JP6212541B2 - 喫煙品を作製する方法 - Google Patents

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Description

本発明は、タバコから作製したもしくはタバコに由来した製品、あるいは他の何らかの方法でタバコを組み込んだ製品に関し、ヒトが消費することを目的とした製品に関する。本明細書の実施形態は、乾燥装置および方法に、より詳細には喫煙品、例えば紙巻きタバコの製造で使用する燃料要素の含水率を調整および制御する方法に関する。
紙巻きタバコなどの人気の高い喫煙品は、ほぼ円筒形のロッド形状構造を有し、巻紙に包まれた細かく刻まれたタバコ(例えば刻み充填材形態で)などの、一分量、一巻または一列の喫煙に適した材料を含み、これによりいわゆる「喫煙に適したロッド」または「タバコロッド」が形成される。通常、紙巻きタバコは、端部対端部の関係でタバコロッドと位置合せされた円筒形フィルタ要素を有する。好ましくは、フィルタ要素は、「詰め物ラップ」として公知の紙材料により包まれた可塑化セルロースアセテートの細片を含む。好ましくは、「チッピング紙」として公知の周りを囲む包装材料を使用して、フィルタ要素をタバコロッドの一方の端部に付着させる。吸引された主流煙を周囲空気で希釈するために、チッピング材料および詰め物ラップを穿孔することも望ましい。紙巻きタバコおよびこれの多様な構成要素の説明は、参照により本明細書に組み入れられている、Tobacco Production,Chemistry and Technology,Davis et al.(Eds.)(1999)およびBorschke et alU.S.Pat.No.7,503,330で述べられている。紙巻きタバコは、喫煙者がこれの一方の端部に点火してタバコロッドを燃焼させることによって用いられる。次いで、喫煙者は、紙巻きタバコの反対の端部(例えばフィルタ端部)を吸引することにより自身の口内に主流煙を受け取る。
ある喫煙品は、燃料要素、エアロゾル発生器または基材およびマウスピース構成要素によって構成されるタイプの紙巻きタバコとして構築され得る。例えば参照により本明細書に組み入れられている、Banerjee et al.のU.S.Pat.No.4,714,082を参照のこと。このように改良された紙巻きタバコ喫煙品を大量生産するための装置および方法は、例えばBarnes et al.のU.S.Pat.Nos.5,469,871;Barnes et al.の5,560,376;およびMeiring et al.の5,727,571に開示され、このそれぞれは参照により本明細書に組み入れられている。
炭素質燃料要素を用いるある種の紙巻きタバコは、R.J.Reynolds Tabacco Companyにより商品名「Premier」および「Eclipse」で市販されてきた。例えばChemical and Biological Studies on New Cigarette Prototypes that Heat Instead of Burn Tobacco,R.J.Reynolds Tobacco Company Monograph(1988)および非Inhalation Toxicology,12:5,p.1−58(2000)に記載されたこのような種類の紙巻きタバコを参照のこと。より最近では、紙巻きタバコが日本で日本たばこ産業株式会社により、商品名「Steam Hot One」で販売されている。セグメント型の紙巻きタバコの炭素質燃料要素が金属および金属酸化物の超微粒子を含み得ることも提案されてきた。例えばBanerjee et al.のU.S.Pat.App.Pub.No.2005/0274390およびそれぞれBanerjee et al.の2011/0180082を参照のこと。このそれぞれは参照によりこの全体が本明細書に組み入れられている。
このような紙巻きタバコの製造において、燃料要素は、可撓性断熱ジャケット、例えばガラスファイバのマットまたは層によって包囲された押出炭素質燃料要素を含み得て、次に紙巻きタバコ紙または紙様材料で上包みされ、例えば低温接着シールによって縦シームに沿って接着されて、連続円筒形燃料ロッドが形成される。次に、連続上包み燃料ロッドをより短い長さに切断して、例えば長さが約72mmの6アップ燃料ロッドを加工するために好適な燃料要素を形成する。
また他の種類の喫煙品、例えば化学または電気熱源から生じる熱にタバコまたは加工済みタバコを暴露することによってフレーバー付き蒸気を発生する種類の喫煙品が、Banerjee et al.のU.S.Pat.Nos.5,285,798;Banerjee et al.の7,290,549;およびRobinson et al.の7,726,320ならびにCrooks et al.のU.S.Pat.App.Pub.Nos.2007/0215167、Crooks et al.の2011/0041861、Conner,et al.の2012/0067360およびStone et al.の2012/0042885に記載され、このすべては参照によりこれの全体が本明細書に組み入れられている。電気エネルギーを用いて熱を生成する一種の喫煙品が、Philip Morris Inc.により商品名「Accord」で市販されている。タバコ・カット・フィルタ以外の熱源を用いてタバコフレーバーの蒸気またはタバコフレーバーの可視エアロゾルを発生する喫煙品は、幅広い商業的成功を収めていない。しかし、相当量の不完全燃焼および熱分解生成物を送達することなく、喫煙者に従来の紙巻きタバコの煙の利益および利点の多くを提供する能力を示す喫煙品を提供することが非常に望ましい。
高含水率で起こり得る問題を防止するために押出燃料ロッドを比較的低い含水率まで乾燥させること自体が、燃料要素の加工に影響を及ぼし得ることが見出されている。例えば、上包みされた6アップ燃料要素が、含水率が低すぎる、即ち乾燥しすぎている場合、6アップ燃料要素を紙巻きタバコ喫煙品を組付けるために個々の燃料要素に切り分けるときに、押出ロッドは破砕または欠けを生じることがある。これを解決するために、加熱した強制空気を使用する方法が利用されている。
喫煙品の組付の間に、所望のレベルにあり、所与の加工段階において高すぎたり低すぎたりしない含水率を有する燃料要素を提供するために、炭素質燃料要素の含水率を適切なレベルに調整するための方法および装置を提供することが望まれる。加熱気流の発生および通気/排出のために必要な追加資源および器具を必要とせずに、含水率を調整するための方法および装置を提供することも望ましい。
米国特許第7,503,330号明細書 米国特許第4,714,082号明細書 米国特許第5,469,871号明細書 米国特許第5,560,376号明細書 米国特許第5,727,571号明細書 米国特許出願公開第2005/0274390号明細書 米国特許出願公開第2011/0180082号明細書 米国特許第5,285,798号明細書 米国特許第7,290,549号明細書 米国特許第7,726,320号明細書 米国特許出願公開第2007/0215167号明細書 米国特許出願公開第2011/0041861号明細書 米国特許出願公開第2012/0067360号明細書 米国特許出願公開第2012/0042885号明細書
Tobacco Production,Chemistry and Technology,Davis et al.(Eds.)(1999) Chemical and Biological Studies on New Cigarette Prototypes that Heat Instead of Burn Tobacco,R.J.Reynolds Tobacco Company Monograph(1988) Inhalation Toxicology,12:5,p.1−58(2000)
本明細書で開示される実施形態は、次に個々の燃料要素に切断される、(可撓性ジャケットで包囲され、紙または紙様材料で上包みされ、縦シームに沿って封着されて、連続燃料ロッドを形成し得る。)押出炭素質燃料ロッドを備えた喫煙品用の燃料要素の含水率を変更または調整する方法に関する実施形態を含む。押出炭素質燃料ロッドは好都合には、最適押出特性のために比較的高い含水率を有する。通例、押出炭素質ロッドの含水率は、約25重量%から40重量%の範囲にあり、出発含水率はしばしば約27%から約35%であり得る。押出燃料ロッドをジャケットで包み、上包みして封着した後(所定の長さの燃料要素、例えば長さ約72mmの6アップロッドに切断する前または後)に、押出燃料ロッドの全体の含水率は例えば約27%から約35%の範囲にあり得る。
上包み紙の含水率は概して、比較的低い、好ましくは約6%から約18%の範囲に、最も好ましくはこの範囲の下端、例えば約8%から12%にあるべきである。上包み紙の含水率が約18%を超える場合、上包みされた燃料要素は周囲が膨潤し得る。従って、上包み紙の含水率は、高含水率の押出燃料ロッドを上包みしている全時間にわたって比較的低く維持され得る。他方、押出燃料ロッドの含水率は、切断、組付および輸送の間に損傷する恐れを低くするために、ある最低値を超えて維持され得る。
上包みの後、燃料要素は質量流アキュムレーションーションシステム、例えば従来のResyアキュムレータに蓄積されることがあり、アキュムレーションーションシステムは、上包み紙の膨潤、裂けまたは変色を防止するために、上包み紙の含水率を約6%から約18%のおよその範囲に維持する本開示の原理に合せて変更され得る。この蓄積は、アキュムレータにおいて、未加熱の周囲空気を6アップ燃料要素上に、紙の含水率を18%以下に維持するために足る水分を除去するのに十分であるが、押出炭素質ロッドの含水率を約20%以下に低下させるのに十分な速度で吸引することによって実現され得る。このため押出ロッドの含水率はこれにより約22%から30%の含水率に維持され得る。幾つかの条件下で、または別の燃料要素構成によって、周囲空気を加熱して適切な含水率を維持することが望ましいまたは必要であり得る。
上包みされた6アップ燃料要素は、ロッドの含水率が約18%超である場合、押出ロッドの破断または欠けなしにうまく切断され得る。22%から30%の範囲の、6アップ燃料要素を切断するための押出ロッドの含水率の好ましい範囲。炭素質燃料ロッドの組成は実質的に変動し得るので、燃料要素を蓄積および加工するために、ならびに燃料要素を、個別のエアロゾル発生器または基材に付着させるのに好適な個々の燃料要素へと切断するために最も好都合または最適な押出ロッドの含水率の範囲も変動し得る。
6アップ(例えば長さ約72mm)燃料要素は、例えばEclipse紙巻きタバコの組付で公知であり、使用されるようなチッピング装置に送られてよく、ここで各構成要素は6個(例えば各約12mm)の長さに切断されて、6個のジャケット付き燃料要素が形成され、これが次に他の構成要素と結合されて、当分野で公知のおよび/または本明細書に(直接または参照により)記載する2アップまたはシングル紙巻きタバコが形成される。
組付けたピース(これらが発熱セグメントのみ、基材セグメントを備える発熱セグメント、発熱および基材およびエアロゾル、例えばグリセロールおよびキャストシート、フィルタ付きまたはフィルタなしの紙巻きタバコ全体などを含むか否かに関わらず)は、次にさらに乾燥され得る。しかし、本開示の原理に合せて、乾燥を行うために周囲(未加熱)空気流のみを使用する。周囲空気の流量および/または環境気圧を調整して、燃料要素/基材部分の所望の最終含水率を達成させて、燃料要素と基材および/または他の部分との間の含水率の差が調節され得る。
本発明の上述のおよび他の利点および特徴は以下で明らかとなるが、本発明の本質は、本発明の以下の詳細な説明、添付された特許請求の範囲ならびに図面に示した幾つかの図を参照することによってより明瞭に理解され得る。
実施形態は、以下の図面を参照してより良好に理解され得るが、例証に過ぎず、限定するものではない。
それぞれの喫煙品の縦断面図を示す。 それぞれの喫煙品の縦断面図を示す。 代表的な燃料要素を示す。 タバコペレット基材を含むそれぞれの喫煙品の縦断面図を示す。
実施形態は、同じ要素が概して同じ数字で参照される図面を参照して記載される。実施形態の各種の要素の関係および機能は、以下の詳細な記載を参照することによってより良好に理解され得る。しかし、実施形態は図面に示されたものに限定されない。図面は必ずしも縮尺通りではなく、ある例において、本明細書に開示する実施形態を理解するために必要でない詳細事項、例えば従来の製造および組付が省略され得ることを理解すべきである。
各種の実施形態が以下でより十分に記載される。本発明は特許請求の範囲によって定義され、多くの異なる形で具体化することができ、本明細書で述べる実施形態に限定されると解釈すべきではない;むしろこれらの実施形態が提供されるので、本開示が十分および完全となり、実施可能な程度の開示を当業者に十分に伝える。本明細書および特許請求の範囲で使用されるように、単数形「a」、「an」および「and」は、そうでないことが内容から明白である場合を除き、複数形も含む。「乾燥重量パーセント」または「乾燥重量ベース」への言及は、乾燥成分(即ち水を除くすべての成分)に基づく重量を示す。
連続炭素質燃料ロッドを混合および押出して、可撓性ガラス繊維ジャケットまたは層でロッドを包囲し、上包み紙でロッドを上包みして、次に個々の喫煙品用の燃料要素へと切断するためにロッドを所定の長さに切断する、ある方法は、Meiring,et al.のU.S.Patent No.5,727,571を参照して理解され得る。幾つかの方法において、ロッド押出物は、ロッド押出物がジャケットで包囲され、紙で上包みされているときに、約30重量%から40重量%の範囲の比較的高い含水率を有し得る。乾燥は、記載した方法に従って、続いての処理の間に押出燃料ロッドが上包みされた燃料要素中に存在する前または間に行われ得る。
Barnes,et al.のU.S.Patent No.5,469,871およびMeiring et al.のU.S.Patent No.5,560,376に従って、燃料要素の乾燥は、押出燃料ロッドが上包みされて、所定の長さに切断された後に、または紙巻きタバコ製造方法の他の段階にて実現され得る。幾つかの考えられる乾燥装置が開示され、受動型乾燥器、例えば時限式アキュムレータシステム、例えばドイツ、ハンブルクのKorber&Co.,AGより入手可能なResy アキュムレータ(以下「Korber」)もしくはイタリア、ボローニャのG.D.Societe per Anzioniから入手可能なS−90 アキュムレータ(以下「GD」)または能動型乾燥器、例えば熱風ブローシステムが挙げられる。押出燃料ロッドの含水率は、該ロッドの初期含水率および製造方法の各種段階の間の経過時間に依存するので、乾燥段階が排除および移動され得ることも提案されている。
本開示の態様および実施形態は、各種の喫煙品、これの各種の構成要素の配置およびこれらの喫煙品を作製する方法に関し、喫煙品の例は図1および2を参照して説明する。各種の図において、各種の喫煙品および喫煙品構成要素の各種のラッピング材料および上包みの厚さが誇張されていることがある。最も好ましくは、ラッピング材料および上包み構成要素が喫煙品および喫煙品構成要素をきつく包んでぴったりとした感じを与えて、美観上好ましい外観とする。例示的な喫煙品の構成としては、例えば繊維フィルタ要素、断熱体または燃料要素として形成された発泡セラミックモノリスなどの機構およびSebastian et al.のU.S.Pat.App.Pub.No.2011/0041861およびConner et al.のU.S.Pat.App.Pub.No.2012/0067360に開示された他の機構が挙げられ、このそれぞれは参照によりこれの全体が本明細書に組み入れられている。
図1を参照すると、紙巻きタバコの形の代表的な喫煙品10が示されている。喫煙品10は、ロッド様形状を有し、点火端部14および口端部18を有する。
点火端部14には長手方向に延在する概して円筒形の喫煙可能な点火端部セグメント22が位置決めされ、喫煙可能材料26を包含している。代表的な喫煙可能材料26は、植物由来材料(例えばカットフィラー形のタバコ材料)であることができる。例示的な円筒形喫煙可能点火端セグメント22は、紙ラッピング材料30内に包まれまたは配置され、紙ラッピング材料30によって包囲された喫煙可能材料26(例えばタバコ・カット・フィラー)の一分量または一巻を含む。このように、この円筒形喫煙可能点火端部セグメント22の長手方向に延在する外面は、ラッピング材料30によって与えられる。好ましくは、セグメント22の両端部が開いていて、喫煙可能材料26を露出される。喫煙可能点火端部セグメント22は、喫煙可能材料26およびラッピング材料30がそれぞれ、これの全長に沿って延在するように構成することができる。
喫煙可能点火端部セグメント22の下流に位置しているのは、長手方向に延在する概して円筒形の発熱セグメント35である。発熱セグメント35は、ラッピング材料45によって同軸状に取り囲まれ得る断熱体42によって包囲された熱源40を含む。熱源40は、好ましくは、喫煙可能材料26の燃焼によって作動するように構成されている。喫煙材料の点火および燃焼により、好ましくは、使用者に望ましい経験(少なくともフレーバーおよび喫煙品10を点火するのにかかる時間に関して)を提供する。最も好ましくは喫煙可能材料が消費されるときに発生する熱は、熱源40を点火またはそうでなければ作動させるのに十分である。
熱源40は、燃焼性燃料要素、例えば概して円筒形の形状を有し、燃焼性炭素質材料を包含できる燃焼ロッドを含み得る。炭素質材料は、概して高い炭素含有率を有する。好ましい炭素質材料は主に炭素で構成され、通例、乾燥重量ベースで約60パーセントを超える、概して約70パーセントを超える、しばしば約80パーセントを超える、頻繁には約90パーセントを超える炭素含有率を有する。燃料要素は、燃焼性炭素質材料以外の構成要素(例えばタバコ構成要素、例えば粉末化タバコまたはタバコ抽出物;着香料;塩、例えばナトリウムクロリド、カリウムクロリドおよび炭酸二ナトリウム;熱安定性黒鉛繊維;酸化鉄粉末;ガラスフィラメント;粉末化炭酸カルシウム;アルミナ細粒;アンモニア源、例えばアンモニア塩;ならびに/または結合剤、例えばグアーガム、アンモニウムアルギネートおよびアルギン酸ナトリウム)を包含することができる。代表的な燃料要素は、長さ約12mm、全体の外径が約4.2mmである。
代表的な燃料要素は、粉砕または粉末化炭素質材料を使用して押出または配合され、乾燥重量ベースで約0.5g/cmを超える、しばしば約0.7g/cmを超える、頻繁に約1g/cmを超える密度を有する。例えばRiggs et al.のU.S.Pat.Nos.5,551,451およびBorschke et al.のU.S.Pat.No.7,836,897で述べられている燃料要素構成要素の種類、配合および設計を参照のこと。これらは参照によりこれの全体が本明細書に組み入れられている。燃料要素の詳細な実施形態を、図3を参照して説明する。
図3に示すように、燃料要素は、概して円筒形体385であり、これの外面に1個または複数の長手スロットまたは溝387(例えば1から12個以上の溝)および1個以上の中央穴389を含み得る。幾つかの具体的な構造物は、中央穴のあるまたはない8スロット体、中央穴のあるまたはない6スロット体または中央穴のあるまたはない10スロット体を含み得る。燃料配合物の幾つかの例としては、例えば:(A)約35%の炭酸カルシウム、約45%の炭素、約10%の黒鉛および約10%のグアーガム結合剤;(B)約35%の炭酸カルシウム、約55%の炭素および約10%のグアーガム結合剤;(C)約40%の炭酸カルシウム、約45%の炭素および約15%のグアーガム結合剤;ならびに(D)約45%の炭素、約45%の黒鉛および約10%のグアーガム結合剤が挙げられる。
一実施形態において、約45%の炭素、約45%の黒鉛および約10%のグアーガム結合剤を含む燃料配合物が使用され得る。
約8%の水分から出発して、構成要素は混合され、含水率が約28%から約31%となるまで押出機にて加湿され得る。次に燃料は所望の形に押出され、切断されて、約2%から約8%の水分まで乾燥され得る。乾燥された後、燃料要素は、(例えばマンドレルまたは他の形成テンプレートの周囲に形成され得る。)断熱体要素中に挿入され得る。所望ならば、グアーガム結合剤を作用させて燃料および断熱体と結合させるために、多少の水分を添加してよい。代わりにまたは加えて、燃料と断熱体との間に、結合のために供給される適量の水分と共にペクチン膜または他の膜を設けてよい。当業者は、他の変形を使用して、それぞれ形成後にこれの間で結合剤を作用させてまたは作用させずに組合される、個別に押出された燃料および断熱体部分が提供され得ることを認識する。
燃料要素40の別の実施形態は、発泡法にて形成された発泡炭素モノリスを含み得る。別の実施形態において、燃料要素40は、断熱層42と共に同時押出しされてよく、これにより製造時間が短縮され、コストが低減される。燃料要素のまた他の実施形態としては、Brooks et al.のU.S.Pat.No.4,922,901またはTakeuchi et al.のU.S.Pat.App.Pub.No.2009/0044818に記載されたものが挙げられ、このそれぞれは参照により本明細書に組み入れられている。
代表的な断熱層42は、ガラスフィラメントまたは繊維を含むことができる。断熱体42は、喫煙品10内の所定の位置に熱源40を堅固に維持するのを補助するジャケットとして作用することができる。断熱体42は、不織ガラスフィラメントの内層またはマット47、再生タバコ紙の中間層48および不織ガラスフィラメントの外層49を含む多層構成要素として提供することができる。これらは同心状に配向され得るか、またはそれぞれ熱源を上包みおよび/または包囲し得る。
一実施形態において、断熱体の内層47としては、製織、製編または製織および製編の両方を行った多様なガラスまたは非ガラスフィラメントまたは繊維(例えばいわゆる3D製織/製編ハイブリッドマット)が挙げられる。製織した場合、内層47は製織マットまたはチューブとして形成され得る。製織または製編マットまたはチューブは、(該層に発生し得るような、いずれの熱に関連する変化も含めて)断熱層での均一性に関して優れた気流制御を提供することができる。当業者は、比較的不均一なおよび/または低下した気流を提供し得る不規則に閉鎖および開放されたスペースをより有しがちである不織材料と比べて、製織、製編またはハイブリッド材料がフィラメントまたは繊維間により規則的で均一なエアスペース/空隙を提供し得ることを認識する。各種の他の断熱実施形態は成形、押出、発泡またはそうでなければ形成され得る。断熱構造体の詳細な実施形態としては、参照によりこれの全体が本明細書に組み入れられている、Stone et al.のU.S.Pat.App.Pub.No.2012/0042885に記載されているものが挙げられる。
好ましくは、発熱セグメント35の両端部は開放されて、熱源40および断熱体42を隣接するセグメントに露出されている。熱源40および周囲の断熱体42は、両方の材料の長さが同一の広がりを持つ(即ち断熱体42の端部が熱源40の各端部と、特に発熱セグメントの下流端部にて、同一平面上にある。)ように構成することができる。
場合により、必ずというわけではないが、好ましくは、断熱体42は、熱源40のどちらかまたは両方の端部をわずかに超えて(例えば約0.5mmから約2mm)延在し得る。この上、喫煙品10の使用中に喫煙可能点火端部セグメント22が燃焼するときに発生する煙は、喫煙者が口端部18で吸引する間に発熱セグメント35をただちに通過することができる。
発熱セグメント35は、好ましくは喫煙可能点火端部セグメント22の下流端部に隣接して、これらのセグメントが端部対端部の関係で、好ましくは間に(開放エアスペース以外の)バリアなしで互いに接触して軸に沿って位置合せされるように位置決めされる。発熱セグメント35と喫煙可能点火端部セグメント22が近接していると、(例えば喫煙可能点火端部セグメント22内の燃焼中の喫煙可能材料の作用が作用して、発熱セグメント35の熱源を点火させるような)適切な熱交換関係が提供される。喫煙可能点火端部および発熱セグメント22、35の外部断面形状および寸法は、喫煙品の縦軸を横切って見た場合に、互いに本質的に同一であることができる(例えばどちらも、それぞれ本質的に同一の直径を有する円筒形状を有するように見える。)。
燃焼前の発熱セグメント35の断面形状および寸法は変動させることができる。好ましくは、熱源40の断面積は、このセグメント35の総断面積の約10パーセントから約35パーセント、しばしば,約15パーセントから約25パーセントを占め;これに対して外部または包囲領域の断面積(断熱体42および関連する外部ラッピング材料を含む。)は、このセグメント35の総断面積の約65パーセントから約90パーセント、しばしば約75パーセントから約85パーセントを占める。例えば、約24mmから約26mmの円周を有する円筒形喫煙品では、代表的な熱源40は、約2.5mmから約5mmの、しばしば約3mmから約4.5mmの外径を有する、概して円形の断面形状を有する。
長手方向に延在する円筒形エアロゾル発生セグメント51は、発熱セグメント35から下流に位置する。エアロゾル発生セグメント51は、次にエアロゾル形成剤または材料(図示せず)の担体として作用する基材材料55を含む。例えば、エアロゾル発生セグメント51は、加工助剤、着香剤およびグリセリンを含む再生タバコ材料を含むことができる。
エアロゾル発生セグメント51の上述の構成要素は、ラッピング材料58中で、ラッピング材料58によって包囲して廃棄することができる。ラッピング材料58は、喫煙品10の点火端部14から(例えば発熱セグメント35から)エアロゾル発生セグメント51の構成要素までの熱の伝達を促進するように構成することができる。即ち、エアロゾル発生セグメント51および発熱セグメント35は、互いに熱交換関係で構成することができる。熱交換関係とは、熱源40からの十分な熱がエアロゾル形成領域に供給されて、エアロゾル形成のためにエアロゾル形成材料を揮発させるような関係である。幾つかの実施形態において、熱交換関係は、これらのセグメントを互いに近接させて位置決めすることによって実現される。熱交換関係は、熱源40付近からエアロゾル発生セグメント51によって占有された領域の中または周囲まで熱伝導性材料を延在させることによっても実現できる。基材の特定の実施形態としては、参照によりこれの全体が本明細書に組み入れられている、Stone et al.のU.S.Pat.App.Pub.No.2012/0042885に記載されているものが挙げられる。
基材材料55の代表的なラッピング材料58は、中に含有されているエアロゾル形成構成要素を揮発させるために、発熱セグメント35からエアロゾル発生セグメント51に熱を伝導する熱伝導特性を含み得る。基材材料55は長さ約10mmから約22mmであってよく、ある実施形態は長さ約11mmから約12mmであり、他の実施形態は約21mmにまで及ぶ。
基材材料55は、カットフィラー形の香り豊かな芳香性のタバコのブレンドから得ることができる。これらのタバコは次に、エアロゾル形成材料および/または少なくとも1つの着香剤によって処理できる。基材材料は、カットフィラー形の加工タバコ(例えばキャストシートまたは製紙型の方法を使用して製造された再生タバコ)から得ることができる。あるキャストシート構成物は、線形長10mmにつき約270から約300mgのタバコを含み得る。このタバコは次に、エアロゾル形成材料および/または少なくとも1つの着香剤、ならびに熱発生セグメントによる点火および/もしくは焦げの防止を補助するように構成された燃焼遅延剤(例えばりん酸ジアンモニウムまたは別の塩)によって処理できるか、またはこれらを包含するように加工することができる。エアロゾル発生セグメント51のラッピング材料58の金属内面は、エアロゾル形成材料および/または少なくとも1つの着香剤の担体として作用できる。
他の実施形態において、基材55は、プラグ部として形成されたタバコ紙またはタバコ用でないギャザー紙を含み得る。プラグ部には、多様な形の(マイクロカプセル化、液体、粉末化)エアロゾル形成材料、着香料、タバコ抽出物が装填され得る。燃焼遅延剤(例えばりん酸ジアンモニウムまたは別の塩)は、熱発生セグメントによる点火および/もしくは焦げの防止を補助するために、基材の少なくとも末端/点火端部に適用され得る。
これらおよび/または他の実施形態において、基材55は、マルマライズ化および/または非マルマライズ化タバコから形成されたペレットまたはビーズを含み得る。マルマライズ化タバコは、例えば、参照により本明細書に組み入れられているBanerjee,et al.のU.S.Pat.No.5,105,831から公知である。マルマライズ化タバコは、約20から約50パーセント(重量による)の粉末形タバコブレンド、(約20から30重量パーセントの)グリセロール、(概して約10から約60重量パーセントの、しばしば約40から約60重量パーセントの)炭酸カルシウムを結合剤および着香剤と共に含み得る。結合剤としては、例えばカルボキシルメチルセルロース(CMC)、ガム(例えばグアーガム)、キサンタン、プルランまたはアルギネートが挙げられる。ビーズ、ペレットまたは他のマルマライズ化形は、基材部内への適合ならびに最適な気流および所望のエアロゾル生成の提供に適した寸法に構成され得る。容器、例えばキャビティまたはカプセルは、基材を喫煙品内の所定の位置に保持するために形成され得る。このような容器は、例えばマルマライズ化および/また非マルマライズ化タバコのペレットまたはビーズを含有するのに有利であり得る。容器は、ラッピング材料を使用して、下でさらに説明するように形成され得る。「タバコペレット」という用語は、マルマライズ化および/また非マルマライズ化タバコを含み得る、タバコのビーズ、ペレットまたは他の個別の小型ユニットを含むように本明細書で定義される。タバコペレットは平滑で規則的な外部形状(例えば球、円筒、卵形など)を有し得て、および/またこれらは不規則な外部形状を有し得る。一例において、各タバコペレットの直径は約1mm未満から約2mmの範囲に及び得る。タバコペレットは、本明細書に記載するように、喫煙品の基材キャビティを少なくとも部分的に充填し得る。一例において、基材キャビティの容積は約500mmから約700mmの範囲に及び得る(例えばキャビティ直径が約7.5から約7.8mmであり、キャビティ長が約11から約15mmであり、キャビティが概して円筒形形態を有する、喫煙品の基材キャビティ)。一例において、基材キャビティ内のタバコペレットの質量は、約200mgから約500mgの範囲に及び得る。
別の実施形態において、喫煙品は、点火端部414および口端部418を有する紙巻きタバコ410の縦断面図である図4を参照して本明細書に記載される、タバコペレットを含む基材463を用いて構築され得る。(他の実施形態でも使用され得る。)基材463は、いずれかの適切な方法、例えばマルマライズ法によって形成され得る。紙巻きタバコ体は、基材463とフィルタ470との間に配置されたタバコロッド469を含む。タバコロッド469は、タバコカットフィラー、キャスト・シート・タバコ紙および/またはロッド形の他のタバコ製品として具体化され得る。詰め物ラップ472およびチッピング紙478の上層を用いて構築されたフィルタ470が示されている。熱発生セグメント435および他の構成要素は、本明細書ならびに本発明の範囲内で実施されるように構成された本実施形態および他の実施形態に記載されているように構築され得る。
基材463は、基材キャビティ456内に含有され得る。基材キャビティ456は、一方の端部の熱発生セグメント435、反対の端部のタバコロッド469および(幾つかの実施形態において、フィルタから点火端部までの全長に沿って延在している。)少なくとも基材の周囲を取り巻くラッピング材料464によって形成され得る。円筒形容器構造体(例えば厚紙チューブ)467は、ラッピング材料464内にて、一方の端部の熱発生セグメント435と反対の端部のタバコロッド469との間の基材キャビティ456の周囲を取り巻き得る。熱発生セグメント435およびタバコロッド469は、ラッピング材料464によって互いに接合され得る。このために、ラッピング材料464は、熱発生セグメント435の少なくとも下流部およびタバコロッド469の少なくとも上流部を包囲し得る。熱発生セグメント435およびタバコロッド469は、互いに長手方向に隔設され得る。言い換えれば、熱発生セグメント435およびタバコロッド469は、互いに当接接触していなくてよい。基材キャビティ456は、図4に示すように熱発生セグメント435の下流端部とタバコロッド469の上流端部との間のラッピング材料464内で長手方向に延在するスペースによって画成され得る。基材463は、基材キャビティ456内に位置決めされ得る。例えば基材キャビティ456は、タバコペレットが少なくとも部分的に充填され得る。基材キャビティ456は、タバコペレットの移行を防止するために基材463を含有し得る。
ラッピング材料464は、例えば熱伝導性材料(例えば箔紙)、断熱材料、厚紙、詰め物ラップ、紙巻きタバコ紙、タバコ紙、またはこれのいずれかの組合せとして構成され得る。加えてまたは代わりに、ラッピング材料464としては、箔、セラミック、セラミック紙、炭素フェルト、ガラスマットまたはこれのいずれかの組合せが挙げられる。当分野で公知であり開発された他のラッピング材料は、これらのラッピング材料の1つ以上と組合せて使用され得る。一実施形態において、ラッピング材料464は、紙材料であって、これに箔ストリップまたはパッチが積層された紙材料を含み得る。ラッピング材料464は、紙シート483を含み得る。紙シート483は、上記のように熱発生セグメント435、基材キャビティ456およびタバコロッド469を包囲するようなサイズおよび形状であり得る。このために、紙シート483は、喫煙品の長手方向に沿って延在する長さと、長手方向を横切る方向に延在する幅を有する、ほぼ長方形の形状であり得る。
紙シート483の幅は、喫煙品410の周囲よりわずかに大きくてよいため、紙シートは喫煙品の外面を画成するチューブまたは一列へと形成され得る。例えば紙シート483の幅は約18から約29mmであり得る。紙シート483の長さは、基材キャビティ464の全長に沿って長手方向に延在するために、ならびに熱発生セグメント435およびタバコロッド469を上包みするために十分であり得る。例えば紙シート483の長さは約50から約66mmであり得る。紙シート483は、図4に示すようにタバコロッド469のほぼ全長を上包みするのに十分な長さを有し得る。一例において、紙シート(または他のラッピング材料)は、約1ミルから約6ミル(約0.025mmから約0.15mm)の厚さを有し得る。
箔ストリップまたはパッチ484は、紙シート483に積層されて、またはそうでなければ紙シートと共に包含されて積層コーティング領域を形成し得る。箔ストリップ484は、紙シート483のほぼ全幅に沿って延在する幅を有し、さらに後述するように熱発生セグメント435、基材キャビティ464およびタバコロッド469のほぼ全周を包囲し得る。箔ストリップ484は、紙シート483の長さの一部に沿って延在する長さも有し得る。好ましくは、箔ストリップ484は、箔ストリップが基材キャビティ456の全長に沿って延在し、熱発生セグメント435およびタバコロッド469の少なくとも一部を上包みするように、紙シート483の十分な長さの一部に沿って延在し得る。例えば、箔ストリップ484の長さは、約16から約20mmであり得る。一例において、箔ストリップは約0.0005mmから約0.05mmの厚さを有し得る。上層485も含まれてよく、上層485は例えば、紙シート483の箔領域484の外面を含む紙チューブとして、これと紙チューブ467との間に具体化され得る。
箔ストリップ484は、例えばスズ、アルミニウム、銅、金、真鍮、他の熱伝導性材料および/またこれのいずれかの組合せを含むいずれかの熱伝導性材料から形成され得る。このようにして、基材キャビティ456は、ラッピング材料464によって形成され、箔で裏打ちされた紙チューブまたは一列によって画成され得る。ラッピング材料は、ラッピング材料上の離れた位置に位置合せ済みの対向する箔ストリップを含み得る。
喫煙品は、熱発生セグメント、基材セグメント(例えばモノリシック基材または基材材料のペレットもしくはビーズを含む基材キャビティ)およびタバコロッドを含み得る。従来型のまたは好適に変更された紙巻きタバコロッドのハンドリング装置、例えばHauni−Werke Korber&Co.KG.からLab MAX、MAX、MAX S、またはMAX 80として入手可能なチッピング装置を使用して取り扱われ得る、いわゆる「2アップ」ロッドから中間セグメントを提供することが所望であり得る。例えば、このそれぞれが参照により本明細書に組み入れられている、Erdmann et al.のU.S.Pat.No.3,308,600;Heitmann et al.のU.S.Pat.No.4,281,670;Reuland et al.のU.S.Pat.No.4,280,187;Greene,Jr.et al.のU.S.Pat.No.4,850,301;Vos et al.のU.S.Pat.No.6,229,115;HolmesのU.S.Pat.No.7,434,585;およびRead,Jr.のU.S.Pat.No 7,296,578;ならびにDraghettiのU.S.Pat.Appl.Pub.No.2006/0169295で述べられている種類の装置を参照のこと。実施形態の2アップロッドに関連する方法および構造体、例えば図4を参照して上に記載されたものは、参照によりこれの全体が本明細書に組み入れられている、Conner et al.のU.S.Pat.Pub.No.2012/0067360に記載されている。
喫煙品を作製する方法は変動し得るが、本開示の範囲内で、好ましくは加熱強制空気を用いずに燃料要素の水分を変更するステップを含む。現在開示されている方法は、いずれの加熱強制空気も使用しないが、代わりに加熱されていない周囲空気の使用に依存している。シングル燃料ロッドを参照して該方法をここで記載するが、当業者は、記載された方法が喫煙品の高スループット生産に適切であり、喫煙品の高スループット生産に関連してただちに理解されることを認識する。
該発明の実施に使用される器具は、例えば参照によりこれの全体が本明細書に組み入れられている、MeiringのU.S.Pat.No.5,560,376を参照してただちに理解される。しかし、Meiringとは対照的に、本方法によって使用する器具は、加熱要素を必要としないのは、本方法がヒーターに暴露されていない流動周囲空気に依存しているためである。周囲空気温度は環境条件の影響下にあるが、本方法のために本明細書では、約16℃から約35℃、好ましくは約23℃から約29℃であると概して定義される。
方法の一実施形態において、本明細書に記載するようなまたはそうでなければ当分野で公知の配合物を含む、複数の6アップ燃料要素(または他の単段または多段燃料要素)が提供される。発明の本例において、燃料要素は約27重量%から約35重量%の出発含水率を有してよく、しばしば約29%±約1.5%の出発含水率を有してよい。燃料要素は、上述のように断熱材料によって上包みされ、出発含水率から含水率を低下させるために、周囲空気にこれらの上を流れさせ得る。次に6アップ燃料要素はより小さい単位、例えば3個の2アップ要素に切断され得るが、6アップまたは他の多倍長燃料ロッド要素は、より小さい単位(例えば2アップ、3アップ、シングル)に切断して、後から上包みされ得る。ある実施形態において、上包みは燃料要素に付着もしくはそうでなければ結合せず、または個々の(例えばシングル/1アップ)燃料要素は、互いから分離されて上包みされるまで、いずれの結合も起こらないことがある。次に、2アップ要素は、喫煙品構成要素、例えば図1−4のいずれかを参照して上述したような上ラッピング材料を含む外部フロントピース構成要素へと組付けられ得る。幾つかの実施形態において、2アップ要素は、図1−4を参照して上述された構成要素と共に構築され、例えば参照によりこれの全体が本明細書に組み入れられ、垂直に組付けられ得るペレット化タバコ材料基材を含む、Conner et al.のU.S.Pat.App.Publ.No.2012/0067630(2011年9月20日出願)を参照して理解され得る、2アップ喫煙品として具体化される喫煙品構成要素へと組付けられ得る。垂直および他の組付方法は、TallierのPCT Publ.No.WO2009/012257およびGrenaudのPCT Publ.No.WO2009/0132828を参照して理解され得て、このそれぞれは喫煙品構成要素におけるキャビティの組付および充填について開示された方法および材料のみに関して、参照により本明細書に組み入れられている。
次に、組付体(即ち2アップ外部フロントピース、2アップ喫煙品または個々の喫煙品)に周囲空気流が誘導され得る。このことは、例えば組付体を(例えばコンベヤによって)周囲空気流の供給された領域で移動させることによって行われ得る。2アップ喫煙品では、本方法によって概して、燃料要素が乾燥され、これの含水率が基材(例えばタバコ材料を含むペレット)の含水率と平衡になる。周囲空気流は双方向性であり得て、即ち気流は組付体の一方の端部から他方の端部へ流され、次に反対方向に流され得る。このことは組付体をコンベヤに沿って概して平衡に位置合せすることによって促進され得て、所望の含水率レベルを効率的および効果的に達成させ得る。
燃料要素の最終含水率は、好ましくは、効率的なハンドリングを提供するために望ましく、作製されている喫煙品の他の構成要素に悪影響を及ぼさないレベルとなる。ある実施形態において、燃料要素の最終含水率は、約1%から約10%、好ましくは約3%から約8%であり得る。喫煙品構成にキャストシート材料を含む実施形態では、材料の含水率は約10%から約14%であり得る。2アップ喫煙品ユニットでは、該方法はユニットを個々の喫煙品に切断するステップをさらに含み得る。別の態様において、本開示の実施形態は、本明細書に記載した、方法のいずれの組合せも含めて、方法のいずれかよって作製された紙巻きタバコを含み得る。
上述より、本明細書で開示したある実施形態が、押出炭素質燃料ロッドを包含する喫煙品の製造に関連する幾つかの問題を解決するための特に効果的で好都合な方法および装置を提供し得ることが、当業者によって認識される。
当業者は、異なる実施形態について本明細書で記載した特徴が、特許請求の範囲内にとどまりながら、互いにおよび/または現在公知のまたは将来開発される技術と組合され得ることを含めて、本明細書で明示的に例証されていない実施形態が特許請求の範囲内で実施され得ることを認識する。具体的な用語が本明細書で用いられているが、これらは一般的な意味および説明的意味のみで使用され、限定を目的としていない。従って、上述の詳細な説明は、限定的というよりはむしろ例証的であるとして解釈されるものとする。以下の特許請求の範囲は、すべての均等物を含めて、本発明の趣旨および範囲を定義するものであると理解されるべきである。さらに、上記の利点は必ずしも本発明の唯一の利点というわけではなく、記載した利点のすべてが各実施形態によって実現されることが必ずしも期待されていない。

Claims (10)

  1. 喫煙品の作製で使用する燃料要素の含水率を変更する方法であって、
    出発含水率を有する複数の燃料要素を準備するステップ、
    次に、未加熱の周囲空気を燃料要素上に流して含水率を出発含水率以下に低下させるステップ、
    次に、燃料要素をより小型のユニットに切断するステップ、
    次に、燃料要素を、基材含水率を有する基材を含む喫煙品構成要素に組付けるステップ、および
    次に、未加熱の16℃〜35℃の)周囲空気を、喫煙品構成要素中に組付けられた燃料要素上に流した後、含水率を、基材含水率と平衡である所定の目標含水率までさらに低下させるステップ
    を含み、
    未加熱の周囲空気を燃料要素上に流すステップが、第一端部から第二端部へ、及び第二端部から第一端部への、双方向性空気流を含む、方法。
  2. 出発含水率が27%から35%である、請求項1に記載の方法。
  3. 出発含水率が29%±1.5%である、請求項1に記載の方法。
  4. 燃料要素が切断されるより小型のユニットが2アップユニットを備える、請求項1に記載の方法。
  5. 燃料要素が中に組付けられる喫煙品構成要素が2アップ喫煙品を備える、請求項1に記載の方法。
  6. 2アップ喫煙品を個々の喫煙品へと切断するステップをさらに含む、請求項6に記載の方法。
  7. 所定の目標含水率が1%から10%である、請求項1に記載の方法。
  8. 所定の目標含水率が3%から8%である、請求項1に記載の方法。
  9. 燃料要素が中に組付けられる喫煙品構成要素が、さらに外部ラッピング材料およびフィルタのうち1つ以上を備える、請求項1に記載の方法。
  10. 基材がタバコペレットを含む、請求項1に記載の方法。
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