NL8200919A - Verbeteringen die verband houden met rookwaren. - Google Patents

Description

r : i

Verbeteringen die verband houden met rookwaren.

De uitvinding heeft betrekking op rookwaren, in het bijzonder doch niet uitsluitend sigaretten.

De laatste tijd is verhoogde aandacht gegeven aan het verminderen van de zijdelingse rookstroom die uit sigaretten wordt afgegeven 5 terwijl deze tussen de trekken smeulen. Een beslissende factor van de zijdelingse stroomopwekking van een sigaret is de brandsnelheid van de sigaret gedurende smeulperioden tussen trekken. Door het gebruiken van papieren die lage sigaretbrandsnelheden geven, kan de zijdelingse stroomopwekking dus worden verminderd. Zoals aan de deskundige 10 bekend is, is de brandsnelheid van sigarettenpapier een functie van de inherente doordringbaarheid daarvan. Hoe lager de doordringbaarheid, hoe lager over het algemeen gesproken de brandsnelheid is.

Teneinde lage zijdelingse stroomsnelheden te verkrijgen, kan men dientengevolge zijn toevlucht nemen tot papieren met een lage door-15 dringbaarheidswaarde.

Tegenwoordig is de laagste doordringbaarheidswaarde van sigarettenpapier dat wordt gebruikt bij bekende vervaardiging van sigaretten, ongeveer 5 Coresta eenheden, omdat pogingen om lagere doordringbaarheden toe te passen hebben geleid tot sigaretten die niet blijven 20 branden indien zij gedurende een korte tijd blijven smeulen. De uitvinding houdt nu verband met de ontdekking, dat papierwikkels die zeer lage doordringbaarheidswaarden hebben, kunnen worden gebruikt, terwijl toelaatbare verbrandings- ondersteunende eigenschappen van de rookwaren terzelfdertijd instand worden gehouden indien het papier 25 wordt gekozen waarvan de verhouding van de diffusie-coefficient (Dq) van zuurstof instik stof in het papier en de dikte (t) van het papier voldoet aan bepaalde vereisten. De diffusie-coefficient, of diffusi-teit, van een gas in een binair gasmengsel wordt bepaald als de hoeveelheid van gas die per eenheid van tijd passeert over een vlak van 30 een eenheidsgebied indien de concentratiegradiënt gelijkmatig is.

Gassen verspreiden zich langzamer indien de diffusie plaats vindt door poreuse vaste stoffen, zoals papier, dan door de onbelemmerde gas fase. De diffusie-coefficient van gassen door papier wordt geme- 8200919 - 2 - ten met de werkwijze die beschreven is door Drake en anderen en is gepubliceerd in de International Journal of Heat and Mass Transfer, 1980, jaargang 23, pagina’s 127-134. Indien de diffusie-coefficient wordt opgegeven in het stelsel cm2/sec. en de papierdikte in cm, 5 dan heeft de verhouding Dq/t de eenheid cm/sec. Gewoonlijk wordt de diffusie-coefficient vastgesteld in verband met zuurstof, maar hij zou ook corresponderend kunnen worden vastgesteld ten opzichte van een ander gas met het oog op gemak van de meting.

De luchtdoorlaatbaarheid van een papier wordt uitgedrukt in 10 Coresta eenheden als de hoeveelheid van lucht in kubieke centimeters die gaat door een vierkante centimeter van het papier in één minuut bij een constant drukverschil van 1,0 kilopascal.

Van nature bestaat poreus sigarettenpapier uit een vergrendeld netwerk van vezels, gewoonlijk in hoofdzaak geheel of voornamelijk 15 celluose vezels, doorspekt met deeltjes van een vulmateriaal, bijvoorbeeld krijt of kalk. De openingen in deze vezel/vulmateriaal matrix zijn van de orde van 1 pm breedte. Dit is klein vergeleken met de papierdikte (gewoonlijk 20 tot 40 pm) en de luchtstroom door deze openingen in het papier wordt onderhouden door visceuse krachten. 20 Indien het sigarettenpapier echter geperforeerd is na de werkwijze voor het maken van het papier, door een electrostatisch of mechanisch proces bijvoorbeeld, zijn de perforatiegaten relatief groot, waarbij zij meestal hoofddiameters hebben van dezelfde orde van grootte als de papierdikte. De luchtstroom door deze perforatiegaten wordt in 25 stand gehouden door traagheidskrachten.

De totale stroom door geperforeerd sigarettenpapier bestaat dus uit twee componenten, namelijk visceuse stroom door het poreuse stelsel van het papier die direct verband houdt met de werkwijze voor het maken van het papier, en traagheidsstroom door de perfora-30 tiegaten. De totale stroom door geperforeerd papier kan worden uitgedrukt door: Q = ZAP + Z’A(P)n waarin Q de luchtstroom is (cm3/min.), A is het papieroppervlak (cm2) dat is blootgesteld aan 35 stromende lucht, 82 0 0 9 1 9 - 3 - P is het drukverschil over het papier (kilopascal), Z is de doordringbaarheid van het papier tengevolge van de visceuze stroom door de openingen die verband houdtmet de werkwijze voor het maken van papier in Coresta eenheden (cm/min. 5 kilopascal), Z’ is de doordringbaarheid van het papier tengevolge van de * traagheidsstroom door de perforatiegaten (cm/min/kilopascal""11), en n is een constante voor een bepaald stel van perforatiegaten, 10 waarbij 0,5 Sn < 1,0. De exacte waarde van n hangt af van de afmeting van de perforatiegaten in het papier.

Uit de bovenstaande vergelijking volgt dat de "totale doordring-baarheid"van geperforeerd sigarettenpapier gelijk is aan (Z + Z’). De relatieve waarden van Z en Z’ voor een bepaald geperforeerd papier kan 15 worden verkregen door het meten van de stroom door het papier met een reeks van drukken over het papier, en het numeriek verwerken van de Q/P gegevens in de bovengenoemde vergelijking, waarbij een waarde van n wordt gebruikt in overeenstemming met de hoofdafmeting van de perforatiegaten in het papier.

20 De uitvinding levert rookwaar, bijvoorbeeld een sigaret, bestaan de uit een stang van rookmateriaal die gewikkeld is in een omwikkeling waarvan de luchtdoorlaatbaarheid tengevolge van visceuse stroom in hoofdzaak gelijkmatig is en in hoofdzaak niet meer is dan drie Coresta eenheden en waarvan de Dq/t-waarde in hoofdzaak ligt in het gebied 25 van 0,08 tot 0,65 em/sec.

Bij voorkeur bestaat de wikkel, die een luchtdoorlaatbaarheid en een DQ/t -waarde heeft die voldoen aan de bovengenoemde fysische beperkingen, uit een enkelvoudige laag van papier. Bij voorkeur is de DQ/t-waarde niet groter dan 0,25 cm/sec. en niet kleiner dan 0,15 cm/ 30 sec.

Ook heeft volgens de uitvinding een rookwaarwikkelmateriaal, bij voorkeur in de vorm van een enkelvoudige papierlaag, een luchtdoorlaatbaarheid ten gevolge van visceuse stroom die in hoofdzaak niet groter is dan drie Coresta eenheden en een D /t - waarde die in hoofdzaak o 35 ligt in het gebied van 0,08 tot 0,65 cm/sec.

8200919 - 4 -

Indien de wikkel grote gaten bevat en de weerstand van luchtstroom door de wikkel dus plaats vindt zowel tengevolge van traagheids- als visceuse krachten, kan het zijn dat de totale doordringbaarheid meer dan 3 Coresta-eenheden is, doch de doorlaatbaarheid tengevolge van 5 de visceuse stroom dient niet meer te zijn dan ongeveer 3 Soresta-eenheden. De luchtdoorlaatheid van de wikkel tengevolge van visceuse stroom is bij voorkeur niet groter dan 2 Coresta-eenheden en meestal is hij ongeveer 1 Coresta-eenheid. De doorlaatbaarheid van de wikkel tengevolge van visceuse stroom dient gelijkmatig te zijn in het opzicht 10 dat de doorlaatbaarheid van het papier dat wordt gebruikt voor het vormen van de wikkel, indien gemeten op een willekeurig gekozen zone daarvan, dezelfde is als die als gemeten op een willekeurige andere zone daarvan. Op geschikte wijze wordt de gewenste visceuse stroom doorlaatbaarheid van de papierwikkel geleverd als een inherente eigen-15 schap van het papier die het gevolg is van de werkwijze voor het maken van het papier.

Een minimaal toelaatbare Dq/t-waarde binnen het gebied van ongeveer 0,08 tot ongeveer 0,65 cm/sec. zal tot een beperkte mate afhangen van een aantal van ontwerpfactoren van de rookwaar, en het type en de 20 vorm van de tabak of andere rookwaar en de diameter van de rookwaar-stang bijvoorbeeld.

De productie-snelheid van zijdelingse stroom van totale deeltjes hoeveelheid (TPM), dat wil zeggen de zijdelingse stroom TPM afgifte per sigaret gedeeld door de tijd waarover de sigaret wordt gerookt, 25 correleert met de hoeveelheid van zichtbare zijdelingse rookstroom die wordt waargenomen als te treden uit de sigaret. Voor commerciële sigaretten die gewoon sigarettenpapier hebben, is de productiesnelheid van zijdelingse stroom TPM groter dan ongeveer 3,0 mg/min. In het geval van sigaretten volgens de uitvinding, is het mogelijk om waarden van 30 2,0 mg/min. of minder te bereiken.

Sigaretten kunnen volgens de uitvinding worden gemaakt die een vermindering tonen van 40% of zelfs 60% of meer van totale zijdelingse stroom TPM afgifte vergeleken met, op een gelijk trekaantalbasis, met vergelijkbare sigaretten die bekende sigarettenpapieren hebben. De 35 afgiften van andere zijdelingse rookstroomcomponenten, koolstofmonoyde 8200919 - 5 - en koolstofdioxide bijvoorbeeld, zijn ook kleiner door gebruik te maken van de uitvinding.

Sigaretten volgens de uitvinding hebben een statische brandsnel-heid die kleiner is dan die van bekende sigaretten. Door het kiezen 5 van van belang zijnde ontwerp-variabelen kunnen echter sigaretten gemakkelijk worden geleverd die blijven branden indien zij met een trek per minuut worden gerookt. De sigaretten volgens de.uitvinding hebben dus niet alleen het voordeel van lage zijdelingse rookstroom-productie, maar zij gelijken ook op de zelf uitgaande indien zij 10 gedurende een langere periode blijven smeulen.

Het wikkelmateriaal kan chemische toevoegingen of vulmiddelen bevatten. Chemische toevoegingen kunnen zijn opgenomen met een hoeveelheid van 0,5 tot 4%, voor het leveren van vereiste as- en/of smeuleigenschappen. Geschikte toevoegingen zijn bijvoorbeeld fosfaten, 15 monoammonium of disodium fosfaat, citraten zoals natrium- of kalium citraat, tartraten, formiaten, lactaten en acetaten. Geschikte vulmiddelen zijn titanium dioxide, magnesium oxide en calcium carbonaat.

De uitvinding zal hieronder nader worden toegelicht aan de hand van vier uitvoeringsvoorbeelden van sigaretten A, B, C en D bij 20 wijze van vergelijking met verwijzing naar drie vormen van sigaretten van bekend ontwerp, genaamd E, F en G.

Details voor de sigarettenpapieren van de sigaretten A-G worden gegeven in tabel 1.

Tabel 1 25 sigaret doordringbaarheid D^ j t i DQ/t __(Coresta eenheden) cm2/sec (cm)__(cm /sec) A 0,7 0,00032 0,0030 0,11 B 1,0 0,0010 0,0040 0,25 C 1,5 0,0021 0,0035 0,60 30 D 3,0 0,00070 0,0030 0,23 E en G 25 0,0070 0,0040 1,75 F 50 0,0125 0,0039 3,21

Elk van de sigaretten B, C, E en F bevatten een tabaksstang van 35 59 mm lang en een omtrek van 24,75 mm die was bevestigd aan een 25 mm 8200919 - 6 - lang cellulose-acetaat filter. Het tabaksmengsel en de filter specificatie waren dezelfde voor elk van deze sigaretten. De sigaretten A, D en G waten filterloze sigaretten met een tabaksstanglengte van 70 mm en een omtrek van 25 mm. De filtersigaretten werden gerookt 5 met tabaksstangaanslaglengten van 8 mm en de filterloze sigaretten met stomplengten van 23 mm onder gestandariseerde rookomstandigheden met een trek van 35 kubieke centimeter inhoud en 2 seconden tijdsduur elke minuut voor het bepalen van de hoofcfetroom en zijstroomafgiften van TPM en nicotine. De resultaten zijn opgenomen in tabel 2.

10 Tabel 2 sigaret _hoofdstroom zij stroom TPM nicotine TPM nicotine trek (mg/cig) (mg/cig) (mg/cig) (mg/cig) no.

15 A 40,8 2,30 17,6 2,04 15,0 B 26,4 1,56 20,6 2,73 19,1 C 22,2 1,49 21,7 2,60 16,1 D 37,7 2,00 21,2 2,11 12,3 E 16,0 1,31 34,0 4,58 11,7 20 F 15,3 1,21 31,9 4,30 11,3 G 26,7 1,70 27,6 3,60 9 i T 1

Zoals blijkt uit tabel 2 tonen de sigaretten B en C zijstroomafgiften van TPM en nicotine die aanzienlijk lager waren dan 25 de corresponderende afgiften van de sigaretten E en F van bekend ontwerp. Bovendien werden de sigaretten B en C gerookt met aanzienlijk hogere trekgetallen dan die van de sigaretten E en F, terwijl op hetzelfde moment zij toelaatbare verbrandingxinstandhoudende eigenschappen hadden. Op soortgelijke wijze hadden de sigaretten A 30 en D hogere trekgetallen dan de filterloze referentiesigaretten G.

Tabel 3 toont verminderingspercentages van zijdelingse stroomrookcomponentafgiften voor filterloze sigaretten A en D vergeleken met referentiesigaretten die gewoon sigarettenpapier hadden, waarbij de trekaantallen gelijk waren voor de test- en referentie- 35 sigaretten.

8200919 ΐ« if - 7 -

Tabel 3 sigaret TPM nicotine PMWVF CO C02 5 A 62 66 61 57 40 D 44 57 41 41 32 PMWNF is een afkorting voor "particulate matter water 10 en nicotine free".

De hoeveelheden van zijdelingse TPM productie voor sigaretten A en D werden bepaald en bleken 1,3 en 1,9 mg/min te zijn.

Het verbeterde trekaantalverschijnsel dat bleek op te treden in verband met tabel 2, kan worden toegepast voor het vérmin-15 deren van de afgiften per sigaret door het verminderen van de hoeveelheid van tabak in elke tabaksstang terwijl de roker wordt voorzien van een trekgetal in het trekgetalgebied dat moet worden onderzocht met bekende sigaretten. Indien de brandlengte van sigaret B wordt verminderd van 51 tot 30 mm, dat wil zeggen dat de totale 20 tabaksstanglengte wordt verminderd van 59 tot 38 mm, zal het trekgetal kleiner worden van 19,1 tot 11,3,dat wil zeggen de trekgetal-waarde van de bekende sigaret F. Dit zou leiden tot kleinere zij-stroomafgiften van 12,1 mg TPM en 1,61 mg nicotine. Op soortgelijke wijze zou het trekgetal van sigaret C kunnen worden verminderd van 25 16,1 tot 11,3 door het verkleinen van de brandlengte van 51 tot 36 mm, hetgeen leidt tot kleinere zijdelingse stroomafgiften van 15,3 mg TPM en 1,84 mg nicotine. Voor beide van de verminderde brandlengte-sigaretten B en C zouden de afgiften van TPM in de hoofdstroom ongeveer overeenkomen met die van sigaret F. Aangenomen wordt, dat de 30 uitvinding bruikbaar kan worden toegepast met tabaksstanglengten in het gebied van 25 tot 55 mm.

Het zal worden begrepen dat de toepassing van een wikkel volgens de uitvinding aan de ontwerper van rookwaren, in het bijzonder sigaretten, een bruikbaar gereedschap geeft voor het besturen van 35 de zijdelingse stroomafgiften, al of niet beschouwd in absolute of 8200919

S V

- 8 - relatieve zin en/of in verband met de hoofdstroomafgiften, voor het bereiken van toelaatbare rookwaren die combinaties hebben van rook-eigenschappen die tot nu toe onbereikbaar of niet gemakkelijk bereikbaar waren, dit te meer door relatief eenvoudige middelen die geen 5 essentiële afwijking betekenen van de gebruikelijke vervaardigings-wijzen of ontoelaatbare nadelen oproepen, zoals slechte verbranding ondersteunende eigenschappen.

8200919

Claims (8)

1. Rookwaar, bestaande uit een stang van rookmateriaal dat in een wikkel is gewikkeld, in het bijzonder een papierenwikkel, met het kenmerk, dat de luchtdoorlaatbaarheid van de wikkel ten gevolge van visceuze stroom in hoofdzaak gelijkmatig is en in hoofdzaak niet 5 meer bedraagt dan 3 en bij voorkeur niet meer dan 2 Coresta-eenheden en de Y)J t-waarde van de wikkel in hoofdzaak ligt in het gebied van 0,08 tot 0,65 cm/sec.

2. Rookwaar volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de D /t-waarde van de wikkel niet lager is dan 0,15 cm/sec.

3. Rookwaar volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de Dq/t-waarde van de wikkel niet meer is dan 0,25 cm/sec.

4. Rookwaar volgens conclusies 1-3, met het kenmerk, dat de lengte van de stang van rookmateriaal ligt binnen het gebied van 25 tot 55 mm.

5. Rookwaar volgens conclusies 1-4, met het kenmerk, dat bij het roken van het voorwerp de productiesnelheid van zijdelingse stroom van TEM niet meer is dan ongeveer 2 mg/min.

6. Rookwaar volgens conclusies 1-5, met het kenmerk, dat bij het roken van het voorwerp de reductie van zijdelingse afgiften van

20 TPM stroom van tenminste 40% wordt verkregen vergeleken met een basis van gelijk trekgetal, met een rookartikel dat een bekende wikkel van sigarettenpapier heeft.

7. Rookwaar volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de reductie van zijdelingse stroomafgifte van TPM tenminste 60% of meer 25 is.

8. Rookwaarwikkelmateriaal, met het kenmerk, dat de luchtdoorlaatbaarheid daarvan in hoofdzaak niet meer is dan 3 Coresta-eenheden en de Dq/t-waarde in hoofdzaak ligt in het gebied van 0,08 tot 0,65 cm/sec. en bij voorkeur niet lager dan 0,15 cm/sec. 8200919