nagy felszínen elosztó áramlás miatt az aeroszolok hőmérséklete lecsökken, hiszen a nagy felülethez megnövekedett átáramlási idő tartozik és ez különösen a szövés nélküli anyagból álló hőre lágyuló szálak alkalmazásának következménye. A hagyományos filter típusú szívókarészek felhasználása során a cél a dohányfüstből a nemkívánatos termékek lehető legtökéletesebb eltávolítása. Ennek során azonban olyan anyagokat is eltávolítanak, amelyek a fogyasztó számára kívánatosak és az ismert felépítésű újszerű dohányipari termékek élvezete során nem tekinthetők az egészségre károsnak. így a hagyományos filterek a találmány szerinti termékeknél a glicerin, az ízanyagok és hasonló aeroszol jellegű komponensek jelentős részét is eltávolítják. Ezért feladata a találmánynak olyan megoldást találni, amelynél a továbbítani kívánt összetevők kiszűrésének hatékonysága a károsnak talált összetevőkéhez képest sokkal kisebb, tehát hoszszabb szűrési szakaszok is alkalmazhatók, ugyanolyan aeroszoláramlási és továbbítási intenzitás mellett; amikor is az aeroszolok hűtési és áramlási feltételei javulnak

A kitűzött feladat megoldásaként cigaretta jellegű dohányipari terméket dolgoztunk ki, amelynél tüzelőanyagcella aeroszolképző anyagot tartalmazó aeroszolgenerátor előtt van elrendezve és körülöttük papírborításban elhelyezett dohányköpeny van kialakítva, míg az aeroszolgenerátor után az aeroszolgenerátor által előállított aeroszolt fogyasztóhoz továbbító hengeres alakú szívókarész kapcsolódik, ahol a találmány értelmében a szívókarészben hőre lágyuló műanyag szálakból szövés nélkül készült szövedékből álló szívóka van kialakítva.

A szívókarész előállítása különösen kedvezővé válik és a tennék élvezeti értéke is javul a találmány szerinti dohányipari terméknek abban az előnyös kiviteli alak* jában, amelynél az aeroszolgenerátor és a szívóka között a szívókarészben szövés nélkül készült anyagból álló távtartó van beiktatva, amely oélszerűen hajtogatással vagy összenyomással hengeres alakra hozott papírból vagy hőre lágyuló műanyag szálakból álló szövés nélküli szerkezetű, adott esetben dohánykivonatot vagy dohányt tartalmazó szövedékből van kiképezve, esetleg cellulóz-acetát alapú csőszerű elemmel van kialakítva.

A hőre lágyuló műanyag általában poliolefin, különösen polipropilén vagy poliészter alapú és célszerűen a szívókarészben a szövedék hőre lágyuló műanyag ömledékéből fúvással előállított szálakból van kiképezve.

A találmány szerinti dohányipari tennék cigarettaként különösen előnyösen gyártható, ha a szívókarész 10 mm és 40 mm, célszerűen 15 mm és 35 mm közötti hosszúságú elemként, míg ebben a távtartó elem 5 mm és 30 mm, célszerűen 5 mm és 15 mm közötti hosszúságú tagként van kiképezve.

A javasolt dohányipari tennék élvezeti értékét igen magassá teszi az az előnyös kiviteli alak, amelynél a tüzelőanyagcella és az aeroszolgenerátor között konduktív hőcserét biztosító kapcsolat van, amit célszerűen az aeroszolgenerátort teljes hosszán, míg a tüzelőanyagcellát hossza mentén egy szakaszon körbevevő elemmel, például fémes kapszulával biztosítunk.

Általában a tüzelőanyagcella szenet tartalmaz, hosszúsága legfeljebb 30 mm, körülötte hosszának legalább egy része mentén szigetelő anyagú köpeny van elrendezve, amely előnyösen rugalmas, éghetetlen és legalább 0,5 mm vastag anyagból van kiképezve és célszerűen, amikor anyagának egyik összetevőjeként dohányt vagy dobánykivonatot tartalmaz, az aeroszolgenerátort hosszánakegy részén körbeveszi.

Ugyancsak a kitűzött feladat megoldásaként cigaretta jellegű dohányipari termékhez szívókarészt ugyancsak kidolgoztunk, ahol a dohányipari tennék aeroszol előállítására alkalmasan van kiképezve, és a tüzelőanyagcellával érintkező aeroszolgenerátorhoz kapcsolódó szívókarész szívókából és távtartó elemből áll, míg a találmány értelmében a távtartó elem és a vele kapcsolódó szívóka közül vagy a szívóka vagy mindkettő szövés nélküli szövedéket alkotó hőre lágyuló műanyag, mint poliészter vagy poliolefin, különösen polipropilén szálakból van kiképezve.

A találmány szerinti szívókarész egy előnyös kiviteli alakjában a távtartó elem dohánykivonattal ízesített, hajtogatással vagy összenyomással hengeres alakra hozott papírból vagy hőre lágyuló műanyag szálakból álló szövés nélküli szerkezetű szövedékből van kiképezve.

A találmány szerinti feladat megoldásaként kidolgozott dohányipari termékben tehát olyan szívókarész van, amely tűzelőanyagcellával érintkező aeroszolgenerátorhoz csatlakozik, szövés nélküli, hőre lágyuló műanyagból áll, továbbá az aeroszolgenerátor, valamint a szegmens között távtartó elem van beépítve. A

HU 203 655 Β hőre lágyuló műanyag szálakból álló szegmens olyan elemként működik, amely ahőenérgiát elnyeli, lehetővé teszi a hőmérsékleti egyenetlenségek kiszűrését, egyenletesen osztja el a dohányzás folyamatában keletkező aeroszolokat és lényegében nagy fajlagos felülete révén egyenletes hőmérséklet- és anyageloszlást biztosít. Feltételezhetőén a viszonylag nagy felszínen elosztó áramlás miatt az aeroszolok hőmérséklete lecsökken, hiszen a nagy felülethez megnövekedett átáramlási idő tartozik és ez különösen a szövés nélküli anyagból álló hőre lágyuló szálak alkalmazásának következménye.

A találmány szerint javasolt szívókarész ennek megfelelően kis szűrési hatékonyságú anyagból áll, hőcsapdaként működik, ennek révén lecsökkenti az aeroszolnak a fogyasztó által érzékelt hőmérsékletét, de azt is lehetővé teszi, hogy a hőre lágyuló szövés nélküli anyag hőmérséklet hatására bekövetkező nemkívánatos degradálására vagy megolvadására ne kerülhessen sor.

A jelen találmány szerinti felépítésű tökéletesített szívókarészt alkalmazó dohányipari termékek előnyösen kialakíthatók olyan szerkezetben, hogy szokásos dohányipari ellenőrzési feltételek között, amikor 35 ml-es átszívásokat valósítunk meg és az átszívások között 58 másodperces parázslási időszakokat tartunk, az első 3 átszívással teljes nedves szemcsés anyagmennyiség formájában mért aeroszolként legalább 0,6 mg anyagot továbbítunk. A találmány szerinti kialakításban azonban célszerűen az első 3 átszívással legalább 1,5 mg mennyiségű aeroszol továbbítását biztosítjuk. Még előnyösebbek azok a célszerű kialakítások, amelyeknél az első 3 átszívással továbbított aeroszolok mennyisége az említett szokásos ellenőrzési feltételek között legalább 3 mg (nedves szemcsés anyagmennyiségként értelmezve az aeroszolokat). Ezen túlmenően a találmány szerinti megoldással előállíthatók olyan dohányipari termékek is, amelyek egy-egy átszívásra, és általában legalább az első 6 átszívásra, előnyösen az első 10 átszívásra, az említett ellenőrzési feltételek között átszívásonként legalább átlagosan 0,8 mg aeroszol továbbítására alkalmasak.

Az előzőekben említett előnyös kialakítási lehetőségek feltételeinek megteremtésén túlmenően a találmány szerinti megoldás lényeges jellemzője, hogy olyan dohányipari termékek készíthetők, amelyeknél a továbbított aeroszol összetétele igen egyszerű, vagyis benne levegőn, szén-dioxidon és vízen kívül alapvetően csak a kívánt aeroszolképző és illékony ízanyagok vannak jelen, további összetevők csak nyomokban lelhetők fel. így az elfogadot t Ames ellenőrzési módszerrel az aeroszolban értékelhető mutagén aktivitás nem mutatható ki. Ezen túlmenően, a találmány szerinti felépítésű dohányipari termékeknél a fogyasztás nem jár hamu képződésével, vagyis az ismert termékekre jellemző hamu nem jelenik meg, kellemetlen hatásaival nem kell számolni.

A találmány ismertetésében eddig és a továbbiakban használt néhány alapfogalom értelmezése a követ4 kező (ezek az értelmezések nem tekinthetők szabatos tudományos meghatározásoknak):

Az „aeroszol” olyan anyagkeveréket jelent, amelyet a szokásos dohányipari termékek fogyasztói füstként érzékelnek, és amely hő hatására keletkező gőzöket, gázokat, látható és szemmel nem észlelhető részecskéket tartalmaz, ahol a hő forrása tüzelőanyagcella, amely aeroszolképzőt tartalmazó szubsztrátummal kerül kapcsolatba. Az így definiált aeroszol tehát illékony szagosító és ízképző, továbbá gyógyászatilag és fiziológiailag aktív összetevőket is magával hordozhat, függetlenül ez utóbbiak látható vagy láthatatlan jellegétől.

A „konduktív hőcsere vagy az ilyen hőcserére támaszkodó kapcsolat aeroszolképző anyagot tartalmazó szubsztrátum és tüzelőanyagcella olyan térben értelmezett kapcsolatát jelenti, amelynél az égési folyamat beindítását követően a hőenergia konduktív folyamattal áramlik át az aeroszolképző anyagot tartalmazó szubsztrátumba és ez a kapcsolat a tüzelőanyagcella kiégéséig tart. A konduktív hőcsere feltételei különböző módokon biztosíthatók, a legáltalánosabb a közvetlen kapcsolat a tüzelőanyagcella hőtermelő (parázsló) része és a szubsztrátum között, a másik általában alkalmazható megoldás a hővezetés feltételeinek megteremtése a tüzelőanyagcella és az aeroszol képződésének helye között, például fémből készült elem beépítésével. Adott esetben előnyös lehet a két megoldás együttes alkalmazása.

A „széntartalmú” anyag olyan anyagot jelöl, amelynek összetételében a szén jelentős részarányt képvisel.

A „szigetelő elem” fogalma a találmány szerinti dohányipari termékkel kapcsolatban olyan elemet jelöl, amely lényegében szigetelő hatású. Ez a szigetelő hatás a javasolt felépítésű termék felhasználása során az éghetetlenséget jelenti, bár adott esetben lassan elégő szenes összetevők is megengedhetők. Ugyanúgy a szigetelő elemben lehetnek kis olvadáspontú, az égési folyamat során megolvadó összetevők, például üvegszálak. A szigetelés tehát hőszigetelést jelent, mégpedig olyan anyagokat, amelyek hővezetőképessége legfeljebb 20,9 W/mK, előnyösen legfeljebb 8,4 W/mK, de általában 2,1 W/mK alatt marad. Ezekkel az anyagokkal kapcsolatban utalunk a Hackh’s Chemical Dictionary (4. kiadás, 1969) 672. oldalára, illetve a Langeféle Handbook of Chemistry (11. kiadás, 1973) 272274. oldalára.

A találmány tárgyát a továbbiakban a javasolt megoldás szerint létrehozott dohányipari termékek néhány példakénti kiviteli alakjának bemutatásával, a csatolt rajzra hivatkozással ismertetjük részletesen. A rajzon az

1, ábra: a találmány szerinti, javított dohányipari termék a javasolt filter elrendezéssel, hosszirányú keresztmetszetben az

1A ábra: a tüzelőanyagcella járatainak konfigurációja a termék égetett vége felől, a

2. ábra: a találmány szerinti szívókarész 30 mm-es cellulóz-acetát csővel, a

HU 203 655 Β

2A ábra: a 2. ábra szerinti szívókarész dohányból és polipropilénből összeállítva, a

2B ábra: a 2. ábra szerinti szívókarész cellulóz-acetát csőből és polipropilénből összeállítva, a

2C ábra: a 2. ábra szerinti szívókarész hosszabb cellulóz-acetát csővel kialakítva, a

2D ábra: a 2. ábra szerinti szívókarész dohányból, cellulóz-acetát csőből és polipropilénből összeállítva, a

3. ábra: a 2., 2A, 2B, 2C és 2D ábrákon bemutatott szívókarésszel kialakított dohányipari terméket elhagyó gáz hőmérsékletének változása a megszívások számának függvényében,a

4. ábra: a találmány szerinti dohányipari termékben szükséges, hőre lágyuló műanyag szálakból álló szegmens előállításának egy lehetséges módja, az

5. ábra: a 4. ábrán bemutatott eljárással gyártott szegmens hengeres alakjának biztosítása a dohányipari termék szűrőbetétjéhez, az

5A ábra: kettős henger keresztmetszete, amellyel anyag összegyűrhető vagy összehajtogatható a szűrőbetét kívánt alakjára, míg a

6. ábra: a találmány szerinti eljárással létrehozott szívókarész kimenetén a szájban mérhető aeroszolhőmérséklet változása.

A találmány értelmében dohányipari termékhez, különösen cigarettához újszerű szívókarészt alakítottunk ki.Ez a szívókarész mindenekelőtt olyan dohányipari termékeknél használható, amelyek éghető anyagot tartalmazó tűzelőanyagcellával és ettől fizikailag elválasztott aeroszolgenerátorral vannak kiképezve. Uyen dohányipar termékek láthatók például a 174 645 vagy a 212234 számú EP közzétételi iratokban. A találmány szerinti dohányipar tennék felépítését az 1. ábra mutatja.

A termék két fő részre osztható. Egyik végén 10 tüzelőanyagcella van, amely lényegében szén alapú. A10 tűzelőanyagcella belsejében 11 átmenő járatok vannak kialakítva, amelyek elrendezése az 1A ábra szerinti. Számuk általában tizenhárom körül van. A 10 tűzelőanyagcella extrudált keverékként van szénből (karbonizált papírból), nátrium-karboxi-metil-celiulózból (SCMC), mint kötőanyagból, K₂CO₃-ból és vízből kiképezve.

A 10 tűzelőanyagcella 8 külső felszínén rugalmas anyagú 16 köpeny van szigetelő szálakból álló rétegként elrendezve, ahol a szigetelő szálakat például üvegszálak alkotják.

A javasolt dohányipar termékben a 10 tüzelőanyagcella 14 aeroszolgenerátorral kapcsolódik, és ez van 22 szívókarésszel, mint a termék másik fő részével egyesítve. Eimek megfelelően a 10 tűzelőanyagcella egyik vége a cigaretta jellegű termék 22 szívókarésze felé esik. A lóköpeny alatt felületét részben 12fémes kapszula veszi körül, amely fizikailag a 10 tözelőanyagcellától elváló, aeroszolt képző részegységet, tehát a 14 aeroszolgenerátort is körbeveszi. Ez utóbbi egy vagy több aeroszolképző anyagot befogadó szubsztrátumot tartalmaz. A szubsztrátum(ok) lehelnek) szemcsés anyag(ok), pálcikaszerű készítmény(ek), de ezeken kívül bármilyen más alkalmas formájú preparátum szintén alkalmazható.

A12 fémes kapszulát a 14 aeroszolgenerátornál 18 dohányköpeny veszi körül. A 22 szívókarésznél a 14 aeroszolgenerátor kiömlése két bevágássszerű 20 hasítékos járattal van kiképezve, amelyek a 12 fémes kapszula falában vannak. A 20 hasítékos járatok lényegében a 12 fémes kapszula mint cső középvonalában húzódnak.

A 22 szívókarész 24 távtartó elemből és hőre lágyuló műanyagszálakból álló szövedéket alkotó, azaz szövés nélkül készült textilszerkezetű 26 szívókából áll. A 24 távtartó elem hasonló műanyagszálakból szintén szövedékként vagy más szövés nélkül készült szálas szerkezetként, például hajtogatott dohánylapból vagy dohánykivonatot tartalmazó papírlapból van kialakítva és az aeroszol rajta keresztül halad át a fogyasztóhoz. A javasolt dohányipar terméken, vagy felületének legalább egy részén 30,31,32,33,34,35 és 36 cigarettapapír-rétegek közül egy vagy több van elrendezve.

A találmány szerint javasolt 22 szívókarészben tehát olyan 26 szívóka van, amelyet hőre lágyuló műanyagból készült szálakkal alakítunk ki, szövés nélkül. Ehhez célszerűen a 24 távtartó elem kapcsolódik, amely a hőre lágyuló műanyagból álló szövedék és a 14 aeroszolgenerátor között van elhelyezve.

A hőre lágyuló műanyagok feldolgozásának különböző módjai alkalmazhatók, egyebek között az ömledékből fúvással történő szálgyártás említhető, amelyből például a 3 849241 lsz. US szabadalmi leírás alapján lehet szövedéket előállítani.

A 4. ábrából a találmány szerinti dohányipar termékben alkalmazható, illetve a találmány szerint kialakított szívókarész előállításának a hagyományos öntéses szálhúzás módszerére épülő megoldása ismerhető meg. A műanyagot 42 motorral hajtott 41 extruder segítségével dolgozzuk fel, amelynek 43 garatján keresztül pellet formájú 44 hőre lágyuló polimert adagolunk. A 41 extruder belső terét szükség szerinti megemelt hőmérsékleten tartjuk, aminek segítségével biztosítjuk, hogy a polimer kívánt viszkozitású állapotban jusson a 45 extrudáló szerszámba. A 45 extrudáló szerszámban az extrudált műanyag általában függőleges irányban mozog, esése közben mozgásirányával ellentétes irányban áramló, 46 légvezetékkel bejuttatott forró levegővel találkozik. Amennyiben erre szükség van, a 45 extrudáló szerszám szintén melegíthető, erre a célra elektromos áramot, vagy megfelelő közeget áramoltató 47 tápvezetéket használunk A 45 extrudáló szerszám kimenetét 48 szálak hagyják el, amelyeket 50 hőre lágyuló szálheveder vagy hasonló szövedék kialakítására alkalmas 49 gyűjtőfelületre juttatunk. A 49 gyűjtőfelület például forgó felületet jelent, amit előnyösen 52 tengelyen felfogott 51 forgódobbal valósítunk meg. Egyébként erre a célra más megoldások is ismeretesek, például szalag, ernyő vagy hasonló gyűjtő eszköz felhasználása.

HU 203 655 Β

A hőre lágyuló műanyagból álló hevederszerű szövedék hagyományos módszerekkel hengeres vagy más kívánt alakra hozható, erre a célra a cigarettagyártásban filterkészítéshez alkalmazott eszközök kiválóan megfelelnek

Az 5. ábra a hevederként előállított szövedék szűrőbetétté történő átalakításának módszerét mutatjuk be. Az 50 hőre lágyuló szálhevederből álló 53 tekercset, mint ezt az 5. ábra változatosan mutatja, letekercseljük és például az 5A ábra szerinti keresztmetszetű 54 kúpos előformázó elembe juttatjuk, amely a lapos 50 hőre lágyuló szálhevedert hengeres alakú testté gyűri, nyomja vagy hajtogatja Össze és így az 55 formázott hengerként a filterkészítő szerszámba beadagolható. Az 55 formázott hengert ismert módon 56 papírszalagból levágott borítással látjuk el, majd előtoljuk és 58 vágószerszám alkalmazásával méretre vágjuk, amivel kívánt hosszúságú 57 szűrőbetéteket kapunk Ezt követően a rajzon nem ábrázolt berendezéssel az 57 szűrőbetétek egyik végére ragasztót viszünk fel.

Bár erre nincs feltétlenül szükség, a szűrőbetét megfelelő minőségének biztosításában előnyös lehet, ha az 53 tekercs anyagát az 54 kúpos előformázó hengerbe való beadagolás előtt előkészítő megmunkálásnak vetjük alá. Két ilyen előmegmunkálási műveletet mutat az 5. ábra, amikor is 59 hornyolt hengerpárral az 53 tekercsről levett anyag felületét borzoljuk, illetve egy másik lépésben 60 folyadékadagolóval az 50 hőre lágyuló szálheveder felületére glicerint vagy más nedvesítőszert juttatunk

Az 5A ábra szerinti kettős kúp alkalmazása az egyszerű kúpos előformázó elem helyett szintén előnyös. Ebben az esetben a két kúp biztosítja az előformázást. Az 50 hőre lágyuló szálhevedert a két kúp által megbatározott tórusz keresztmetszetű belső térbe juttatjuk, ahol az lényegében feszültségmentes állapotban van, vagyis a bemenet után a heveder anyaga a belső kúpon tekercselődik fel. A kúpok egymáshoz képest elmozdíthatók és így a szűrőbetét anyagának homogenitása, tömör szerkezete biztosítható.

A hőre lágyuló műanyag szálak alapanyagaként számos hőre lágyuló műanyagot lehet felhasználni. így a 22 szívókarész készíthető poliolefinekből, mint például izotaktikus polipropilénből, illetve poliészterekből, mint például poli-butilén-tereftalátból. A szálak előállításának ez a módszere lehetővé teszi, hogy a megolvasztott polimerbe különböző adalékanyagokat (például kalcium-karbonátot) egyszerűen juttassunk be, de ugyanígy az extrudálás során a megolvadt polimer felületére könnyen eljuttathatók azok az anyagok, amelyek a heveder struktúrájának befolyásolására és így a belőle készülő szűrőbetét (22 szívókarész) tulajdonságainak szabályozására alkalmasak. A szálak egyesítésével létrehozott heveder könnyen vethető alá különböző kiegészítő műveleteknek, amikor is a kívánt organoleptikus és/vagy higiénés jellemzők elérése céljából száraz vagy folyékony halmazállapotú adalékanyagot juttatunk a heveder szerkezetébe.

Az így előállított hevederek térfogattömege széles körben változhat és ebben számos tényező meghatározó jellegű. Az egyik ilyen tényező a heveder anyagának előállítására szolgáló eljárás, illetve a hőre lágyuló műanyag maga. Általában kb. 0,017-0,034 kg/m² felületi tömegű anyagot alkalmazunk. Az ilyen hevederek szakítószilárdsága szintén elég széles határok között változhat, általában a jellemző szálirányra keresztben 0,44-10,7 N/mm² értéket kívánunk meg, míg szálirányban legalább 0,44 N/mm² érték az ajánlatos. A tapasztalat szerint szálirányban különösen a 3,1— 10,7 N/mm², míg erre keresztirányban a 2,2210,21 N/mm² értéktartomány biztosítandó. A hevedereknél megadható a szálirányú és az arra keresztirányú szilárdságok aránya is, amely általában az 1:1 4:1, célszerűen az 1:1 - 2:1 tartományban változik. Ezeknél az anyagoknál a szakítószilárdságot a 191A szövetségi vizsgálati szabványban előírt 5100 jelű módszerrel határozzuk meg, erre a célra például az Instron Corp. 1122 típusjelű vizsgáló készülékét használjuk. A szilárdság értéke egyébként számos tényezőtől függ, így például a heveder jellemző szálirányától, a szálaknak az ehhez az irányhoz viszonyított orientációjában megfigyelhető szórásától, a szálak összeolvadásának mértékétől, illetve a szálak vastagsági eloszlásától. Az előállított hevedereknél levegő átszívásával áteresztőképességként meghatározott Frazier-féle porozitást is megállapítottuk, amely ugyancsak széles határok között változhat. Általában 0,5085,08m³xm'²xs*¹ közötti értékeket tekinthetünk előnyöseknek, s ezen belül is különösen a 0,7625,08 m³ x m² x s¹ tartományt, ha ötszörösen hajtogatott anyagból vett mintát vizsgálunk. A Frazier-féle porozitás vizsgálatát ezeknél az anyagoknál a Frazier/Precision Instrument Co. által gyártott légpermeabilitási vizsgáló műszerrel végeztük el. A meghatározás alapelve a heveder légáteresztésének mérése. Az eljárás a 191A jelű szövetségi vizsgálati szabványban előírt 5450 jelű módszernek felel meg, de azzal a különbséggel, hogy ötszörösen hajtogatott anyagból vett 205 x 205 mm nagyságú mintákat használtunk és a mérésekhez 20 mm kilépő átmérőjű légfúvókát alkalmaztunk. A mérési eredményeket a minta felületének egységén percenként átszívott vagy átfújt levegő térfogata jelenti.

A találmány szerinti 22 szívókarész előállításához használt heveder felületén a nyitott pórusok célszerűen 10-60%-ot tesznek ki, ahol a 14-52% tartomány bizonyult különösen előnyösnek. A pórusok részarányát a Cambridge Instruments cég által gyártott 970 Quantimet jelű képelemző készülékkel állapítottuk meg. A nyitottság a szűrési hatékonyságra jellemző és a hevederből a találmány ismertetése során bemutatott módszerrel készült hengeres testek minősítésére ugyancsak alkalmas.

A találmány szerinti dohányipar termékben felhasználásra kerülő 22 szivókarész létrehozására különösen megfelel az a heveder, amelynek alapanyaga a Kimberly-Clark Corp. által gyártott PP-100-F jelű kísérleti összetételű polipropüén. Ennek az anyagnak a Frazier-féle permeabUitása kb. 4,61 m³xm'²xs*¹

HU 203 655 Β értékű, jellemző szálirányú szilárdsága 5,8 N/mm², erre merőlegesen 3,1 N/mm², míg felületi tömege 0,02 kg/mÉ Ebben az anyagban kb. 21% részarányban glicerin vagy más nedvesitőszer van, ennek részaránya 0,5-8 t% között változhat, célszerűen 1-4 t% tartományba esik, a legelőnyösebb az 1,5-2,5 t% tartományúi eső értékek választása.

A találmány szerinti dohányipar termék 22 szívókarészének, illetve a javasolt szívókarésznek a létrehozásához alkalmazott hőre lágyuló műanyagból készült szővedékes szűrőszerkezet tömörsége mind szűrési hatékonyság, mind pedig esztétikai szempontok alapján széles körben változtatható, ennek révén az aeroszolt szállító gázáram intenzitása jól befolyásolható. Ajánlatos azonban olyan 26 szívókát és szükség szerinti 24· távtartó elemet alkalmazni, amely külalakjában és;'tapintásában a hagyományos cellulóz-acetát anyagú filterekre emlékeztet. A filter anyagának tömörségét többféle módon lehet értékelni. Erre a célra a Kimberley-Clark Corp. által gyártott PP-100-F jelű anyagból szálakat készítettünk, amelyeket 22 szívókarészekké egyesítettünk és azokat 19 mm átmérőjű nyomólap alatt helyeztük el. A nyomólapot a 22 szívókarészek felületére illesztettük és nyomásmentes állapotban 4 kezdeti átmérőt megmértük. Ilyen feltételek között á nyomólap mintegy 270 N erővel hatott a szűrőre. Ezt követően a nyomólapra 100 g tömeget raktunk. Aterhelést fenntartva 10 másodperc elteltével az átmérőt újból megmértük. A tömörséget ezután százalékos arányban állapítottuk meg, éspedig úgy, hogy a második méréssel kapott átmérőt osztottuk az első méréssel kapottal, majd az arányszámokat megszoroztuk százzal. Az így kifejezett tömörség 94-99% értéktartományba esett, a tapasztalat szerint a végtermék minőségét tekintve a 96-98% tömörség különösen kedvező.

A találmány szerinti dohányipar termékben javasolt újszerű 22 szívókarész kialakításával előnyösen a hagyományos cigarettákéhoz hasonló nyomáseséssel jellemzett készítményt hozunk létre. A 22 szívókarész által okozott nyomásesés a dohányipar termék szívott oldalánál létrejött nyomásesésnek megfelelően változik Ha .például az 1. példa szerinti dohányipar terméket tekintjük, a 22 szívókarésznél a nyomásesés kisebb, mint a hagyományos cellulóz-acetát alapú filter típusú 'szívókarészeknél, általában a 22 szívókarész úgy készíthető el, hogy hosszúságának minden centiméterére 10-600 Pa, előnyösen 49-440 Pa tartományba eső nyomásesés jut, a fogyasztói értékítélet szerint legkedvezőbbnek a 67-147 Pa tartomány bizonyult. ,A 22 szívókarész által okozott nyomásesést 1050cm³/perc levegő átszívása mellett határozzuk meg. Ezeket a nyomáseséseket hosszúságegységre vonatkoztatva normalizálhatjuk, ha a kapott nyomásesést ai aktuális hosszúsággal osztjuk.

A sifevés nélkül készült, hőre lágyuló műanyag szálakból álló és a találmány értelmében kialakított 22 szívókárész hosszúságegységére számított szűrési hatékonyság az elvárásoknak megfelelően általában sokkal rosszabb, mint a hagyományos cellulóz-acetát filtereké. A szővedékes szerkezetek szűrési hatékonyságát általában kisebbre tudjuk beállítani, mint a legrosszabb szűrési hatékonyságú celiulóz-acetitok csoportjába tartozó készítményekét. Ez utóbbiak között említhető például a Celanese Coip. 8.0/40K jelű készítménye. A jelen találmány szerinti dohányipar termék 22 szívókarésze segít abban, hogy a fogyasztóhoz jutó aeroszol hőmérsékletét lecsökkentsük, mivel az aeroszol a dohányzás folyamatában viszonylag nagy felületen keletkezik. A találmány szerint javasolt kis szűrési hatékonyságú anyagok felhasználása segít abban is, hogy a szövés nélkül készült szővedékes szerkezetű 22 szívókarészt nagyobb hosszúsággal alakítsuk ki, ezzel az aeroszol kívánt nagy szállítási hatékonyságát biztosítsuk, élvezeti és ízanyagait a szűrés ne távolítsa el.

A 22 szívókarészben alkalmazott és hőre lágyuló műanyag szálakból szövés nélkül készült 26 szívóka hossza széles határok között változtatható, a meghatározás során számos tényezőt figyelembe lehet venni, közöttük a fogyasztó által érzékelt aeroszolhőmérsékletet. A cigaretta típusú dohányipar termékeknél a találmány szerinti 22 szívókarész általában 10-40 mm hosszúságú, előnyösen 15-35 mm, általában mintegy 30 mm hosszúságot választunk.

A találmány szerinti dohányipar termék 22 szívókarészében, illetve a javasolt szívókarészben célszerűen alkalmazott 24 távtartó elemet szintén különböző anyagokból állíthatjuk elő. Ezek közé soroljuk a fentiekben meghatározott, a 26 szívóka kialakításához felhasznált műanyagokat, a hagyományos filteranyagokat, mint például a kócolt cellulóz-acetátot, de ezen túlmenően a dohány, a dohánytartalmú papír is szóba jöhet. A 24 távtartó elem 24’ csövet körbevevő hagyományos szűrőanyaggal szintén elkészíthető (2. ábra), ahol a 24* cső a 24 távtartó elem teljes hosszán végighúzódhat (2B, 2C ábra), vagy a 24 távtartó elem 24’ cső nélküli és 24’ csövet tartalmazó darabokból épül fel (2D ábra). A 2A ábra a 24’ cső nélküli kialakítás lehetőségére utal.

A találmány értelmében mindenekelőtt a dohánytartalmú papírt alkalmazását tekintjük előnyösnek a 24 távtartó elem létrehozásában. A javasolt dohánytartalmú papírban regenerált dohányból álló szalag van, amely például a Kimberly Clark Corp.P144-l 85GAPF jelű lapszerű terméke. Ebben az anyagban mintegy 60 t% levegőáramban kezelt dohányszár és emellett mintegy 35 t% puha pépes facellulóz van (a szárazanyagra számítva). A nedvességtartalom általában 11-14 t%. Az anyag szakítószilárdsága 0,641,3 N/mm², száraz állapotban felületi tömege mintegy 38-44 g/m². Az anyagot hagyományos papírgyártási eljárással készítik, ennek során hozzá kb. 2 tf% glicerint vagy más nedvesítőszert, 1,8 tf% kálium-karbonátot, mintegy 0,1t% ízanyagot és kb. 11% kereskedelmi forgalomban beszerezhető írező szert adagolnak Az írező szer adott esetben például a Hercules Corp. (Wilmington, Delaware) Aquapel 360 XC jelű terméke.

A dohánytartalmú papírt a hagyományosan ismert eljárásokkal lehet önhordó és merevítő szerkezetű 24

HU 203 655 Β távtartó elemmé alakítani. A találmány szerinti 22 szívókarészt felhasználó dohányipar termékeknél előnyös azonban, ha ezt az anyagot az 5A ábra szerinti kettős kúppal dolgozzuk fel, ahogy azt már a szövés nélkül előállított szálakból álló 26 szívóka készítése kapcsán bemutattuk.

A 24 távtartó elem hosszúságát a hőre lágyuló műanyag szálakból szövés nélkül készült 26 szívóka hosszának figyelembevételével választjuk meg, hogy a 22 szívókarész a kívánt hosszúságú legyen. A találmány értelmében kialakított 22 szívókarészt felhasználó dohányipar termékekben a 24 távtartó elem hossza általában 5-30 mm, előnyösen 5-15 mm. A legtöbb terméknél a kb. 10 mm hosszúságot választjuk.

A találmány szerinti dohányipar termék, illetve szívókarész felhasználása a következő:

Az előbbiekben leírt lépéseket követve az ismertetett anyagokból cigaretta jellegű terméket készítünk. Ennek meggyújtásakor a 10 tüzelőanyagcella általában szén anyagát izzásba hozzuk, ami a megszívás hatására forró aeroszoláramot biztosít. Ez a dohány illékony anyagait gáz halmazállapotba viszi át, amelyekkel együtt a 14 aeroszolgenerátor szubsztrátumaiból felszabadított illékony összetevők szintén gáz halmazállapotba kerülnek. Mivel a 10 tüzelőanyagcella a cigaretta jellegű termékeknél viszonylag rövid, ezért az anyagában végighaladó forró, égő tűzkúp mindig a 14 aeroszolgenerátor szubsztrátumainak irányában halad előre, tehát az aeroszolképzéshez maximális intenzitású hőátadás biztosítható, aminek eredményeként az aeroszol képződése ugyancsak a kívánt maximális mértékű lehet. Ezt a folyamatot a javasolt 12 fémes kapszula, mint hővezető elem beépítése jól elősegíti.

A 10 tűzelőanyagcella viszonylagos rövidsége és a körülményeknek megfelelően választott égési karakterisztikája miatt a benne alkalmazott éghető anyag szükséges intenzitású égése gyakorlatilag egy-két megszívás után kialakul. Az aeroszolt képző szubsztrátumokat tartalmazó 14 aeroszolgenerátornak a 10 tüzelőanyagcellához közelebb eső részein a hőmérséklet gyorsan emelkedik, a 14 aeroszolgenerátorba jutó hőenergia mennyisége növekszik, különösen a kezdeti és középső szívási szakaszban. Mivel a javasolt 10 tüzelőanyagcella rövid, ezért nem jöhet létre olyan hőelnyelésre alkalmas hosszú, az égésből kimaradt szakasza, amely a termikus aeroszolképzésen alapuló dohányipar termékek eddigi megoldásainál gyakran előfordult.

Mivel az aeroszolt képző anyagok a 10 tüzelőanyagcellától fizikailag el vannak választva, ezért rájuk sokkal kisebb hőmérsékletek hatnak, mint amilyet a 10 tűzelőanyagcella égése jelent, s ennek révén az összetevők termikus lebomlásának veszélyét minimálisra lehet csökkenteni.

A különösen előnyösnek bizonyult kiviteli alakoknál a rövid, szén alapú 10 tűzelőanyagcella, a hővezető elem szerepét betöltő 12 fémes kapszula és a 16 köpeny szigetelő anyaga a 14 aeroszolgenerátorral úgy működnek együtt, hogy ennek révén gyakorlatilag minden egyes megszívásnál a dohányipar termékben felépül az a rendszer, amelyben az aeroszolok jelentős mennyiségei keletkeznek. A 10 tüzelőanyagcella égő részének a 14 aeroszolgenerátorhoz való közelsége néhány szívás után a szigetelő elemek, különösen a 16 köpeny hatásával együtt azt eredményezi, hogy mind szíváskor, mind pedig a szívások közötti viszonylag hosszú parázslási időszakokban a hőfejlődés igen intenzív marad, tehát a cigaretta jellegű termékkialvása nem következik be.

Általában a találmány szerinti dohányipar termék megvalósításakor alkalmazott éghető anyagú 10 tüzelőanyagcella átmérője nem nagyobb, mint a hagyományos cigarettaátmérő, tehát 8 mm, vagy annál kisebb, míg hosszúságára általában elegendő 30 mm. A10 tüzelőanyagcellát célszerűen 15 mm-nél nem nagyobb hosszúsággal is létre lehet hozni, számos esetben még előnyösebb a legfeljebb 10 mm-es hosszúságú 10 tűzelőanyagcella beépítése. A10 tüzelőanyagcelle átmérője ezzel szemben legalább 2 mm, de mint említettük, 8 mm alatt marad. A legelőnyösebbnek a 4-6 mm átmérőtartomány bizonyult. A 10 tűzelőanyagcella anyagának sűrűsége általában a 0,7-1,5 g/cm³ értéktartományba esik, ahol a 0,85 g/cm³-nél nagyobb értékek tapasztalat szerint különösen ajánlhatók.

A 10 tüzelőanyagcella kialakításához előnyösen szenet alkalmazunk. A 10 tüzelőanyagcellában a szén mennyisége célszerűen legalább 60-70t%, célszerűen 80 t% körüli érték, aminél nagyobbak is választhatók. A 10 tüzelőanyagcellában a szén nagy részaránya kívánatos, mivel ezzel a megoldással a pirolízises folyamatok intenzitása lecsökkenthető, a tökéletlen égési folyamatok megelőzhetők, az oldalirányú füstáram kialakulása minimálisra korlátozható, a hamu menynyisége minimális, és ezenkívül a hőkapacitás értéke nagy. A kisebb széntartalmú 10 tüzelőanyagcellák is adott esetben előnyösek lehetnek: ha kis mennyiségű dohánnyal, dohánykivonattal vagy éghetetlen töltőanyaggal kell a dohányipar terméket létrehozni, az 50-601% körüli széntartalmak is javasolhatók.

A találmány szerinti dohányipar termék minősége, illetve a javasolt 22 szívókarész alkalmazása szempontjából a 10 tüzelőanyagcellától fizikailag is elkülönülő 14 aeroszolgenerátor meghatározó jellegű. A fizikai elkülönülés az adott esetben azt jelenti, hogy az aeroszolt képző szubsztrátumokat befogadó tartály vagy kamra belső tere a 10 tüzelőanyagcella végéhez illeszkedik, anyagaik nem keverednek. Ez megoldás elősegíti, hogy az aeroszolt képző anyag termikus degradációjának veszélyét lecsökkentsük, esetleg ezt a folyamatot teljesen kiküszöböljük, továbbá megakadályozzuk az oldalirányú füstáramlás kialakulását. Bár a 10 tüzelőanyagcella és a 14 aeroszolgenerátorral közös térrészt nem foglal el, mégis egymással érintkeznek, kapcsolódnak vagy valamilyen módon egymással szomszédosán vannak elrendezve, mégpedig olyan szerkezetben, hogy közöttük a konduktív hőcsere feltételei létrejöjjenek. Az említett feltételeket például hővezető elem beépítésével érjük el: adott esetben ez a 10 tüzelőanyagcella meggyújtandó végétől elválasztottam de a tüzelőanyagcella kül-81

HU 203655 Β ső felületét körbevevően elrendezett fémfólia, amely a 14 aeroszolgenerátor külső felületén folytatódik Ezzel a 10 tüzelőanyagcella és a 14 aeroszolgenerátor között hatékony hőátadás jön létre.

A14 aeroszolgenerátor beömlése célszerűen legfeljebb 15mm távolságra vana 10 tüzelőanyagcella végétől. A 14 aeroszolgenerátort alkotó elemek összességükben 2-60 mm, előnyösen 5-40 mm, általában 2035 mm hosszúságú szerkezetben vannak elrendezve, amelynek külső átmérője a 2-8 mm, célszerűen a 36 mm tartományba esik.

A 14 aeroszolgenerátort alkotó anyagok és részelemek között mindenekelőtt az aeroszolok képzésére alkalmas egy vagy több szubsztrátum játszik fontos szerepet. A szubsztrátum(ok) anyaga termikusán stabil, ami annyit jelent, hogy ez az anyag a nagyobb, 400-600 ’C tartományba eső, esetleg szabályozott hőmérsékleteknek képes ellenállni, tehát a 10 tüzelőanyagcella égetését kísérő magas hőmérséklet ellenére ez azanyag nem bomlik le, és nem gyullad meg. Amcgfelelő anyagok megválasztása hozzájárul ahhoz, hogy a megszívással előálló aeroszol a kívánt összetételű legyen. A javasolt találmányi megoldásoknál az Ames ellenőrzési módszerek az aktivitás hiányát bizonyítják Habár a javasolt megvalósítási formák között nem szerepel, de ettől függetlenül a találmány szerinti dohányipar termékben a 14 aeroszolgenerátor ugyancsak megvalósítható hő hatására felszakadó mikrokapszulákkal, szilárd aeroszolképző anyagokkal, amelyekkel szemben az egyetlen feltétel, hogy hő hatására a szükséges mennyiségű és összetételű aeroszolképző szubsztrátumokat szabadítsák fel.

Az aeroszol létrehozásához használt szubsztrátumok vagy hordozók kialakításában alkalmazott termikusán stabil anyagok önmagukban véve jól ismertek. A hordozónak porózusnak kell lennie, a tüzelőanyag égése során keletkező hő hatására képesnek kell lennie illékony anyag felszabadítására. A termikusán stabil anyagok néhány példája az abszorbens tulajdonságú aktív szén, a porózus szénpor, a grafit, aktivált vagy aktiválatlan szén, amelyek például az Union Carbide Corp. PC-25 vagy PG-60 jelű termékei, esetleg a Calgon Corp. SGL jelű karbonterméke. A további alkalmas anyagok közé kell sorolni a szervetlen szüárd anyagokat, mint például a kerámiákat, az üveget, az alumínium-oxidot, a vermikulitot, az agyagokat, közöttük a bentonitot, esetleg az említett anyagok keverékeit. Különösen javasolt a karbonizált, illetve alumínium-oxid alapú szubsztrátumok felhasználása.

Az aluminium-oxid alapú szubsztrátumok egy különösen hasznos változatát a nagy (kb. 280 m²/g) fajlagos felületű készítmények jelentik. Egyebek között megvizsgáltuk például a W. R. Grace and Co. vegyipari részlege által készített SMR-14-1896 jelű anyagot. Ezt az alumínium-oxidot, amely 0,84-1,41 mm-es szemcsékből áll, 1 órán keresztül megemelt hőmérsékleten szintereltűk, majd felhasználás előtt megfelelő ideig mostuk és szárítottuk. A szinterelés hőmérséklete általában legalább 1000 ’C, előnyösen 14001550 ’C tartományba esik.

A találmány szerinti termékek megvalósításában felhasznált aeroszolképző anyagokkal szemben követelmény, hogy az égő 10 tüzelőanyagcella által biztosított hőmérsékleten a 14 aeroszolgenerátorban uralkodó feltételek között képesek legyenek a kívánt menynyiségű aeroszolt felszabadítani. Célszerűen dohánymentes, vizet nem tartalmazó aeroszolképző anyagokat építünk be, amelyekben szén, hidrogén és oxigén mellett esetleg más anyagok szintén jelen vannak. Az aeroszolképző lehet szilárd, képlékeny pasztaszeríí vagy folyékony halmazállapotú. Az egy vagy több aeroszolképzőből álló anyag szublimációs pontja akár 500 ’C is lehet. Az alkalmas anyagok között említhető a glicerin, a trietilénglikol, valamint a propilénglikol, mint polihidrátos alkohol, ezenkívül a mono-, di- és polikarboxilsavak alifás észterei, mint a metil-sztearát, dimetil-dodekandioát, a dimetil-tetradodekandioát.

Az aeroszolképző anyagok közül előnyös a polihidrátos alkoholok, illetve ezek keverékeinek felhasználása. így különösen a glicerin, a trietilénglikol és a propilénglikol alkalmazását javasoljuk

Ha a szubsztrátum anyaga egyidejűleg hordozó feladatot is ellát, az aeroszolképző anyagot a szubsztrátumou vagy a szubsztrátumban tetszőleges ismert eljárás szerint el lehet osztani, ha az biztosítja a kívánt anyaggal való megfelelő mértékű átitatást vagy bevonást. Javasolható az aeroszolképző anyag tömény vagy hígított oldatának be- vagy felvitele szórással, merítéssel, gőz fázisú lerakatással vagy hasonló módon. A szilárd aeroszolképző komponensek a szubsztrátummal összekeverhetők és ennek révén egyenletes elosztást lehet biztosítani a szubsztrátum végső formájának kialakítása előtt.

Az aeroszolképző anyag be- vagy felvitele az anyag minőségétől és a hordozó összetételétől függően sokféle módon történhet. Ezért a folyékony aeroszolképző anyagok mennyisége szintén széles határok között változhat, például 20 és 140 mg közötti értékek fordulnak elő, amelyek közül a 40-110 mg tartományba esők tűnnek különösen előnyősnek. Amennyire lehetséges, az aeroszolképző anyagból felszabaduló összetevők lehetőleg teljes mértékben jussanak el a fogyasztóhoz. Ez természetesen nem lehetséges, de a legalább 2 t% tartományt el kell érni, a találmány azonban lehetőséget nyújt a 15 t%-nál, adott esetben 20 t%-nál nagyobb mennyiségek eljuttatására, tehát a viszonylag nagy aeroszoltovábbítási hatékonyság elérésére.

Az aeroszolképző anyagok között egy vagy több illékony ízanyag is lehet. Ilyenek például a mentol, a vanillin, a kávékivonat, a dohánykivonatok, a nikotin, a koffein, alkoholok és más készítmények, amelyek hatására az aeroszol szaga és ízhatása megváltozik. A 14 aeroszolgenerátor ezen túlmenően bármilyen más kívánság szerinti illékony szilárd vagy folyékony anyagot tartalmazhat. Ezeket a kiegészítő komponenseket sok esetben a 22 szívókarészben helyezzük el, esetleg a 24 távtartó elemben dohány további mennyiségét járatjuk át velük.

HU 203655 Β

A14 aeroszolgenerátor egy különösen előnyös kiviteli alakjában az előzőleg említett alumínium-oxid szubsztrátumot dohánykivonattal, luvelinsawal vagy glukóz-pentaacetáttal permetezzük, ezekhez egy vagy több illatosító, illetve ízanyagot adunk és szárítjuk. Az aeroszolképzésben a glicerin játssza a kívánt hordozó szerepet.

A10 tüzelőanyagcella után külön dohányadagot is be lehet építeni a termékbe. Ilyen esetekben a forró égéstermékek a dohányon áthaladnak, abból kivonják az illékony komponenseket, azokat magukkal viszik, de ezt a folyamatot égés vagy a kívánatosnál nagyobb mértékű pirolízis nem kíséri. Ennek megfelelően a fogyasztóhoz olyan aeroszol jut el, amely a természetes dohány íz- és szaganyagait tartalmazza, de mentes a hagyományos cigaretta égése során keletkező kátrányos és más egészségre ártalmas összetevőktől.

A fentiekben leírt jellegű termékek nemcsak cigaretta típusú gyártmányok lehetnek, hanem például alkalmazhatók gyógyszer szervezetbe juttatására, amikor is farmakológiailag vagy fiziológiailag aktív illékony anyagokat, például efedrint (1-fenil-l-hidroxi2-metil-amino-propán), metaproterenolt [l-(3,5-dihidroxi-fenil)-l-hidroxi-2-izopropil-2-amino-etanol], terbutalint [l-(3,5-dihidroxi-fenil)-2-(terc-butilamino)-etanol] vagy hasonlót juttatunk a beteg szervezetbe.

A14 aeroszolgenerátort befogadó tartályhoz illeszkedő 12 fémes kapszula hővezető anyagát általában fémfóliából, különösen alumíniumfóliából készítjük el, amelynek vastagsága rendszerint legfeljebb 0,1 mm, adott esetben 0,01 mm alatt marad. A hővezető tulajdonságú anyag vastagsága és/vagy összetétele nem jellemző a találmányra, a fontos a megfelelő mértékű hőáram átadása a 10 tüzelőanyagcelláról a 14 aeroszolgenerátorra. Különösen alkalmasnak bizonyult azonban a Union Carbide Corp. Grafoil típusjelű termékének alkalmazása.

Az 1. ábrán bemutatott kiviteli alakon is bemutathatóan a hővezető elem (a 12 fémes kapszula) a 10 tüzelőanyagcella hátsó részéhez csatlakozik, azt esetleg részben átfedi, így belőle olyan tartályszerü képződményjön létre, amely a találmány szerinti dohányipari terméknél igen fontos 14 aeroszolgenerátort körbefogja. A hővezető elem általában a 10 tüzelőanyagcellát hosszának legfeljebb feléig borítja. Célszerűen a hővezető elemet a 10 tüzelőanyagcella hátsó részéből legfeljebb 5 mm-es, előnyösen 2-3 mm közötti hoszszúságú szakaszon építjük be. Az így kialakított és hátul 20 hasítékos járattal ellátott hővezető elem a 10 tüzelőanyagcella égési karakterisztikáját károsan nem befolyásolja. Feladata továbbá a 10 tüzelőanyagcella kiégését követően a kioltás megkönnyítése, mivel a fémes borítás ilyenkor hőcsapdaként működik. Felépítése olyan, hogy a dohányipar termék meggyújtott végéből a 10 tüzelőanyagcella éghető anyagtartalmának elfogyása után sem áll ki.

A találmány szerinti dohányipar termékben alkalmazott szigetelő elemek általában rugalmas szerkezetű 16 köpenyt képeznek, amely egy vagy több szigetelő tulajdonságú anyag egy vagy több rétegét tartalmazza. A 16 köpeny vastagsága általában 0,5 mm-nél nagyobb, célszerűen az alsó határ kb. 1 mm. A16 köpeny célszerűen a 10 tüzelőanyagcella hosszának legalább feléig, adott esetben végéig terjed. Még előnyösebben ez a 16 köpeny a 10 tüzelőanyagcella teljes kerületét körbefogja és azon túlnyúlóan a 14 aeroszolgenerátor kapszulájáig szintén elér. Az 1. ábrán bemutatott módon különböző anyagok használhatók arra, hogy a dohányipar termék említett két összetevőjét egymástól elválasszuk, mégpedig szigetelés létrehozása mellett.

A szigetelő anyagok különösen kedvező fajtái a 10 tüzelőanyagcella esetében a kerámia alapú, vagy üvegből készült szálak A javasolt üvegszálak között említhetjük az Owens Corning Fiberglass Corp. (Toledo, Ohio) által gyártott 6432 és 6437 jelű kísérleti anyagokat, amelyek lágyulási pontja 650 °C körül van. A szigetelő anyagok más típusai szintén használhatók, különösen a hővel szemben ellenálló szerves anyagok

Az aeroszol szállításának maximalizálása céljából, annak elkerülésére, hogy az aeroszol áramot a radiális irányú, tehát kívülről behatoló levegő felhígítsa, a találmány szerinti dohányipar terméket pórusoktól mentes anyagú 30,31,32,33,34,35 és 36 cigarettapapír-rétegekkel lehet bevonni. Az egy vagy több papírréteg a 14 aeroszolgenerátortól a 22 szívókarész végéig terjedően van kialakítva.

Különböző funkcionális következményekkel a dohányiparban, illetve a papíriparban ismert különböző papírtípusok és ezek keverékei alkalmasak az említett célra. A találmány kidolgozása során kedvező eredményeket értünk el az RJR Archer cég 8-0560-36 cigarettapapírjával, az Ecusta cég 646 jelű termékével, illetve ugyanannak a cégnek a 30637-801-12001 jelű és a Kimberly Clark Corp. P850-186-2, P1487-184-2 és P850-1487-125 jelű papírjaival.

A találmány szerinti dohányipar tennék előnyös kiviteli alakjainál az aeroszolt az egyszerű kémiai összetétel jellemzi. Alapvető összetevői a levegő, a szén oxidjai, illékony íz- és illatanyagok vannak, a víz, valamint más vegyületek nyomokban jelen lévő mennyiségei. A találmány szerinti termékkel előállított aeroszoláram mutagén aktivitása az Ames ellenőrzési módszer szerint nem áll fenn, vagyis nem állapítható meg olyan dózisnagyság, amelynél a találmány szerint javasolt dohányipar termékek által generált aeroszol hatásának kitett standard mikroorganizmusok között az átlagtól eltérő számú átalakuló egyed keletkezne. Az Ames teszt kidolgozásának alapgondolata az volt (Ames et al.: Műt. Rés. 31, 347, 1975; Nagas et al.: Műt. Rés., 42,353,1977), hogy a vizsgált anyag hatásának kitett egyedek között az átlagtól eltérő számú átalakulás a vizsgált anyagban mutagén jellegű összetevők jelenlétét bizonyítja.

A találmány szerinti dohányipar termékek egy további előnye az, hogy lényegében hamumentes égés zajlik le. A hagyományos cigarettával összehasonlítva a hamuszerű égéstermékek mennyisége elenyésző. Ha a tüzelőanyagcella szén alapú, elégése során majdnem teljes mértékben szén-dioxiddá alakul, a szén tisztasá-101

HU 203 655 Β gától függően a képződött hamu mennyisége minimális és ezért a javasolt dohányipar termék élvezetekor nincs szükség a hamu leverésére.

A találmány szerint javasolt 22 szívókarész szintén elsősorban cigaretta jellegű termékek előállításánál kerül felhasználásra. A továbbiakban a 22 szívóka részt mutatjuk be a következő példák alapján, amelyek a találmány lényegének jobb megvilágítására szolgálnak és egyáltalában nem céljuk a megvalósítás határait kijelölni. Az alábbiakban megadott százalékos arányok, hacsak mást nem tartalmaz a szöveg, tömegszázalékot jelentenek.

1. példa , Az 1. ábrán bemutatott dohányipar termékhez hasonló felépítésű terméket készítettünk a következő módon:

A) Tüzelőanyagcella elkészítése mm hosszú és 4,5 mm külső átmérőjű 10 tüzelőanyagcellát készítettünk 901% szenet, 91% SCMC kötőanyagot és 11% kálium-karbonátot (K₂CO₃) tartalmazó keverékből, amelynek látszólagos sűrűsége 0,86 g/cm³ volt.

A szenet a Grand Prairie Canadian Kraft jelű keményfából készült papír gipszmentes mintájának karbonizálásával állítottuk elő. Az anyagot 10 ’C/h növekedési sebességgel emelt hőmérsékletű nitrogénatmoszférába helyeztük és a hőmérsékletet 750 °C-ra emeltük.

A nitrogénatmoszférában a karbonizált anyagot ezt követően hagytuk 35 ’C-ra lehűlni, majd a szenet átlagosan 0,074 mm-es szemcsékből álló anyaggá őröltük. Az így porított szénből az illékony összetevőket 850 ’C hőmérsékletre való hevítéssel távolítottak el. Ez utóbbi folyamatot is nitrogénatmoszférában hajtottuk végre.

A porított anyagot 35 ’C-ot nem meghaladó hőmérsékletre hevítettük, majd a szenet tovább őröltük, olyan frakciót állítottunk elő, amelynek szemcséi a 0,1 -50 pm tartományba eső nagyságúak voltak.

Az így kapott finom porból kilenc részt egy rész a Hercules Corp. által gyártott (Wílmington, Delaware) 7HF SCMC jelű kötőanyaggal kevertük össze, 11% kálium-karbonátot adtunk hozzá, majd vízzel nehezen keverhető pasztát állítottunk elő.

A pasztából a 10 tüzelőanyagcellát úgy készítettük el, hogy abban a középponti tartományban hét, egyenként 0,5 mm átmérőjű, a kerület mentén hat, egyenként 0,25 mm átmérőjű 11 átmenő járat legyen. A középponti nyílások között a távolság nagyjából 0,2 mm volt, míg a 10 tüzelőanyagcella kerülete és a külső nyílások között 0,22 mm-es távolságot biztosítottunk. Ezek a távolságok és az elrendezés az 1A ábrán látható módon alakultak.

A kapott 10 tüzelőanyagcellákat nitrogénatmoszférában 900 ’C hőmérsékleten 3 órán keresztül közvetlenül extrudálás után kiégettük.

B) Szórással szárított kivonat

Levegőáramban szárított dohányleveleket közepes finomságra daráltunk, majd rozsdamentes acélból készült tartályban belőle vízzel kivonatot készítettünk. Ennek során a dohány mennyiségét pontosan nem mértük, becslés szerint minden liter vízre mintegy 100-150 g dohány jutott. Akivonatot mechanikai keveréssel állítottuk elő szobahőmérsékleten, a keverés ideje 3 óra volt. A keveréket ezt követően centrifugáltuk, a benne levő szilárd részecskéket ezzel eltávolítottak, majd a vizes kivonatot hagyományos fúvókás szárító berendezésbe vezettük, például az Anhydro 1 jelű készülékbe, amelynél a belépő levegő hőmérséklete időben a 215-230 ’C értéktartományban változott. A szárító kimenetén a száraz por alakú dohánykivonatot gyűjtöttük össze, amelynek hőmérséklete ugyancsak időben változóan a 82-90 ’C értéktartományba esett.

C) Színtereit alumínium-oxid készítése

A W. R. Grace & Co. cég nagy (280 m²/g körüli) fajlagos felszínű alumínium-oxidjából 0,84-1,41 mm nagyságú szemcsékből álló frakciót készítettünk, amelyet 1475 ’C hőmérsékleten 1 órán keresztül szintereltünk. A szintereit anyagot átmostuk és szárítottuk. Ezt követően két lépésben a színtereit alumínium-oxidot a következő felsorolásban említett anyagokkal, azok ott megadott részarányával elegyítettük:

Alumínium-oxid 68,01%

Glicerin 19,01%

Szórással szárított kivonat 7,01%

Illatosító összetevők (a Firmenich cég T-69-22 jelű terméke) 6,01%

Összesen: l00,0t%

Az illatosító összetevők olyan keveréket jelentenek, amelynek illékony összetevői a cigarettafüst ízének benyomását képesekkelteni.

Az első lépésben a szórással szárított dohánykeveréket kis mennyiségű vízzel kevertük össze. Az így kapott zagyot az alumínium-oxid hordozóra vittük fel, a részecskéket addig kevertük, amíg a zagyot az alumínium-oxid egyenletesen be nem fogadta. Az így kezelt alumínium-oxidot ezt követően szárítottuk, nedvességtartalmát 1t% alá csökkentettük Az előállítás második lépésében az előzőek szerint kezelt alumíniumoxidot a táblázatban felsorolt többi összetevővel addig kevertük, amíg a folyadékot az alumínium-oxid hordozó teljes mértékben felvette.

D) összeállítás

Mélyhúzott alumíniumból készítettük el az 1. ábra szerinti dohányipar termékben felhasználásra kerülő 12 fémes kapszulát. Ennek falvastagsága mintegy 0,01 mm volt, hosszúsága 30 mm, külső átmérőjét 4,5 mm-re választottuk. A 12 fémes kapszula, mint konténer, hátsó részét két hasíték jellegű, egyenként 0,65 x 3,45 mm nagyságú, egymástól 1,14 mm távolságon fekvő nyílástól eltekintve lezártuk és így teremtettük meg az aeroszol áramlásának útját a fogyasztóhoz. A12 fémes kapszulát a fentiekben ismertetett ae11

-111

HU 203 655 Β roszolképző szubsztrátum 325 mg-jával töltöttük meg. Az előzőekben bemutatottakkal Összhangban elkészítettük a 10 tüzelőanyagcellát, amelyet a kitöltött kapszula nyitott végébe mintegy 3 mm mélységig toltunk be.

E) Szigetelő 16 köpeny

A10 tüzelőanyagcellából és a 12 fémes kapszulából álló együttest a 10 tüzelőanyagcellánál 10 mm hosszú, üvegszálból készült köpennyel vettük körbe. A köpeny anyaga alapvetően az Owens Corning cég 6437 jelű, mintegy 650 ’C lágyulási ponttal jellemzett üvegszála volt, amelyhez kötőanyagként 3 t% pektint adagoltunk. Az üvegszálakból 7,5 mm átmérőjű köpenyt készítettünk Ezt követően az üvegszálból álló köpenyt a Kimberly Clark cég P780-63-5 jelű kísérleti papírjával vettük körbe.

E) Dohánybevonat

Mintegy 7,5 mm átmérőjű és 28 mm hosszú, külső felületén a Kimberly Clark cég P1487-125 jelű papírjával körbevett dohányaidat úgy alakítottuk át, hogy benne mintegy 4,5 mm átmérőjű hosszirányú járatot hoztunk létre.

G) Összeállítás

A külső 16 köpennyel ellátott és 10 tüzelőanyagcellát, valmint a 12 fémes kapszulát tartalmazó együttest az F. szerinti 18 dohányköpenybe helyeztük el úgy, hogy az üvegszálak homlokfelületével a 18 dohányköpeny érintkezzen. Az üvegszálat és a dohányt külső borítással egyesítettük, amely mind a 10 tüzelőanyagcellát, mind a szigetelő 16 köpenyt, mind pedig a bevonattal ellátott dohányaidat körbefogta. Erre a célra a Kimberly Clark cég P1468-65-2 jelű papírját használtuk.

Az 1. ábra szerinti 22 szívókarészt két szakaszból állítottuk össze. Az egyik 10 mm hosszú, 7,5 mm széles, a 12 fémes kapszula közelébe kerülő 24 távtartó elem, amely a Kimberly Clark Corp. P144-185-GAPF jelű sík dohánylapjából készült és ezt a Kimberly Clark cég által gyártott P850-186-2 jelű papír fogta körbe. A másik szakaszt 30 mm hosszú, 7,5 mm átmérőjű hengeres szegmens alkotta, amelyet hőre lágyuló propilénből fúvással készült szálak szövés nélküli hevedere alkotott. Ezt a Kimberly Clark Corp. PP-100-F jelű műanyagjából állítottuk elő, majd az ugyancsak a Kimberly Clark által gyártott P1487-184-2jelű papírral vettük körbe. A 22 szívórész mindkét szakaszé t-úgy állítottuk elő, hogy a dohánytartalmú papírt és a műanyagszálakból álló hevedert a már ismertetett kettős kúpos rendszeren vezettük át. A két szakaszt úgy egyesítettük, hogy a Kimberly Clark cég által gyártott P850-186-2 jelű papírral együttesüket körbetekercseltük.

Az így kapott 22 szívókarészt a 16 köpennyel bevont 10 tüzelőanyagcellával, illetve 12 fémes kapszulával egy termékké állítottuk össze, mégpedig azEcusta cég 30637-801-12001 jelű papírjával való körbetekercseléssel.

A fentiek szerint előállított dohányipar terméket ezt követően vizsgálatnak vetettük alá. Ennek végeredményeként megállapítható volt, hogy az aeroszolképző anyag tulajdonságainak változása vagy esetleges termikus lebomlása következtében a dohány ízét semmiféle káros mellékíz nem zavarta. A termékek vizsgálata során ún. humán feltételeket biztosítottunk, ami annyit jelent, hogy 2 s idő alatt 50 ml levegőt szívunk át a terméken, majd 28 másodperces parázslási időszakot tartunk és ezt legalább hatszor ismételjük. A mérési eredményeket a 6. ábra foglalja össze, amelyből látszik, hogy a vizsgált dohányipar terméknél a fogyasztó által érzékelt, a szívókarészében a kiömlés után 4 mm távolságon mért hőmérséklet kisebb vagy egyenlő volt az emberi test átlagos hőmérsékletével. A tapasztalat szerint az ezen a távolságon észlelhető hőmérséklet jól reprezentálja a fogyasztó szubjektív hőérzékelését. A méréshez a Cyclops cég hordozható sugárzásos hőmérőjét használtuk A mérési eredmények azt bizonyítják, hogy az előállított termékkel nyerhető aeroszolban a nemkívánatos forró zónák nem jelentek meg, vagyis a javított szívókarész hatására egyenletes hőmérsékleteloszlás alakult ki. A 6. ábra szerinti grafikon függőleges tengelyén a szívókarész említett helyén mérhető hőmérsékletet tüntettük fel ’C-ban, míg a vízszintes tengelyen a megszívások n száma szerepel.

2. példa

Az 1. példában leírttal analóg módon dohányipar termékeket állítottunk elő, amelyek 22 szívókarésze a 2., 2A, 2B, 2C, 2D ábrák szerint épült fel. A 2. ábra szerinti 22 szívókarésszel létrehozott termék ellenőrzési célokat szolgált, a kapott eredményeket összehasonlítottuk a 2A, 2B, 2C és 2D ábra szerinti 22 szívókarésszel ellátott termékeken nyert mérési eredményekkel.

A) A 10 tüzelőanyagcella elkészítése

A Buckeye Cellulose Corp. (Memphis, TN) által gyártott, keményfából készült agyagmentes Grand Prairle Canadian (PGC) Kraft fantázianevű papírt darabokra téptük és a darabkákat 230 mm átmérőjű és 230 mm mélységű rozsdamentes acélból készült kemencébe helyeztük. A kemence belső terét nitrogénnel árasztottuk el, a hőmérsékletet 200 ’C-ra emeltük és ezt 2 órán keresztül tartottuk. Ezt követően a kemence belső terének hőmérsékletét 50 ’CZh növekedési sebességgel 350 ’C értékre emeltük és ezt 2 órán keresztül tartottuk. A következőkben a kemence belső^erének hőmérsékletét újból 5 ’C/h növekedési sebességgel 750 ’C hőmérsékletre emeltük és ezzel a cellulózt pírolizáltuk. A kemencében ez utóbbi hőmérsékletet 2 órán keresztül tartottuk fenn, amivel a szén teljesen egyenletes felmelegítése volt elérhető. A hevítés után a kemence belső terét szobahőmérsékletre hűtöttük és a szenet legfeljebb 0,037 mm szemcsézettségű finom porrá őröltük megfelelő malomban. Az így kapott porított szén látszólagos sűrűsége 0,6 g/cm3 volt, benne az oxigén és a hidrogén részaránya legfeljebb 4 tf% volt.

-121

HU 203 655 Β

A fentiek szerint előállított karbonporból kilenc részt egy rész SCMC kötőanyaggal kevertünk össze. A keverékhez 11% K2CO3 port adtunk, majd híg zagyot készítettünk belőle vízzel. Ezt lapszerüen kiöntöttük és megszárítottuk. A kiszárított lapot újból finomszemcsés porrá őröltük, majd vizet adtunk hozzá, amivel képlékeny, de extrudálás után alakjának megőrzésére képes keveréket hoztunk létre. A keverék általában akkor megfelelő minőségű, ha a belőle készült golyó 1 nap alatt alig folyik meg. A keveréket szobahőmérsékleten extrudáltuk. Az extrudáló szerszám felületeit megfelelő módon előkészítettük, hogy ezzel a képlékeny massza megfelelő mozgását biztosítsuk. A képlékeny masszát 4,6 mm átmérőjű szerszámon nyomtuk át viszonylag kis, 6,89 x 10⁷ Pa nyomás alkalmazása mdlett. A nedves rudat fél napon keresztül szobahőmérsékleten hagytuk száradni. A szárítási folyamat végét 80 ’C hőmérsékleten 2 órás szárítás jelentette. A szárított rúd látszólagos sűrűsége 0,85 g/cm³, külső átmérője 4,5 mm, a kör alaktól való eltérése legfeljebb 3% volt.

A száraz, extrudált rudat ezt követően 10 mm hosszúságú szakaszokra vágtuk és hosszában hét nyílást készítettünk el fúrással.

Az dőzőekben már ismertetett módon 10 tüzelőanyagcellát készítettünk a szénport tartalmazó zagy alakú keverék újbóli megőrlése és szárítása nélkül. Ilyen esetekben a kemény pasztaszerű karbonporos keverékből a 10 tüzelőanyagcdlát közvetlenül extrudálással állítottuk elő.

B) Szórva szárított kivonat

Közepes finomságra daráltunk dohányt, például Flue Cured típusú dohányt, de hasonlóan járhatunk el egyéb, például Turkish, Burley, stb. típusú dohányokkal. A dohányőrlemény egy ad agját rozsdamentes acélból készült tartályban szobahőmérsékleten vízzel kevertük, becslés szerint 100-150 g őrleményre 1 litervíz jutott. így kivonatot készítettünk. A kivonat készítésé- hez szobahőmérsékleten a dohányt mintegy 2 órán keresztül mechanikai keveréssel mozgásban tartottuk, nem hagytuk leülepedni. A kapott keveréket centrifugáltuk, ezzel a benne szuszpendált szilárd részecskéket eltávolítottuk, majd a vizes oldatot szokványos, például Anhydro gyártmányú 1 jelű berendezésbe szórva szárítottuk, mégpedig úgy, hogy a vizes oldatot 215-230 ’C között változó hőmérsékletű levegőáramba adagoltuk, majd a száraz porszerű anyagot a berendezés kiömlésénél gyűjtöttük össze. A kiömlést a kapott anyag 82 °C és 90 °C között időben változó hőmérséklettel hagyta el.

C) A szubsztrátum előkészítése

A W. R. Grace & Co. által gyártott nagy fajlagos felületű alumínium-oxidot, amelynek felületi tömege 280 m²/g, szemcséinek nagysága 0,84 és 1,41 mm közé esett, 1400 ’C hőmérsékleten 1 órás időtartammal szintereltük, majd lehűtöttük. A kapott alumíniumoxidot vízzel átmostuk, majd szárítottuk. Ezután 640 mg mennyiséget belőle lemértünk, ezt 107 mg szórva szárítással előállított dohánykivonatot tartalmazó vizes oldattal kezeltük, majd a nedvességtartalmat 1 t%-ra csökkentettük le. A kapott anyagot 233 mg glicerinnel és 17 mg ízkompozícióval kezeltük, ahol az ízkompozíció a genfi (Svájc) Firmenich cég T69-22jelű terméke volt.

D) Összeállítás

A szubsztrátumot tartalmazó 12 fémes kapszulát 30 mm hosszú spirálisan tekercselt alumínium csőként állítottuk elő, amelyek átmérője mintegy 4,5 mm volt. Ilyen csöveket a Niemand Inc. is gyárt. Egy másik lehetőség szerint 0,1016 mm falvastagságú alumínium csőből (mélyhúzott alumínium) készítettünk 32 mm hosszúságú és 4,5 mm külső átmérőjű 12 fémes kapszulát. A csőszerű elemek egyik végét összenyomtuk, hogy ezzel a kapszula szívókarész felé eső végét lezárjuk A lezárt végén két hasadékszerű nyílást hoztunk létre, amelyek 0,65 x 3,45 mm nagyságúak voltak, közöttük 1,14 mm távolság volt. Ezek a nyílások az aeroszol továbbítására szolgáltak. Az így kapott kapszulák mindegyikét lezárás előtt mintegy 170 mg módosított, az előzőek szerint kezelt alumínium-oxiddal töltöttük ki. A 12 fémes kapszulák kitöltése után azokat a 10 tüzelőanyagcellával egyesítettük, mégpedig úgy, hogy a 10 tüzelőanyagcellát a 12 fémes kapszula szabad végénél annak belső terébe 2 mm mélységig betoltuk.

E) Szigetelő 16 köpeny

A10 tüzelőanyagcellából és a 12 fémes kapszulából álló együttest a 10 tüzelőanyagcella végénél mintegy 10 mm hosszú üvegszálból álló palásttal vontuk be. Ez utóbbi alapanyaga az Owens Corning cég 6437 jelű, 650’C lágyulási ponttal jellemzett üvegszála volt, amelyet 4 t% pektin kötőanyaggal kevertünk össze. A köpeny átmérője 7,5 mm volt, rajta a Kimberly Clark cég P878-63-5 jelű papírjából készítettünk borítást.

F) Dohánybevonat

Filter nélküli cigarettából származó 7,5 mm átmérőjű és 28 mm hosszúságú dohányrudat borítással láttunk el, majd úgy alakítottuk, hogy benne longitudinális irányban 4,5 mm átmérőjű átmenő járat legyen.

G) összeállítás

A bevonattal ellátott 10 tüzelőanyagcellát és a 12 fémes kapszulát a dohányrúdba helyeztük úgy, hogy az üvegszálból álló 16 köpeny a dohánnyal kerüljön érintkezésbe. Az üvegszálból és dohányból álló szakaszokat a Kimberly Clark cég P878-16-2 jelű papírjával borítottuk be.

A 2. ábrán látható módon 646 jelű borítással ellátott 30 mm hosszú üreges cellulóz-acetátot a Celanese Corp. 10 mm hosszúságú kis hatékonyságú 8,40/40 K jelű szűrőelemével egyesítettünk, majd a 464 jelű papírral és az RJR Archer Inc. 8-0560-36 jelű papírjával körbevettünk.

A kombinált 22 szívókarészt a 16 köpennyel borított 10 tüzelőanyagcellával és a 12 fémes kapszulával kis mennyiségű ragasztóval és fehér papírral kapcsoltuk össze.

-131

HU 203 655 Β

A találmány szerinti módon kialakított 22 szívókarész és a vele kapcsolódó dohányipar tennék a 2A, 2B, 2C, és 2D, ábrákon látható. Ezeket a 2. ábrán látható vonatkoztatási termékhez hasonlóan állítottuk össze. A 2A ábra szerinti dohányipar termék szívókarésze 10 mm-es dohányszakaszt és 30 mm-es olyan szakaszt tartalmaz, amelyeket a Kimberly Clark Corp. PP-100F jelű anyagából fűvással és utána szövésmentes egyesítéssel állítottunk elő. A műanyag ebben az esetben polpropilén. A 2B ábra szerinti szívókarésznél 10 mmes cellulóz-acetát csövet 30 mm hosszú polipropilén szakasz követ. A 2C ábra a 2B ábrához hasonló, de mindkét szakasz 20 mm hosszúságú. A 2D ábra szerint a dohány szakaszának hossza 10 mm, ehhez 10 mm hosszú cellulóz-acetát cső csatlakozik, valamint 20 mm hosszú polipropilénes szakasz van a termékben.

Az említett ábrák szerinti termékeket újból humán feltételek között vizsgáltuk, amikor is 2 másodperc alatt 50 ml térfogatot szívunk át a terméken és ezt követően 28 másodperces parázslási időszakot hagyunk. A termékek kimeneténél a gázhőmérsékleteket n számú megszívás mindegyikénél mértük, azokat a 3. ábrán mutatjuk be. A méréshez a 22 szívókarész végétől mintegy 1 mm távolságra hőelemet helyeztünk el. A 3. ábrából, amelynél a függőleges tengelyen a mért hőmérséklet ’C-ban, a vízszintes tengelyen a megszívások n száma van feltüntetve, látszik, hogy a találmány szerinti dohányipar terméknél a javasolt szívókarész alkalmazásával a termékből küépő gázáram hőmérséklete az ismert felépítésű összehasonlító termékhez képest jelentősen lecsökkent. Ez a hőmérséldetcsökkenés azt mutatja, hogy a javasolt dohányipar terméket elhagyó gáz térfogatában nincsenek olyan forró zónák, amelyeket a fogyasztó kellemetlennek érzékelne. Ez esetben is a hőmérsékletet a 22 szívókarész kiömlése után 4 mm távolságra elhelyezett sugárzásos hőmérővel állapítottuk meg.

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

Claims (28)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Cigaretta jellegű dohányipar termék, amelynél tüzelőanyagcella (10) aeroszolképző anyagot tartalmazó aeroszolgenerátor (14) előtt van elrendezve és körülöttük papírborításban (32) elhelyezett dohányköpeny (18) van kialakítva, míg az aeroszolgenerátor (14) után az aeroszolgenerátor (14) által előállított aeroszolt fogyasztóhoz továbbító hengeres alakú szívókarész (22) kapcsolódik, azzal jellemezve, hogy a szívókarészben (22fftőre lágyuló műanyag szálakból szövés nélkül készült szövedékből álló szívóka (26) van kialakítva.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti dohányipar termék, azzal jellemezve, hogy az aeroszolgenerátor (14) és a szívóka (26) között a szívókarészben (22) szövés nélkül készült anyagból álló távtartó elem (24) van beiktatva.
3. 3. A 2. igénypont szerinti dohányipar tennék, azzal jellemezve, hogy a távtartó elem (24) hajtogatással vagy összenyomással hengeres alakra hozott papírból, hőre lágyuló műanyag szálakból álló szövés nélküli szerkezetű szövedékből álló, vagy cellulóz-acetát alapú csővel (24’) van kiképezve.
4. 4. A 2. vagy 3. igénypont szerinti dohányipar termék, azzal jellemezve, hogy a távtartó elem (24) dohányt tartalmazó anyaggal van kiképezve.
5. 5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti dohányipari termék, azzal jellemezve, hogy a szívókarészben (22) hőre lágyuló műanyag szálakból szövés nélküli szerkezet poliolefin vagy poliészter alapú szálakból van kialakítva.
6. 6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti dohányipari termék, azzal jellemezve, hogy a szívókarészben (22) a hőre lágyuló műanyag szálakból álló szövedék polipropilén alapú szálakkal van kialakítva.
7. 7. Az 1 -6. igénypontok bármelyike szerinti dohányipari termék, azzal jellemezve, hogy a szívókarészben (22) a szövedék hőre lágyuló műanyag ömledékéből fóvással előállított szálakból van kiképezve.
8. 8. Az 1-7. igénypontok bármelyike szerinti dohány-ipari termék, azzal jellemezve, hogy a szívókarész (22) 10 mm és 40 mm közötti hosszúságú elemként van kiképezve.
9. 9. Az 1-8. igénypontok bármelyike szerinti dohány-ipari termék, azzal jellemezve, hogy a szívókarész (22) 15 mm és 35 mm közötti hosszúságú elemként van kiképezve.
10. 10. A 2-9. igénypontok bármelyike szerinti dohányipari termék, azzal jellemezve, hogy a távtartó elem (24) 5 mm és 30 mm közötti hosszúságú tagként van kiképezve.
11. 11. A 2-10. igénypontok bármelyike szerinti dohányipari tennék, azzal jellemezve, hogy a távtartó elem (24) 5 mm és 15 mm közötti hosszúságú tagként van kiképezve.
12. 12. Az 1-11. igénypontok bármelyike szerinti dohányipari termék, azzal jellemezve, hogy a tüzelőanyagcella (10) és az aeroszolgenerátor (14) között konduktív hőcserét biztosító kapcsolat van.
13. 13. A 12. igénypont szerinti dohányipari tennék, azzal jellemezve, hogy a tüzelőanyagcella (10) és az aeroszolgenerátor (14) között konduktív hőcserét biztosító hővezető elem van elrendezve.
14. 14. A13. igénypont szerinti dohányipari termék, azzal jellemezve, hogya hővezető elem a tüzelőanyagcellát (10) hossza mentén legalább egy szakaszon körbevevő fémes kapszulaként (12) van kiképezve.
15. 15. A 13. igénypont szerinti dohányipari tennék, azzal jellemezve, hogy a fémes kapszula (12) az aeroszolgenerátort (14) teljes hosszán, míg a tüzelőanyagcellát (10) hossza mentén egy szakaszon körbevevően van kiképezve.
16. 16. Az 1-15. igénypontok bármelyike szerinti dohányipari termék, azzal jellemezve, hogy a tüzelőanyagcella (10) szenet tartalmaz.
17. 17. A 16. igénypont szerinti dohány-ipari termék, azzal jellemezve, hogy a tüzelőanyagcella (10) legfeljebb 30 mm hosszú elemként van kiképezve.
18. 18. Az 1-17. igénypontok bármelyike szerinti dohányipari tennék, azzal jellemezve, hogy a tüzelőanyagcella (10) körül hosszának legalább egy része mentén szigetelő anyagú köpeny (16) van elrendezve.
19. 19. A 18. igénypont szerinti do-hány-ipari tennék,

    -141

    HU 203 655 Β azzal jellemezve, hogy a köpeny (16) rugalmas, éghetetlen és legalább 0,5 mm vastag szigetelő anyagból van kiképezve.
20. 20. Az 1-19. igénypontok bármelyike szerinti dohány-ipari termék, azzal jellemezve, hogy az aeroszolgenerátor (14) körül hosszának egy része mentén szigetelő, rugalmas anyagú köpeny (18) van elrendezve.
21. 21. A 20. igénypont szerinti dohányipari termék, azzal jellemezve, hogy a köpeny (18) az aeroszolgenerátorral (14) érintkező részén egyik összetevőjeként dohányt tartalmazó anyagból van kiképezve.
22. 22. Szívókarész cigaretta jellegű dohányipari termékhez, ahol a do-hány-ipari tennék aeroszol előállítására alkalmasan van kiképezve, és a tüzelőanyagcellával (10) érintkező aeroszolgenerátorhoz (14) kapcsolódó szívókarész (22) szívókából (26) és távtartó elemből (24) áll, azzal jellemezve, hogy a távtartó elem (24) és a vele érintkező szívóka (26) közül vagy a szívóka (26) vagy mindkettő szövés nélküli szövedéket alkotó hőre lágyuló műanyagból, mint poliészterből vagy poliolefinből, különösen polipropilén szálakból van kiképezve.
23. 23. A 22. igénypont szerinti szívókarész, azzal jellemezve, hogy a szívóka (26) és a távtartó elem (24) a hőre lágyuló műanyag ömledékéből fúvással kialakított szálakból van kiképezve.
24. 24. A 22. vagy 23. igénypont szerinti szívókarész, azzal jellemezve, hogy a távtartó elem (24) dohánykivonattal ízesített, hajtogatással vagy összenyomással hengeres alakra hozott papírból vagy hőre lágyuló műanyag szálakból álló szövés nélküli szerkezetű szövedékből van kiképezve.
25. 25. A 22-24. igénypontok bármelyike szerinti szívókarész, azzal jellemezve, hogy a szívóka (26) és a távtartó elem (24) együttesen 10 mm és 40 mm közötti hosszúsággal van kiképezve.
26. 26. A 22-25. igénypontok bármelyike szerinti szívókarész, azzal jellemezve, hogy a szívóka (26) és a távtartó elem (24) együttesen 15 mm és 35 mm közötti hosszúsággal van kiképezve.
27. 27. A 22-26. igénypontok bármelyike szerinti szívókarész, azzal jellemezve, hogy a távtartó elem (24) 5 mm és 30 mm közötti hosszúságú tagként van kiképezve.
28. 28. A 22-27. igénypontok bármelyike szerinti szívókarész, azzal jellemezve, hogy a távtartó elem (24) 5 mm és 15 mm közötti hosszúságú tagként van kiképezve.

    -15HU 203 655 Β

    Int. Cl.⁵: A 24 D 3/00