NO154034B - Roekeartikkel. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører røkeartikler, spesielt men ikke utelukkende sigaretter.

I den senere tid har man viet større oppmerksomhet til reduksjon av sidestrøm-røken som avgis fra sigaretter ved gløding mellom drag. En bestemmende faktor ved utvikling av en side-strøm hos en sigarett er sigarettens brennhastighet ved glødeperioder mellom drag. Ved således å anvende papir som gir lave sigarett-brennhastigheter, kan sidestrøm-utvikling reduseres. Som kjent for fagmannen har brennhastigheten for sigarettpapir sammenheng med dets naturlige permeabilitet.

Jo lavere permeabiliteten er, jo lavere, generelt sett, er brennhastigheten. For å oppnå lave mengder av sidestrøm-avgivelse, kan man følgelig benytte papir med lav permeabilitetsverdi.

Den laveste permeabilitetsverdi for sigarettpapir som idag benyttes ved konvensjonell sigarettfremstilling er omkring 5 Coresta-enheter, fordi forsøk på å benytte lavere permea-biliteter har resultert i at sigarettene slukner dersom de etterlates til å gløde selv i et kort tidsrom. Foreliggende oppfinnelse bygger på den oppdagelse at papiromhyllinger med betydelig lavere permeabilitetsverdier kan benyttes, mens akseptable forbrennings-underholdende egenskaper for røke-artiklene samtidig kan bibeholdes dersom det velges papir hvis forhold for diffusjonskoeffisienten (DQ) for oksygen gjennom nitrogen i papiret og tykkelsen (t) på papiret tilfredsstiller spesifiserte krav. Diffusjonskoeffisienten eller diffusiviteten for en gass i en binær gassblanding defineres som mengden av gass som passerer pr. tidsenhet gjennom en arealplanenhet når konsentrasjonsgradienten er en ("unity"). Gasser diffunderer langsommere når diffusjonen

er gjennom porøse faste stoffer slik som papir enn gjennom den uhemmende gassfase. Diffusjonskoeffisienten for gasser gjennom papir måles ved hjelp av en metode beskrevet av Drake et al. og publisert i International Journal of Heat

and Mass Transfer, 1980, volum 23, s. 127-134. Dersom

diffusjonskoeffisienten angis i enhetene cm 2 sek 1 og papir-tykkelse i cm, så har forholdet DQ/t enhetene cm sek ^. Diffusjonskoeffisienten fastsettes hensiktsmessig i forhold til oksygen, men kan også fastsettes tilsvarende, for hen-siktsmessigheten skyld, i forhold til en annen gass.

Luftpermeabiliteten for papir er, i Coresta-enheter, uttrykt

3 2

som den mengde luft i cm som passerer gjennom en cm av papiret i løpet av et minutt ved en konstant trykkforskjell på 1,0 kilopascal.

Porøst sigarettpapir består naturlig av et sammenknyttet nettverk av fibrer, vanligvis vesentlig fullstendig eller hovedsakelig cellulosefibrer, hvori det spredt befinner seg partikler av et fyllstoff, f.eks. kritt. Åpninger i denne fiber/fyllstoffmatrise har en bredde av størrelsesorden 1 ym. Dette er lite sammenlignet med papirtykkelsen (vanligvis 20-4 0 ym) og strømmen av luft gjennom disse åpninger i papiret bestemmes av viskøse krefter. Når sigarettpapir er perforert etter papirfremstillingsprosessen, ved hjelp av f.eks. en elektrostatisk eller mekanisk prosess, blir perforeringshullene imidlertid relativt store, vanligvis med midlere diameter av samme størrelsesorden som papirtykkelsen. Strømmen av luft gjennom disse perforeringshull bestemmes av inerti-krefter.

Den totale strøm gjennom perforert sigarettpapir består således av to komponenter, nemlig viskøs strøm gjennom papirets porøse struktur som har direkte sammenheng med papirfremstillingsprosessen, og inerti-strøm gjennom perforeringshullene. Den totale strøm gjennom perforert papir kan uttrykkes ved:

hvor

3 -1

Q er luftstrømmen (cm min. ),

A er papirarealet (cm 2) eksponert for den strømmende luft,

P er trykkforskjellen gjennom papiret (kilopascal),

Z er permeabiliteten til papiret på grunn av viskøs strøm gjennom åpningene som skriver seg fra papirfremstillingsprosessen, i Coresta-enheter (cm min kilopascal ,

Z<1> er permeabiliteten til papiret på grunn av inerti-strøm gjennom perforeringshullene (cm min i-n t -l/n»

kilopascal ), og

n er en konstant for et gitt sett av perforeringshull,

hvor 0,5 < n < 1,0. Den eksakte verdi for n avhenger av størrelsen på perforeringshullene i papiret. .Fara den ovenfor angitte ligning er den "totale permeabilitet" for perforert sigarettpapir lik (Z + Z'). De relative verdier for Z og Z' for et gitt perforert papir kan oppnås ved å måle strømmen gjennom papiret ved en rekke trykk over papiret, og foreta numerisk regresjon av Q/P-data i den ovenfor angitte ligning under anvendelse av en verdi for n i overensstemmelse med den midlere størrelse og perforeringshullene i papiret.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er det tilveiebragt en røke-artikkel omfattende et stavformet element av røkematerialet innhyllet i et hylster, spesielt et papirhylster, hvor hylsterets luftpermeabilitet p.g.a. viskøs strømning er vesentlig ensartet, kjennetegnet ved at luftpermeabiliteten ikke er vesentlig mer enn 3 og fortrinnsvis ikke mer enn 2 Coresta-enheter, og at hylsterets DQ/t-verdi er vesentlig i området 0,08-0,65 cm sek<-1>.

Hylsteret som har luftpermeabilitet- og DQ/t-verdier som tilfredsstiller de ovenfor angitte fysiske begrensninger, består fortrinnsvis av et enkelt papirlag. D /t-verdien er fordelaktig ikke større enn 0,25 cm sek og ikke mindre

enn 0,15 cm sek-1.

Dersom hylsteret inneholder store hull og motstanden mot luftstrømning gjennom hylsteret således skyldes inerti-krefter samt viskøse krefter, kan det være at den totale permeabilitet er mer enn 3 Coresta-enheter, men permeabiliteten som skyldes den skyldes den viskøse strømning bør ikke være mer enn ca. 3 Coresta-enheter. Luftpermeabiliteten til hylsteret på grunn av viskøs strømning er fortrinnsvis ikke mer enn 2 Coresta-enheter og den er hensiktsmessig ca. 1 Coresta-enhet. Permeabiliteten til hylsteret på grunn av viskøs strømning bør være ensartet i den forstand at permeabiliteten til papiret som er benyttet for dannelse av hylsteret målt ved en hvilken som helst valgt sone hos hylsteret, er den samme som den som måles ved en hvilken som helst annen sone på hylsteret. Den ønskede viskøse strømningspermeabilitet for papirhylsteret er hensiktsmessig tilveiebragt som en iboende egenskap hos papiret som resulterer fra papirfremstillingsprosessen.

En minimum akseptabel DQ/t-verdi i området fra 0,08-

0,65 cm sek ^ vil . avhenge i begrenset grad av flere konstruksjonsfaktorer i røkeartikkelen, typen og formen på tobakken eller annet røkemateriale og diameteren på det stavformede røkematerialet, f.eks.

Produksjonshastigheten av totalt partikkelformig stoff (TPM)-sidestrøm, dvs. sidestrøm-TPM-avgivning pr. sigarett dividert med tiden i løpet av hvilken sigaretten røkes, korrelerer med den mengde synlig sidestrøm-røk som observeres utkom-mende fra sigaretten. For kommersielle sigaretter som har konvensjonelt sigarettpapir er produksjonshastigheten av sidestrøm-TPM større enn ca. 3,0 mg min<->"<*>". I tilfelle for sigaretter ifølge foreliggende oppfinnelse er det mulig å oppnå verdier på 2,0 mg min""'' eller mindre.

Sigaretter ifølge foreliggende oppfinnelse, og som

utviser en reduksjon på 40% eller endog 60% eller mer i total sidestrøm-TPM-avgivning sammenlignet, på basis av et likt antall drag, med sammenlignbare sigaretter som har konvensjonelt sigarettpapir. Avgivningene av andre sidestrøm-røk-komponenter, karbonmonoksyd og karbondioksyd f.eks., reduseres også ved anvendelse av oppfinnelsen.

Sigaretter ifølge oppfinnelsen har en statisk brennhastighet som er lavere enn den for konvensjonelle sigaretter. Ved valg av relevante konstruksjonsvariable kan det imidlertid lett tilveiebringes sigaretter som forblir tente når de røkes med et drag pr. minutt. Sigarettene ifølge foreliggende oppfinnelse har således ikke bare fordelen med lav sidestrøm-røk-produksjon, men de kan også være slik at de slukker seg selv når de etterlates til å gløde i et lengre tidsrom.

Hylstermaterialet kan innbefatte kjemiske additiver eller fyllstoffer. Kjemiske additiver kan inkluderes, i en mengde på 0,5-4%, for tilveiebringelse av ønskede aske- og/eller gløde-egenskaper. Egnede additiver er fosfater, f.eks. monoammonium- eller dinatriumfosfat, citrater, f.eks. natrium- eller kaliumcitrat, tartrater, formiater, laktater og acetater. Passende fyllstoffer er titandioksyd, magnesium-oksyd og kalsiumkarbonat.

Oppfinnelsen skal i det følgende forklares ved hjelp av

. eksempler, under henvisning til fire sigarettformer A, B,

C og D ifølge foreliggende oppfinnelse og, ved sammenligning, under henvisning til tre sigarettformer av konvensjonell konstruksjon E, F og G.

Detaljer vedrørende sigarettpapiret for sigarettene A-G er gitt i tabell 1.

Hver av sigarettene B, C, E og F omfattet en tobakkstav med lengde på 59 mm og en omkrets på 24,75 mm festet til et 25 mm langt cellulose-acetat-filter. Spesifikasjonen for tobakks-blandingen og filteret var den samme for hver av disse sigaretter. Sigarettene A, D og G var sigaretter uten filter med en tobakkstavlengde på 70 mm og en omkrets på 2 5 mm. Filtersigarettene ble røket til stumplengder på tobakkstaven på 8 mm og sigarettene uten filter til stumplengder på 23 mm under standard røkebetingelser, nemlig et drag med et volum på o 3 5 cm 3 og 2 sekunders varighet hvert minutt for å bestemme hovedstrøm- og sidestrøm-avleveringene av TPM og nikotin. Resultatene er gitt i tabell 2.

Det fremgår fra tabell 2 at sigarettene B og C viste side-strøm-avgivninger for TPM og nikotin som var betydelig lavere enn de tilsvarende avgivninger for sigarettene E og F av konvensjonell konstruksjon. Dessuten lot sigarettene B og C seg røke med et betydelig høyere dragantall enn for sigarettene E og F, mens de samtidig hadde akseptable forbrenningsunderholdende egenskaper. Likeledes hadde sigarettene A og D høyere dragantall enn kontrollsigaretten G uten filter.

Tabell 3 viser prosentvise reduksjoner i sidestrøm-røk-komponent-avgivninger for sigaretter A og D uten filter sammenlignet med kontrollsigaretter med konvensjonelt sigarettpapir, idet antall drag var like for test- og kontroll-sigarettene.

PMWNF er en forkortelse for "partikkelformig stoff, vann-

og nikotinfritt".

Hastighetene for sidestrøm-TPM-produksjon for sigaretter A og D ble bestemt og funnet til å være 1,3 og 1,9 mg min-"'", respektivt.

Det forbedrede dragantall-fenomen i forbindelse med.tabell 2 kan utnyttes til å redusere avgivningene pr. sigarett ved å redusere mengden av tobakk i hver tobakkstav, mens det for røkere gis et antall drag i det dragantallsområdet som opp-leves med konvensjonelle sigaretter. Således, dersom brenn-mengden for sigarett B reduseres fra 51 mm til 30 mm, dvs. at den totale tobakkstavlengde reduseres fra 59 mm til 38 mm, vil antall drag bli redusert fra 19,1 til 11,3, dvs. dragantall-verdien for konvensjonell sigarett F. Dette ville resultere i reduserte sidestrøm-avgivninger på 12,1 mg TPM og 1,61 mg nikotin. Likeledes kunne dragantallet for sigarett C reduseres fra 16,1 til 11,3 ved å redusere brenn-lengden fra 51 mm til 36 mm, hvilket resulterer i reduserte sidestrøm-avgivninger på 15,3 mg TPM og 1,84 mg nikotin. For begge sigarettene B og C med redusert brennlengde ville hovedstrøm-TPM-avgivningene være omtrent den samme som hos sigarett F. Det er meningen at oppfinnelsen på nyttig måte kan anvendes med tobakkstavlengder i området 25-55 mm.

Det vil forstås at bruken av et hylster som benyttet i foreliggende røkeartikkel, gir formgiveren eller konstruktøren av røke-artikler, spesielt sigaretter, et verdifullt redskap for regulering av sidestrøm-avgivelser, sett absolutt eller relativt og/eller i sammenheng med hovedstrøm-avgivelser, for oppnåelse av akseptable røkeartikler som har kombina-sjoner av røkeegenskaper som hittil ikke eller ikke lett har kunnet oppnås, idet dette er oppnådd på relativ enkel måte som ikke innebærer vesentlige avvikelser fra aktuelle fremstillingsmetoder eller innebærer uakseptable ulemper slik som dårlige forbrenningsunderholdende egenskaper.

Claims (2)

1. Røkeartikkel omfattende et stavformet element av røkematerialet innhyllet i et hylster, spesielt et papirhylster, hvor hylsterets luftpermeabilitet p.g.a. viskøs strømning er vesentlig ensartet, karakterisert ved at luftpermeabiliteten ikke er vesentlig mer enn 3 og fortrinnsvis ikke mer enn 2 Coresta-enheter, og at hylsterets DQ/t-verdi er vesentlig i området 0,08-0,65 cm sek

2. Røkeartikkel ifølge krav 1, karakterisert ved -1 at hylsterets D °/t-verdi ikke er mindre enn 0,15 cm sek , og ikke større enn 0,25 cm sek ^.