NO167952B - Roeykeartikkel med forbedrede midler for avgivelse av smaksstoffer. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelsen vedrører en røykeartikkel omfattende et brenselselement, en fysisk atskilt aerosoldannelsesanordning inneholdende et substratmateriale som inneholder minst ett aerosoldannelses-materiale, og et munnstykke for avgivelse av aerosolen som aerosoldannelsesanordningen gir til røykeren, og som fortrinnsvis inneholder en filterplugg ved munnenden derav. Som anvendt heri omfatter uttrykket "røyke-artikkel" sigaretter, sigarer, piper og andre røykeprodukter som frembringer en aerosol såsom røyk. Mere spesielt er den foreliggende oppfinnelsen fortrinnsvis rettet mot et karbonfylt ark, som fortrinnsvis inneholder tobakk, idet arket anvendes som i det minste en del av munnstykket på slike artikler for å bære smaksstoffer, spesielt høyt flyktige smaksstoffer som mentol.

Sigaretter, sigarer og piper er de mest populære formene for røykeartikler. Mange røykeprodukter og røykeartikler er blitt foreslått gjennom årene som forbedringer av, eller alternativer til disse populære formene for røykeartikler, spesielt sigaretter.

Mange har f.eks. foreslått tobakkerstatnings-røykestoffer. Se f.eks. U.S. patent nr. 4.079.742 til Rainer et al. To slike stoffer, cytrel og NSM ble introdusert i Europa i 1970 årene som delvise tobakkerstatninger, men oppnådde ikke noen kommersiell suksess over lengere tid.

Mange andre har foreslått røykeartikler, spesielt sig-arettrøykeartikler, basert på generering av en aerosol eller en damp. Se f.eks. bakgrunnsteknologien referert i U.S. patent nr. 4.714.082 til Banerjee et al.

Så vidt som de foreliggende oppfinnerne vet, har ingen av de foregående røykeartiklene noen gang oppnådd noen betydelig kommersiell suksess, og ingen av dem har noen gang blitt markedsført i stort omfang. At slike røykeartikler ikke finnes på markedet antas å skyldes flere forskjellige grunner, omfattende utilstrekkelig aerosolgenerering, både til å begynne med og i løpet av produktets levetid, dårlig smak, avvikende smak på grunn av termisk nedbrytning av røykdanneren og/eller smaksmidlene, nærværet av betydelige pyrolyseprodukter og sidestrømrøyk, og lite pent utseende.

På tross av flere tiårs interesse og anstrengelser er det således ennå ikke noen røykeartikkel på markedet som gir de fortrinn, fordeler og gleder som forbindes med røykingen, uten å levere betydelige mengder ufullstendige forbrennings- og pyrolyseprodukter.

Ganske nylig er det imidlertid, i det europeiske patent-publikasjonene nr. 0174645 og 0212234 og U.S. patent nr. 4.714.082, gitt til R.J. Reynolds Tobacco Co., beskrevet røyke-artikler, spesielt sigarettrøykeartikler, som er i stand til å gi de fortrinn, fordeler og gleder som forbindes med røykingen, uten å brenne tobakk eller avgi betydelige mengder ufullstendige forbrennings- eller pyrolyseprodukter. Den forbedrede innretningen for avgivelse av smaksstoffer ifølge den foreliggende oppfinnelsen er spesielt egnet for anvendelse med slike artikler.

Mentolerte røykeartikler representerer en betydelig andel av det totale markedet. I virkeligheten er nesten 1/3 av alle produserte sigaretter mentolert i en viss grad. Et av de betydelige problemene med mentol og andre flyktige og halv-flyktige smaksstoffer som anvendes i røykeartikler, er imidlertid at smaksstoffene vanligvis går over i andre bestanddeler i artikkelen. Slik vandring er vel dokumentert i litteraturen. Se f.eks. Brozinski, M. et al., Beitrage zur Tabakforschug International 6, 124-130 (1972); Curran, J.G., Tobacco Science 16, 40-42 (1972); og Reihl, T.F. et al., Tobacco Science 17, 10-11 (1973).

I sigaretter.foregår denne vandringen enten smaksstoffene er inkorporert i tobakken, filteret, omviklingsmaterialene eller på innpakkingsmaterialene (f.eks. mentolert folie). Sluttresultatet for alle slike anvendelser er det samme. Under lagring blir resultatet et likevektsnivå av smaksstoffer, slik at smaksstoffene vandrer gjennom hele røykeartikkelen og den tilhørende innpakkingen. Graden av vandring er avhengig av, blandt andre ting, smaksstoffets damptrykk, dets løselighet i de forskjellige komponentene av artikkelen, miljømessige betingelser omfattende temperatur og relativ fuktighet, motstanden mot migrering hos de forskjellige materialene (f.eks. tobakk, omvikling, filtermateriale, lim, etc).

Flere forsøk på å løse migrasjonsrelaterte problemer er blitt gjort, men har oppnådd begrenset suksess. F.eks. er det blitt anvendt forskjellige kjemikalier såsom kjemisk bundet ikke-flyktige stoffer for å redusere migreringen (f.eks. beta-cyklodekstrinmentolkomplekser, glukosider av mentol, mentol-amider, estere, etc.). Se f.eks. U.S. patent nr. 3.426.011 til Parmerter et al. og 3.344.796 til Yamaji et al. Vanligvis har alle disse forbindelsene begrenset anvendelse, p.g.a. kostnade-ene og fordi den avgitte røyken gir en dårlig smaksoppfatning.

Andre har studert anvendelsen av såkalte mikroinnkapslede smaksstoffer på forskjellige steder i røykeartikkelen. Se f.eks. U.S. patent nr. 3.550.598 og 3.540.456 til McGlumphy et al., sveitsisk patent nr. 475.418 til Baumgartner Papiers S.A. og nederlandsk patent nr. 8201585 til Dowve Egberts Koninklij-ke. Atter andre har innesluttet flyktige smaksstoffer i polymersystemer såsom lineær lav tetthet polyetlen og uorganiske filtere f.eks. CaC03 , aluminiumoksyder, etc, og plassert disse stoffene i form av pellets eller strenger eller partikler i filtersystemene eller innpakningssystemene. Problemene med denne tilnærmingen er at migreringen fremdeles foregår (riktig-nok på kontrollert måte), at mengden av smaksstoffer som kreves med slike stoffer ofte er svært stor og kostnadsprohibitiv, og at den gjennomsnittlige avgivelseshastigheten for smaksstoffene er lav, vanligvis mellom 1-18 vekt-% basert på anvendt nivå.

Anvendelsen av karbon i forskjellige sigarettkomponenter er også blitt foreslått. Spesielt er karbon blitt anvendt i omviklingssystemene, som fyllstoffmateriale, og i filtersystemene for reduksjon av røykbestanddeler i gassfasen, så vel som for introduksjon av smaksstoffer i sigaretten. Se f.eks. U.S patent nr. 2.063.014 til Allen, 3.744.496 til McCarty et al., 3.902.504 til Owens et al., 4.505.202 til Cogbill et al., og 4.225.636 til Cline et al. Karbon, og spesielt aktivert karbon, har imidlertid ikke funnet betydelig kommersiell anvendelse som bærer for smaksmidler såsom mentol, da blandt annet aktivert karbon absorberer størstedelen av mentolen før den kan avgis til røykeren. For å kompensere for dette fenomenet blir karbonmaterialet vanligvis mettet med smaks-stof f. Som bemerket ovenfor resulterer dette imidlertid i uønsket migrering av smaksstoffet til andre bestanddeler av røykeartikkelen. Se f.eks. U.S. Patent nr. 3.236.244 til Irbyet al. som beskriver anvendelse av aktivert karbon både for å fjerne uønskede bestanddeler fra røyken så vel som for å introdusere smaksmidler til denne.

U.S. patent nr. 3.972.3 35 til Tigglebeck et al. aner-kjente dette problemet. Tigglebeck åpenbarer blokkering av de små porene i aktivert karbon med et poremodifiserende middel såsom sukrose. Det poremodifiserende middelet åpenbares for anvendelse i slike mengder at de mindre retentive delene av det aktiverte karbon ikke blir blokkert, men forblir tilgjengelige for adsorpsjon av smaksstoffet. Formålet med dette skal være å øke holdbarheten av røykeartikkelen ved å redusere migreringen av smaksstoffet og allikevel tillate effektiv frigjøring av smaksstoffet under røykingen. Det synes imidlertid å forekomme betydelig migrering, mere enn omlag 40%. Se Eksempel I i kolonnene 5-6. Følgelig er karbonfiltere eller karbonomviklere ikke vanligvis blitt anbefalt for mentolerte røykeartikler.

Den foreliggende oppfinnelsen tilveiebringer en røyke-artikkel at den innledningsvis nevnte art hvori munnstykket inneholder et karbonfylt arkmateriale som inneholder minst ett smaksstoff. Artiklen kan avgi mentol og andre flyktige smaksstoffer sammen med aerosolen, uten noen betydelig migrering av smaksstoffet til brenselelementet eller andre komponenter i røykeartikkelen. Det karbonfylte foliematerialet er plassert i en ikke-brennende del av røykeartikkelen, f.eks. i en hvilken som helst del av artikkelen som er plassert i lengderetningen bak brenselelementet og adskilt fra brenselelementet. Den har imidlertid fortrinnsvis form av et sylindrisk segment eller en plugg plassert mellom den aerosolgenererende innretningen og munnenden av røykeartikkelen.

Fortrinnsvis er røykeartiklene som anvender den forbedrede innretningen for avgivelse av smaksstoffer, sigaretter, som anvender et kort, dvs. mindre enn omlag 30 mm langt brenselelement fortrinnsvis av karbon. Fortrinnsvis er den aerosolgenererende innretningen plassert i lengderetningen bak brenselelementet, og er i ledende varmeutvekslingsforhold med brenselelementet. Munnstykket omfatter fortrinnsvis et filter-segment, fortrinnsvis et med relativt lav virkningsgrad, for å unngå å påvirke avgivelsen av aerosolen som frembringes av den aerosolgenererende innretningen. Innretningen for avgivelse av smaksstoffer ifølge den foreliggende oppfinnelsen omfatter et karbonfylt arkmateriale som kan anvendes i hvilken som helst av de ikke-brennende delene av røykeartikkelen, dvs. i hvilken som helst av komponentene som er plassert i lengderetningen bak eller på annen måte adskilt i forhold til brenselelementet. Fortrinnsvis er den plassert mellom filtersegmentet og den aerosolggenererende innretningen. I visse foretrukne utfør-elser omfatter den smaksstoffavgivende innretningen et segment av sammenrullet, foldet eller samlet karbonfylt ark av tobakk-papir omlag 5-15 mm langt.

Man har funnet at den forbedrede smaksstoffavgivende innretningen ifølge den foreliggende oppfinnelsen hjelper til å redusere migreringen av smaksstoffer, spesielt mentol og andre flyktige smaksstofer, til andre komponenter i røykeartikkelen eller det utstyret som anvendes for å fremstille slike artikler. Reduksjon av migreringen til brenselkilden er spesielt viktig p.g.a. av det uønskede avviket i smak som kan bli resultatet av termisk dekomponering og pyrolyse av de smaks-stof f ene som er tilstede i det brennende brenselelementet. Denne reduksjon av migreringen hjelper også til å øke holdbarheten av røykeartikler som inneholder flyktige smaksstoffer, såsom mentol. Man har også funnet at smaksstoffene avgis lett og jevnt fra det karbonfylte arkmaterialet under røykingen, når aerosol og varme gasser fra den aerosolgenererende innretningen passerer over eller gjennom arkmaterialet. Det antas at noe høyere enn vanlige aerosoltemperaturer, omlag 150"C umiddelbart bak den aerosolgenererende innretningen, hjelper til å avgi jevne mengder av smaksstoffet i løpet av røykeartikkelsens levetid. Dessuten gir røykeartikler som anvender det karbonfylte arkmaterialet som en komponent av munnstykket, slik redusert migrering og jevn avgivelse av smaksstoffer uten betydelig reduksjon i avgivelsen av andre aerosolkomponenter, f.eks. glycerin, vann og lignende. Med andre ord er filter-effektiviteten for det karbonfylte arkmaterialet betydelig lavere enn effektiviteten for andre sigarettfiltermaterialer, så som stry av celluloseacetat. Dette er viktig for å opprettholde den ønskede avgivelsen av den aerosol som frembringes av røykeartiklene ifølge den foreliggende oppfinnelsen.

Det foretrukne karbonfylte arkmaterialet ifølge den foreliggende oppfinnelsen virker også som varmelager, som hjelper til å redusere den aerosoltemperaturen som oppfattes av røykeren, og også hjelper til å forhindre uønsket nedbrytning eller smelting av filtermaterialet.

Foretrukne røykeartikler som anvender den forbedrede innretningen for avgivelse av smaksstoffer i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen er i stand til å avgi minst 0,6 mg aerosol, målt som totale våte patikkelformige bestanddeler (WTPM), i de første 3 dragene, når de røykes under TFC røyke-betingelser, som består av 35 ml drag av to sekunders varighet, adskilt av 58 sekunders pause. Mere fortrinnsvis er utførelser av oppfinnelsen i stand til å avgi 1,5 mg eller mer aerosol i de første 3 dragene. Mest fortrinnsvis er utførelsen av oppfinnelsen i stand til å avgi 3 mg eller mer aerosol i de første 3 dragene når de røykes under FTC røykebetingelser. Dessuten avgir foretrukne utførelser av oppfinnelsen et gjennomsnitt på minst omlag 0,8 mg WTPM pr. drag under minst omlag 6 drag, fortrinnsvis minst omlag 10 drag, under FTC røykebetingelser.

I tillegg til de forannevnte fordelene, er foretrukne røykeartikler ifølge den foreliggende oppfinnelsen i stand til å frembringe en aerosol som er kjemisk enkel, bestående i det vesentlige av luft, oksyder av karbon, vann, aerosoldanneren, et hvilket som helst ønsket smaksstoff eller andre ønskede flyktige stoffer, og spormengder av andre stoffer. Aerosolen har også fortrinnsvis ingen signifikant mutagenaktivitet målt ved Ames testen. I tillegg kan foretrukne artikler lages i det vesentlige askefrie, slik at brukeren ikke behøver å fjerne aske under bruk.

Som anvendt heri, og bare for formålene med denne anvendelsen, defineres "aerosol" til å omfatte damper, gasser, partikler og lignende, både synlige og usynlige, og spesielt de komponentene som oppfattes av brukeren å være "røyklignende", frembragt ved virkningen av varme fra det brennende brenselelementet på stoffer som inneholdes i den aerosolgenererende innretningen, eller andre steder i artikkelen.

Som anvendt heri defineres uttrykket "varmeledende utvekslingsforhold" som et fysikalsk arrangement av den aerosolgenererende innretningen og brenselelementet, hvorved varme overføres ved ledning fra det brennende brenselelementet til den aerosolgenererende anordningen i det vesentlige i løpet av brennetiden for brenselelementet. Ledende varmeutvekslingsforhold kan oppnås ved å plassere den aerosolgenererende innretningen i kontakt med brenselelementet og således i umiddelbar nærhet av den brennende delen av brenselelementet, og/eller ved å utnytte en ledende del til å overføre varme fra det brennende brenselet til den aerosolgenererende anordningen. Fortrinnsvis anvendes begge metodene til å frembringe ledende varmeoverføring.

Som anvendt heri betyr uttrykket "karbonholdig" først og fremst omfattende karbon.

Som anvendt heri gjelder uttrykket "isolerende del" alle materialer som virker først og fremst som isolatorer. Fortrinnsvis brenner ikke disse materialene under anvendelse, men de kan omfatte -langsomt brennende karbon og lignende materialer, så vel som materialer som smelter under anvendelse, slik som lavtemperaturkvaliteter av glassfibre. Egnede isolatorer har en termisk ledningsevne i g-cal(sek) (cm<2>) ("C/cm), på mindre enn omlag 0,05, fortrinnsvis mindre enn omlag 0,02, mest fortrinnsvis mindre enn omlag 0,005. Se Hackh' s Chemical Dictionary 672 (fjerde utgave, 1969) og Lange's Handbook of Chemistry 10, 272-274 (ellevte utgave, 1973).

Røykeartikler som anvender den forbedrede anordningen for avgivelse av smaksstoffer i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen er beskrevet i større detalj i de medfølgende tegningene og den detaljerte beskrivelsen av oppfinnelsen som følger: Figur 1 er et lengdesnitt av en foretrukket sigarett som anvender den forbedrede anordningen for avgivelse av smaksstoffer i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen. Figur IA illustrerer, fra antennelsesenden, en konfigura-

sjon av passasjene i et foretrukket brenselelement.

Figur 2 illustrerer resultatene av en migrasjonsstudie av foretrukne sigaretter med og uten det karbonfylte arkmaterialet ifølge den foreliggende oppfinnelsen. Figur 3 illustrerer skjematisk en fremgangsmåte til å forme det karbonfylte arkmaterialet til et sylindrisk segment i form av en filterplugg. Figur 3A illustrerer et dobbeltkonisk system som anvendes for å samle eller folde materialet til formen av en filterplugg.

Ifølge den foreliggende oppfinnelsen tilveiebringes en forbedret innretning for avgivelse av smaksstoffer for anvendelse i røykeartikler. Innretningen for avgivelse av smaksstoffer er spesielt egnet for røykeartikler som har et brenn-bart lite brenselelement, en fysisk adskilt aerosolgenererende innretning, og et separat munnstykke slik som de som er beskrevet i de ovenfor refererte EPO publikasjonene nr. 174.645 og 212.234.

Vanligvis omfatter den forbedrede innretningen for

avgivelse av smaksstoffer et karbonfylt arkmateriale som typisk lages ved å tilsette karbon (aktivert, uaktivert eller blandinger derav) til vanlig papirmasse såsom tremasse eller linfiber-masse og/eller masse av tobakkstilker eller stammer. Dette

materiale blir deretter dannet til et arkmateriale ved bruk av konvensjonelle papirproduksjonsteknikker.

Selv om porøsiteten av det karbonfylte arkmaterialet kan variere over et bredt område, har det fortrinnsvis en indre porøsitet mellom omlag 100 og 250 CORESTA enheter, og et netto-porøsitet som er større enn omlag 150 CORESTA, fortrinnsvis 300 og 30.000 CORESTA. Nettoporøsiteten oppnås ved å frembringe hull ved mekaniske, elektrostatiske eller laseranordninger, og/eller ved å slisse opp arkmaterialet. Arkmaterialer som har en porøsitet i dette området er spesielt fordelaktige da de tillater større mengder smaksstoffer å bli opptatt i det karbonfylte arkmaterialet ved adsorptive og/eller absorptive mekanismer, og fordi det samlede overflatearealet av innretningen for avgivelse av smaksstoffer kan økes betydelig uten å øke filtreringseffektiviteten for det karbonfylte arkmaterialet.

Karboninnholdet av arkmaterialet kan variere over et vidt område avhengig av flere faktorer, omfattende typen og mengden av anvendt karbon og/eller smaksstoff, plasseringen av det karbonfylte arkmaterialet i røykeartikkelen, og formen eller konfigurasjonen av arkmaterialet. Vanligvis kan karboninnholdet ligge i området mellom omlag 5 og 75 vekt-% av arkmaterialet, fortrinnsvis mellom omlag 10-40%, mest fortrinnsvis mellom omlag 15-30%. Selv om større mengder karbon kan anvendes, vil ark som inneholder mere enn omlag 75 vekt-% karbon føre til begrensninger i papirfremstillingen så vel som begrensninger i papirets egenskaper, f.eks. strekkfasthet, sterk støving og relaterte problemer.

Selv om enten aktivert eller uaktivert karbon kan anvendes som karbonkomponenten i arkmaterialet, blir aktivert karbon foretrukket. Som det vil forstås av den dyktige fagmannen, er det en mengde typer av aktivert karbon som er kommerselt tilgjengelig og som kan anvendes i samsvar med prinsippene i den foreliggende oppfinnelsen. Det er f.eks. kullbaserte, trebaserte og kokosnøttskallbaserte aktiverte karbontyper tilgjengelig fra flere kilder. Et spesielt foretrukket aktivert karbon, et karbon basert på kokosnøttskall, er PCB som produseres av Calgon Carbon Corporation, Pittsburgh, Pennsylva-nia. Dette spesielle karbon kan pulveriseres til flere forskjellige størrelser. Selv om nesten en hvilken som helst størrelse av partikler kan anvendes i arkmaterialet i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen, ligger foretrukne størrelser mellom omlag 250 og 600 U.S. mesh.

Som den dyktige fagmann vil forstå kan andre adsorptive/- absorptive stoffer inkorporeres i arkmaterialet i steden for, eller sammen med karbonkomponenten i arkmaterialet. Slike stoffer omfatter trekull, silikagel, zeolitter, perlitt, sepio-litt, aktivert aluminiumoksyd, magnesiumsilikater og lignende.

Som bemerket ovenfor kan det karbonfylte arkmaterialet lages ved bruk av vanlig papirmasse. Fortrinnsvis lages det fra en blanding av tremasse og en masse fremstilt fra tobakkstilker eller stammer. Karbonkomponenten i arkmaterialet blir vanligvis tilsatt til en oppslemming av massematerialene, og blandingen derav formes til et ark ved bruk av konvensjonelt papirproduksjonsutstyr. Det foretrukne arkmaterialet er et karbonfylt tobakkspapir fremstilt ved å tilsette den ønskede mengden av karbon til tobakkspapirmassen som anvendes til å fremstille et Kimberly-Clark tobakkspapir betegnet P144-185-GAPF. Umodifisert P144-185-GAPF omfatter omlag 60% tobakk hovedsakelig i form av røykmodnede/burley-tobakkstammer og 3 5% løwedmasse (basert på tørrvekt av materialene) . Fuktighetsinnholdet i det umodifiserte arklignende materialet er fortrinnsvis mellom omlag 11 og 14%. Materialet har en tørr strekkfasthet på omlag 1.600 til omlag 3.300 gm/tomme (630-1300 g/cm), og en tørrbasisvekt på omlag 38 til omlag 44 g/m<2>. Materialet fremstilles ved bruk av en konvensjonell prosess av papirfremstillingstypen, omfattende tilsetting av omlag 2% glycerin eller annet fuktemiddel, omlag 1,8% kaliumkarbonat, omlag 0,1% smaksstoffer og omlag 1% av et kommersielt sizing-middel. Sizing-middelet er kommersielt tilgjengelig som Aquapel 360XC Reactive Size fra Hercules Corp., Wilmington, Delaware.

Smaksstoffer kan inkorporeres i eller på det karbonfylte arkmaterialet på hvilken som helst av flere måter såsom sprøy-ting, dypping, trykking, damppålegging og lignende. Fortrinnsvis tilføres smaksstoffet til arket ved en damppåleggings-teknikk. Damppålegging er en teknikk som typisk omfatter å varme opp smaksstoffet til et punkt hvor det er svært flyktig, og passere eller kontakte det karbonfylte arkmaterialet med dampene for en tid som er tilstrekkelig til å tillate den ønskede mengde smaksstoff å bli absorbert/adsorbert på det karbonfylte arkmaterialet. En foretrukket påleggingsteknikk, som refereres til som indre bladoverføring, omfatter å kontakte det karbonfylte arkmaterialet med et indre bladmateriale. Det indre bladmaterialet kan være hvilket som helst av flere materialer, såsom en kraftig pluggomvikling, forutsatt at dens affinitet for smaksstoffet er mindre enn affiniteten av det karbonfylte arkmaterialet ifølge den foreliggende oppfinnelsen.

En annen foretrukket fremgangsmåte for å tilsette smaksstoffer til arkmaterialet omfatter trykking av smaksstoffet på arkmaterialet. Vanligvis omfatter trykkingen å passere arkmaterialet over en trommel som roterer gjennom et bad som inneholder smaksstoffene av interesse.

Ytterligere andre fremgangsmåter for å tilføre smaksstoffer til karbonet enten før etter effer at det er inkorporert i arkmaterialet, vil lett forstås av den dyktige fagmannen .

Et hvilket som helst antall smaksstoffer kan anvendes ved praktisering av den foreliggende oppfinnelsen, såsom mentol, vanillin, kunstig kaffe, tobakksekstrakter, nikotin, nikotin-salter, kaffein, brennevin, kakaosmør og andre midler som gir smak til aerosolen som produseres av røykeartikkelen. Andre smaksstoffer som kan anvendes omfatter de som er opplistet i Leffingwell et al., "Tobacco Flavorings for Smoking Products", R.J. Reynolds Tobacco Company, Winston-Salem, North Carolina

(1972) .

Mengden av smaksstoffer som er impregnert i eller på annen måte bæres av arkmaterialet kan variere over et bredt område avhengig av typen smaksstoff, mengden av smaksstoff, karboninnholdet i arkmaterialet, karbonets aktivitet, plasseringen av arkmaterialet i røykeartikkelen, den måten hvorpå det karbonfylte arkmaterialet er rullet, foldet, samlet eller på annen måte plassert i,røykeartikkelen og lignende. F.eks., når det anvendes et sterkt smaksstoff slik som alfaionon, kan det være ønskelig å ha mengder så lave som 0,00001 vekt-% av arkmaterialet. Når mentol er smaksstoffet, kan mengden variere mellom 0,001% opp til metning. I foretrukne røykeartikler, slik som de som er beskrevet i Eksempel I, er den mentolmengden som er innført i det karbonfylte arkmaterialet mellom omlag 3 til 6%, mest fortrinnsvis mellom omlag 4 til 5%.

Som bemerket ovenfor er i visse foretrukne utførelser det karbonfylte arkmaterialet plassert mellom den aerosolgenererende innretningen og et munnendefilter, og er fortrinnsvis i form av en sylindrisk filterplugg. Arkmaterialet kan formes til en sylindrisk eller annen passende form ved vanlige filter-pluggdannende teknikker, såsom vanlige pluggdannere som anvendes for å lage celluloseacetatstry.

FIG. 3 illustrerer en anordning for å danne det karbonfylte arkmaterialet i form av en filterplugg. Som vist skjematisk i FIG. 3, blir en rull 53 av smakstilsatt karbonfylt arkmateriale 50 viklet av og trukket inn i en for-dannende innsnevrende konus 54 som "samler" eller "folder" arkmaterialet 50 til en sylindrisk form som egner seg til å føres inn i den sylindriske pluggmakeren. To eller flere karbonfylte ark med varierende egenskaper, f.eks. med forskjellig karboninnhold, smaksstoffer, etc. kan bearbeides separat eller på samme tid for å frembringe en innretning for avgivelse av smaksstoffer med flere segmenter eller flere lag. Denne dannende sylinderen 55 mottar en omvikling av papir 56, og kombinasjonen kuttes til ønskede lengder 57 med bladet 58. Før omviklingspapiret 56 kommer til garnityren, påføres en kontinuerlig streng av klebestoff til den ene kanten av dette via en applikator. Når disse komponentene passerer gjennom garnityren, blir den dannende sylinderen 55 videre sammentrykket til en stav med sylindrisk tverrsnitt, mens den samtidig blir innelukket av papiret 56. Når klebestoffstrengen kontakter den overlappede delen av den omviklede staven, blir den forseglet ved hjelp av en forseglingsstang. Denne endeløse sylindriske staven blir deretter kappet i lengder 57 ved hjelp av kniven 58.

Alternativt foretrekkes det å anvende dobbeltkonussystemet illustrert i Figur 3A i steden for enkeltkonusen 54. Dette systemet omfatter en konus inne i en konus som preformings-apparat. Det karbonfylte arkmaterialet mates inn i det ringformede rommet mellom konusene i en hovedsakelig strekkfri tilstand, slik at arkmaterialet ved innløpspunktet vikles rundt den radielle delen av innerkonusen. Konusene kan beveges i forhold til hverandre for å oppnå den ønskede jevnheten og fastheten av det sylindriske segment.

Selv om det ikke er vesentlig for å lage akseptable sylindriske segmenter av karbonfylt arkmateriale som er tilsatt smaksstoffer, er arkmaterialet egnet for tilsetning av smaksstoffer før det blir dannet til et sylindrisk segment. To slike behandlinger, illustrert i Fig. 3, kan omfatte et par valser 59 med spor som anvendes for krymping, og en væskeappli-kator 60 som anvendes for overflatebehandling av arkmaterialet med f.eks. mentol, glycerin eller andre smaksstoffer eller fuktemidler.

I foretrukne utførelser hvor det karbonfylte arkmaterialet plasseres mellom den aerosolgenererende innretningen og munn-endefilteret i form av et sylindrisk segment eller en plugg, vil lengden av det smakstilsatte karbonfylte arksegmentet vanligvis variere med typen og mengden av anvendt smaksstoff. For sigaretter som anvender det foretrukne munnstykket beskrevet i Eksempel I, nedenfor, er segmentet av det karbonfylte arkmaterialet vanligvis mellom omlag 5 og 30 mm langt, fortrinnsvis mellom omlag 5 og 15 mm langt, og mest fortrinnsvis omlag 10 mm langt.

Sett fra et anvendelses- og/eller estetisk synspunkt, kan fastheten av det smaksstofftilsatte karbonfylte arksegmentet som anvendes i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen, variere svært meget uten i det vesentlige å innvirke på aerosolavgivelsen til brukeren. Det er imidlertid ønskelig å ha et segment som føles og som har fastheten av en sigarett som anvender vanlig celluloseacetatfiltere.

Det totale trykktapet for røykeartikler som anvender den forbedrede innretningen for avgivelse av smaksstoffer i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen, er fortrinnsvis det samme som eller mindre enn trykktapet for andre sigaretter. Trykktapet for det karbonfylte arkmaterialet og filtermaterialet i selve munnstykket vil variere i samsvar med trykktapet for den fremre delen av røykeartikkelen. For foretrukne røykeartikler, slik som de som er beskrevet i Eksempel I nedenfor, vil trykktapet vanligvis være mindre enn trykktapet for konvensjonelle filterplugger, vanligvis i området mellom omlag 0,1 og 6,0 cm vannsøyle/cm filterlengde, fortrinnsvis i området mellom omlag 0,5 og omlag 4,5 cm vannsøyle/cm filterlengde, og mest fortrinnsvis i området mellom omlag 0,7 og omlag 1,5 cm vannsøyle/cm filterlengde. Filtertrykktapet er trykktapet i centimeter vannsøyle når 1050 cm<3>/min. luft ledes igjennom en filterplugg. Disse trykktapene kan normaliseres til enhets-lengde av filterpluggen ved å dividere med den virkelige filterlengden.

Foretrukne røykeartikler som anvender den forbedrede innretningen for avgivelse av smaksstoffer i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen, er beskrevet i følgende patent-søknader :

hvilken åpenbaringer herved inkorporeres ved referanse.

En slik foretrukket røykeartikkel er vist i Figur 1 som er vedlagt denne beskrivelsen. Med referanse til Figur 1 er det vist en sigarett som har et lite brenselelement 10 av karbon, med flere passasjer 11 derigjennom, fortrinnsvis omlag tretten arrangert som i Figur IA. En annen foretrukket utførelse anvender et brenselelement som har elleve hull på samme måten som arrangementet i Figur IA, men med bare fem sentrale passasjer laget i et '^"-mønster. Dette brenselelementet er laget av en ekstrudert blanding av karbon (fortrinnsvis av karbonisert papir), natriumkarboksymetylcellulose (SCMC) bindemiddel, K2CC>3 og vann som beskrevet i de ovenfor refererte patentsøknadene og EPO søknadene.

Periferien 8 av brenselelement 10 er omsirklet av en elastisk kappe av isolerende fibre 16, såsom glassfibre.

En metallisk kapsel 12 overlapper en del av munnenden av brenselelementet 10 og inneslutter den fysisk separate aerosolgenererende innretningen som inneholder et substratmateriale 14 som inneholder et eller flere aerosoldannende stoffer. Substratet kan være i partikkelform, i form av en stav, eller i andre former som detaljert i de ovenfor refererte patent-søknadene .

Kapselen 12 er omgitt av en rull av tobakkfyllstoff 18.

To slisselignende passasjer 20 finnes i munnenden av kapselen i senteret av det krympede røret.

Ved munnenden av tobakkrullen 18 er et munnstykke 22, som fortrinnsvis omfatter et sylindrisk segment av et smaksstoff-tilsatt karbonfylt arkmateriale 24 ifølge denne oppfinnelsen, og et segment av non-woven termoplastiske fibre 26 hvorgjennom aerosolen passerer til brukeren. Artikkelen eller deler av denne, er omviklet med et eller flere lag av sigarettpapir 30-36.

Som bemerket ovenfor kan det karbonfylte arkmaterialet plasseres i en eller flere av de andre ikke-brennende komponentene i røykeartikkelen. F.eks. kan det karbonfylte arkmaterialet kuttes opp og inkluderes som hele eller en del av tobakkrullen, eller det kan anvendes som en eller flere av de ikke-brennende omviklingene som brukes til å binde sammen de forskjellige komponentene av røykeartikkelen.

Ved tenningen av den forannevnte sigaretten vil brenselelementet brenne, og generere den varmen som anvendes til å forflyktige tobakksmaksmaterialet og eventuel ytterligere aerosoldannende stoff eller stoffer i den aerosolgenererende innretningen og tobakkrullen. Fordi det foretrukne brenselelementet er relativt kort, er den varme brennende ildkjeglen alltid nær til den aerosolgenererende innretningen, hvilket maksimerer varmeoverføringen til den aerosolgenerende innretningen og tobakkrullen, og den resulterende produksjonen av aerosol og tobakksmaksstoffer spesielt når den foretrukne varmeledende delen blir anvendt. De varme gassene, aerosolen og smaksstoffene fra den aerosolgenerende innretningen og tobakkrullen, varmer opp det smaksstofftilsatte karbonfylte arkmaterialet ifølge oppfinnelsen, som avgir smaksstoffene derfra.

På grunn av den lille størrelsen og brennekarakteri-stikkene for brenselelementet, begynner brenselelementet vanligvis å brenne over i det vesentlige hele sin eksponerte lengde i løpet av et par drag. Den delen av brenselelementet som er nær til aerosolgeneratoren, blir derfor raskt varm, hvilket betydelig øker varmeoverføringen til aerosolgeneratoren og tobakkrullen, spesielt under de tidlige og midlere dragene. Fordi det foretrukne brenselelementet er så kort, er det aldri en lang seksjon av ikke-brennende brensel som virker som varmelager, slik det var alminnelig i tidligere termiske aerosolartikler. Dette øker i sin tur den temperaturen som det smaksstofftilsatte karbonfylte arkmaterialet utsettes for, hvilket, antar man, øker frigjøringen av smaksstoffer fra karbonkomponenten i arket. Fordi de aerosoldannende og tobakksmaksstoffene og smaksmidlene på det karbonfylte arkmaterialet er fysisk separat fra brenselelementet, utsettes de imidlertid for vesentlig lavere temperaturer enn de som frembringes av det brennende brenselet, hvilket derved redu-serer muligheten for termisk nedbrytning av smaksstoffer og aerosoldannende stoffer.

I foretrukne utførelser samarbeider det korte karbonbrenselelementet,"den varmeledende delen og den isolerende delen med aerosolgeneratoren og tobakkrullen for å tilveie-bringe et system som er i stand til å produsere,betydelige mengder aerosol, tobakksmaksstoffer og smaksmidler fra det karbonfylte arkmaterialet ved praktisk talt hvert eneste drag. Det nære naboskapet mellom ildkjeglen og aerosolgeneratoren og tobakkrullen etter en par drag, sammen med den isolerende delen, resulterer i høy varmeavgivelse både under sugingen og under den relativt lange perioden av opphold mellom dragene.

Vanligvis har de brennbare brenselelementene som kan anvendes i foretrukne utførelser, en diameter ikke større enn diameteren av en sigarett (dvs. mindre enn eller lik 8 mm), og er vanligvis mindre enn omlag 30 mm lange før røykingen. Fordelaktig er brenselelementet omlag 15 mm eller mindre i lengde, fortrinnsvis omlag 10 mm eller mindre i lengde. Fordelaktig er diameteren på brenselelementet mellom omlag 2 og 8 mm, fortrinnsvis omlag 4 til 6 mm. Tettheten for brenselelementene som anvendes heri kan vanligvis ligge i området fra omlag 0,7 g/cm<3> til omlag 1,5 g/cm<3>. Fortrinnsvis er tettheten større enn omlag 0,85 g/cm<3>.

Det foretrukne materialet som anvendes for å lage brenselelementene er karbon. Fortrinnsvis er karboninnholdet i disse brenselelementene minst 60 til 70%, mest fortrinnsvis omlag 80% eller mer etter vekt. Brenselelementer med høyt karboninnhold foretrekkes, fordi de gir minimale pyrolyse- og ufullstendige forbrenningsprodukter, lite eller ingen synlig sidestrømrøyk, og minimal aske, og har høy varmekapasitet. Brenselelementer med lavt karboninnhold, f.eks. omlag 50 til 60 vekt-%, kan imidlertid anvendes, spesielt hvor en mindre mengde tobakk, tobakksekstrakt, eller et ikke-brennende inert fyllstoff blir anvendt. Foretrukne brenselelementer er beskrevet i større detalj i de ovenfor refererte patensøkandene og EPO publikasjonene.

De aerosolgenererende innretningene som anvendes til å praktisere denne oppfinnelsen, er fysisk separat fra brenselelementet. Ved fysisk separat menes at substratet, beholderen, eller kammeret som inneholder det aerosoldannende materialet ikke er blandet med, eller en del av brenselelementet. Dette arrangementet hjelper til å redusere eller eliminere termisk nedbrytning av det aerosoldannende stoffet og nærværet av sidestrømrøyk. Selv om den ikke er en del av brenselelementet, vil den aerosolgenererende innretningen fortrinnsvis butte mot, være forbundet med, eller på annen måte være nært til brenselelementet slik at brenselet og den aerosolgenererende innretningen er i ledende varmeutvekslingsforhold. Fortrinnsvis oppnås det ledende varmeutvekslingsforholdet ved å tilveie-bringe en varmeledende del, såsom en metallfolie, trukket tilbake fra antennelsesenden av brenselelementet, som effektivt leder eller overfører varme fra det brennende brenselelementet til den aerosolgenererende innretningen.

Den aerosolgenererende innretningen er fortrinnsvis adskilt ikke mer enn 15 mm fra antennelsesenden av brenselelementet. Den aerosolgenererende innretningen kan variere i lengde fra omlag 2 mm til omlag 60 mm, fortrinnsvis fra omlag 5 mm til 40 mm, og mest fortrinnsvis fra omlag 20 mm til 35 mm. Diameteren på den aerosolgenererende innretningen kan variere fra omlag 2 mm til omlag 8 mm, og er fortrinnsvis fra omlag 3 til 6 mm.

Fortrinnsvis omfatter den aerosolgenererende innretningen et eller flere termisk stabile stoffer som inneholder et eller flere aerosoldannende stoffer. Som anvendt heri er et "termisk stabilt" materiale, et materiale som er i stand til å stå imot de høye, skjønt kontrollerte, temperaturene, f.eks. fra omlag 400"c til omlag 600°C, som tilslutt kan forekomme nær brenselet, uten betydelig nedbrytning eller brenning. Anvendelsen av slike materialer antas å hjelpe til å opprettholde den enkle "røyk"-kjemien for aerosolen, som det fremgår ved mangelen på Ames testaktivitet i de foretrukne utførelsene. Selv om de ikke foretrekkes, er andre aerosolgenererende innretninger, såsom varmesprengte mikrokapsler, eller faste aerosoldannende stoffer, innenfor rammen av denne oppfinnelsen, forutsatt at de er i stand til å frigjøre tilstrekkelig aerosoldannende damper.

Termisk stabile stoffer som kan anvendes som bærer eller substrat for det aerosoldannende stoffet, er vel kjent for spesialister i teknologien. Brukbare bærere bør være porøse, og må være i stand til å holde på en aerosoldannende forbind-else, og frigjøre en potensiell aerosoldannende damp ved oppvarming ved hjelp av brenselet. Anvendbare termisk stabile stoffer omfatter adsorberende karbon, såsom karboner av porøs kvalitet, grafitt, aktiverte eller ikke-aktiverte karbontyper, og lignende, såsom PC-25 og PG-60 som er tilgjengelige fra Union Carbide Corp., så vel som SGL-karbon, tilgjengelig fra Calgon Carbon, Corp. Andre egnede stoffer omfatter uorganiske stoffer, såsom keramiske stoffer, glass, aluminiumoksyd, vermikulitt, leire såsom bentonitt eller blandinger derav. Karbon og aluminiumoksydsubstrater foretrekkes.

Et spesielt nyttig aluminiumoksydsubstrat er et aluminiumoksyd med høy spesifikk overflate (omlag 280 m<2>/g), såsom den kvaliteten som er tilgjengelig fra the Davison Chemical Division of W.R. Grace & Co. under betegnelsen SMR-14-1896. Denne aluminiumoksyden (-14 til +20 U.S. mesh) blir fortrinnsvis sintret i omlag en time, ved forhøyet temperatur, f.eks. høyere enn 1000°C, fortrinnsvis fra omlag 1400°C til 1550° , etterfulgt av passende vasking og tørking, før bruk.

Det aerosoldannende stoffet eller stoffene som anvendes i artiklene ifølge den foreliggende oppfinnelsen, må være i stand til å danne en aerosol ved de temperaturene som er tilstede i den aerosolgenererende innretningen ved oppvarming ved hjelp av det brennende brenselelementet. Slike stoffer er fortrinnsvis ikke-tobakk, ikke-vandige aerosoldannende stoffer og er sammensatt av karbon, hydrogen og oksygen, men de kan omfatte andre stoffer. Slike stoffer kan være i fast, halvfast eller flytende form. Koke- eller sublimasjonspunktet for stoffet og/eller blandingen av stoffer kan ligge i området opp til omlag 500°C. Stoffer som har disse egenskapene omfatter: polyhydriske alkoholer, såsom glycerin, trietylenglykol og propylenglykol, så vel som alifatiske estere av mono-, di-eller polykarboksylsyrer, såsom metylstearat, dimetyldodekan-dioat, dimetyltetradekandioat og andre.

De foretrukne aerosoldannende stoffene er polyhydriske alkoholer eller blandinger av polyhydriske alkoholer. Mere foretrukne aerosoldannere velges fra glycerin, trietylenglykol og proylenglykol.

Når et substratmateriale anvendes som bærer, kan det aerosoldannende stoffet dispergeres ved kjent teknikk på eller i substratet i en konsentrasjon som er tilstrekkelig til å gjennomtrenge eller belegge materialet. F.eks. kan det aerosoldannende stoffet anvendes i full styrke eller i for-tynnet løsning ved dypping, sprøyting, damppålegging eller lignende teknikker. Faste aerosoldannende komponenter kan blandes med substratmateialet og fordeles jevnt i dette før danningen av det endelige substratet.

Mens mengden av det aerosoldannende stoffet vil variere fra bærer til bærer og fra aerosoldannende stoff til aerosoldannende stoff, kan mengden av flytende aerosoldannende stoffer vanligvis variere fra omlag 20 mg til omlag 140 mg, og for-trinnnsvis fra omlag 40 mg til omlag 110 mg. Så mye som mulig av aerosoldanneren som inneholdes på substratet, bør avgis til brukeren som WTPM. Fortrinnsvis avgis mer enn omlag 2 vekt-%, mere fortrinnsvis mer enn omlag 15 vekt-%, og mest fortrinnsvis mer enn omlag 20 vekt-% av aerosoldanneren som inneholdes på substratet, til brukeren som WTPM.

Den aerosolgenerende innretningen kan også omfatte et eller flere flyktige smaksmidler, såsom mentol, vanillin, kunstig kaffe, tobakksekstrakter, nikotin, kaffein, brennevin og andre midler som gir smak til aerosolen. Den kan også omfatte eventuelle andre ønskelige flyktige faste eller flytende stoffer såsom de som er beskrevet i Leffingwell et al., ovenfor. Alternativt kan disse eventuelle midlene plasseres i munnstykket, eller i den foretrukne tobakks-

ladningen.

En spesielt foretrukket aerosolgenererende innretning omfatter det forannevnte aluminiumoksydsubstratet som inneholder sprøytetørket tobakksekstrakt, levulinsyre eller glukosepentaacetat, et eller flere smaksmidler, og en aerosoldanner såsom glycerin.

En tobakksladning kan anvendes nedstrøms fra brenselelementet. I slike tilfeller strømmer de varme dampene gjennom tobakken for å ekstrahere og destillere av de flyktige bestand-delene fra tobakken, uten forbrenning eller betydelig pyrolyse. Brukeren mottar således en aerosol som inneholder smaken og smaksstoffene i naturlig tobakk, uten de mange forbrennings-produktene som frembringes av en vanlig sigarett.

Det varmeledende materialet som anvendes i foretrukne utførelser som beholder for den aerosolgenererende innretningen, er typisk en metallfolie, såsom aluminiumfolie, som varierer i tykkelse fra mindre enn omlag 0,01 mm til omlag 0,1 mm eller mer. Tykkelsen og/eller typen av ledende måteriale kan varieres (f.eks., Grafoil, fra Union Carbide) for å oppnå den ønskede graden av varmeoverføring.

Som vist i den utførelsen som er illustrert i FIG. 1, kontakter eller overlapper den varmeledende delen fortrinnsvis den bakre delen av brenselelementet, og kan danne beholderen eller kapselen som omslutter det aerosolproduserende substratet ifølge den foreliggende oppfinnelsen. Fortrinnsvis strekker den varmeledende delen seg over ikke mere enn omlag halvdelen av lengden av brenselelementet. Mere fortrinnsvis overlapper eller på annen måte kontakter den varmeledende delen ikke mere enn omlag de bakre 5 mm, fortrinnsvis 2-4 mm av brenselelementet. Foretrukne tilbaketrukne deler av denne typen innvirker ikke på tenne- eller brenne-egenskapene for brenselelementet. Slike deler hjelper til å slukke brenselelementet når det er oppbrukt til kontaktpunktet med den ledende delen, ved å virke som varmelager. Disse delene stikker heller ikke frem fra antennelsesenden av artikkelen, selv etter at brenselelementet er oppbrukt.

De isolerende delene som anvendes i de foretrukne røyke-artiklene, dannes fortrinnsvis til en elastisk kappe av et eller flere lag av et isolerende materiale. Fordelaktig er denne kappen minst omlag 0,5 mm tykk, fortrinnsvis minst omlag 1 mm tykk. Fortrinnsvis strekker kappen seg over mere enn omlag halvparten, om ikke hele lengden av brenselelementet. Mere fortrinnsis strekker den seg også over i det vesentlige hele den ytre omkretsen av brenselelementet, og kapselen for den aerosolgenererende innretningen. Som vist i utførelsen i Figur 1, kan forskjellige materialer anvendes for å isolere disse to komponentene i artikkelen.

De aktuelle foretrukne isolerende materialene, spesielt for brenslelementet, er keramiske fibre, såsom glassfibre. Foretrukne glassfibre omfatter eksprimentelle materialer fremstilt av Owens - Corning i Toledo, Ohio under betegnelsene C GLASS S-158, 6432 og 6437. Andre egnede isolasjonsmateri-aler, fortrinnsvis ikke-brennbare uorganiske materialer kan også anvendes.

For å maksimere aerosolavgivelsen, som ellers kan for-tynnes ved radial-(dvs. fra utsiden)luftinnnfiltrering gjennom artikkelen, kan anvendes et ikke-porøst papir fra den aerosolgenererende innretningen til munnenden.

Papirtyper som disse er kjent i sigarett- og/eller papirteknikken, og blandinger av slike papirtyper kan anvendes for forskjellige funksjonelle effekter. Foretrukne papirtyper som anvendes i artiklene ifølge den foreliggende oppfinnelsen omfatter RJR Archer's 88-17234 papir, RJR Archer's 8-0560-36 Tipping med Lip Release papir, Ecusta's 646 Plug Wrap og ECUSTA 30637-801-12001 fremstilt av Ecusta i Pisgah Forest, NC, og Kimberly-Clark Corporation's papirtyper P1768-182, P780-63-5, P850-186-2 , P1487-184-2 og P850-1487-125. Fortrinnsvis er filteret utstyrt med en serie huller plassert omlag 23 mm fra munnenden av røykeartikkelen for å gi omlag 22% luftfortynning.

Aerosolen som frembringes av de foretrukne røykeartiklene ifølge den foreliggende oppfinnelsen er kjemisk enkle, bestående i det vesentlige av luft, oksyder av karbon, aerosoldanner som omfatter eventuelle ønskede smaksstoffer eller andre ønskede flyktige stoffer, vann og spormengder av andre stoffer. Den WTPM som frembringes av de foretrukne artiklene ifølge denne oppfinnelsen har ingen mutagen aktivitet målt ved Ames-test, dvs. at det er intet signifikant doseresponsforhold mellom den WTPM som frembringes av foretrukne røykeartikler ifølge den foreliggende oppfinnelsen og antallet revertanter som forekommer i standardtest-mikroorganismer som utsettes for slike produkter. Ifølge opphavsmennene for Ames-testen indikerer en signifikant doseavhengig respons nærværet av mutagene stoffer i de produktene som testes. Se Ames et al., Mut. Res.. 31: 347-364 (1975); Nagao et al., Mut. Res.. 42: 335

(1977).

Ytterligere en fordel ved de foretrukne utførelsene ifølge den foreliggende oppfinnelsen er den relative mangelen på aske som produseres ved anvendelse, sammenlignet med aske fra andre sigaretter. Ettersom det foretrukne karbonbrenselelementet brennes, blir det i det vesentlige omdannet til oksyder av karbon, med relativt liten askegenerering, og det er derfor intet behov for å bli kvitt aske under anvendelse av røyke-artikkelen ifølge den foreliggende oppfinnelsen.

Anvendelsen av den forbedrede innretningen for avgivelse av smaksstoffer ifølge den foreliggende oppfinnelsen i sigaretter, skal illustreres ytterligere med referanse til følgende eksempler som vil hjelpe til å forstå den foreliggende oppfinnelsen, men som ikke skal oppfattes som en begrensning derav. Alle prosentsatser rapportert heri, dersom intet annet er nevnt, er vekt-%. Alle temperaturer er uttrykt i grader celsius og er ukorrigert.

Eksempel I

En sigarett av den typen som er illustrert i Figur 1 ble laget på følgende måte.

A. Fremstilling av brenselkilde

Brenselelementet (10 mm langt, 4,5 mm ytre diameter) med en tilsynelatende (bulk) tetthet på omlag 0,86 g/cc, ble fremstilt av karbon (90 vekt-%), SCMC-bindemiddel (10 vekt-%) og K2C03 (1 vekt-%).

Karbonet ble fremstilt ved å karbonisere en ikke-talk-holdig kvalitet av Grand Prairie Canadian Kraft harvedpapir under nitrogenatmosfære, ved trinnvis å øke temperaturen med omlag 10 °C pr. time til en endelig karboniseringstemperatur på 750°C.

Etter avkjøling under nitrogen til mindre enn omlag 35°C, ble karbonet malt til en mesh-størrelse på minus 200 (U.S.). Det pulveriserte karbonet ble deretter oppvarmet til en temperatur på opptil omlag 850°C for å fjerne flyktige bestanddeler.

Etter avkjøling igjen under nitrogen til mindre enn omlag 35°C, ble karbonet malt til et fint pulver, dvs. et pulver med en midlere partikkelstørrelse på fra omlag 0,1 til 50 mikron.

Dette fine pulveret ble blandet sammen med Hercules 7HF SCMC-bindemiddel (9 deler karbon : 1 del bindemiddel), 1 vekt-% K2C03, og tilstrekkelig vann til å lage en stiv deiglignende pasta.

Brenselelementer ble ekstrudert fra denne pastaen med syv sentrale hull, hvert omlag 0,021 tommer (0,53 mm) i diameter, og seks perifere hull, hvert omlag 0,01 tomme (0,25 mm) i diameter. Vevtykkelsen eller avstanden mellom de sentrale hullene var omlag 0,008 tommer (0,20 mm), og den gjennomsnittlige ytre vevtykkelsen (avstanden mellom periferien og de perifere hullene) var 0,019 tommer (0,48 mm) som vist i Figur

IA.

Disse brenselelementene ble deretter bakt ut under nitrogenatmosfære ved 900°C i tre timer etter formingen.

B. Sprøvtetørket ekstrakt

En blanding av røykmodnede tobakker ble malt til et middels støv og ekstrahert med vann i en rustfri ståltank ved en konsentrasjon på fra omlag 1 til 1,5 pund tobakk pr. gallon vann (0,12-0,18 kg/liter). Ekstraksjonen ble utført ved omgivende temperatur ved bruk av mekanisk omrøring i fra omlag 1 time til omlag 3 timer. Blandingen ble sentrifugert for å fjerne suspenderte faste stoffer, og det vandige ekstraktet ble sprøytetørket ved kontinuerlig å pumpe den vandige løsningen til en konvensjonell sprøytetørker, en Anhydro Size No. 1, ved en innløpstemperatur på fra omlag 215°C til 230°C, og samle opp det tørkede pulvermaterialet ved utløpet av tørkeren. Utløps-temperaturen varierte fra omlag 82-90°C.

C. Fremstilling av sintret aluminiumoksyd

Aluminiumoksyd med høy spesifikk overflate (spesifikk overflate på omlag 280 m<2>/g) fra W.R. Grace & Co., med en mesh-størrelse på fra -14 til +20 (U.S.) ble sintret ved en ned-dykkingstemperatur på omlag 1400°C til 1550"C i omlag en time, vasket med vann og tørket. Dette sintrede aluminiumoksydet ble slått sammen, i en totrinnsprosess, med de ingrediensene som er vist i Tabell I i de viste porsjonene:

I det første trinnet ble det sprøytetørkede tobakk-ekstraktet blandet med tilstrekkelig vann til å lage en oppslemming. Denne oppslemmingen ble deretter påført på aluminiumoksydbæreren beskrevet ovenfor ved blanding inntil oppslemmingen var jevnt absorbert av aluminiumoksydet. Det behandlede aluminiumoksydet ble derete tørket for å redusere fuktighetsinnholdet til omlag 1 vekt-%. I det andre trinnet ble dette behandlede aluminiumoksydet blandet med en kombina-sjon av de andre oppførte ingrediensene inntil væsken var i det vesentlige absorbert i aluminiumoksydbæreren.

D. Sammensetning

Den kapselen som ble anvendt til å konstruere sigaretten i

Figur 1 ble fremstilt av dyptrukket aluminium. Kapselen hadde en gjennomsnittlig veggtykkelse på omlag 0,004 tommer (0,1 mm), og var omlag 30 mm lang, med en ytre diameter på omalg 4,5 mm. Den bakre enden av beholderen var forseglet med unntak av to slisselignende åpninger (hver omlag 0,65 x 3,45 mm, med en avstand på omlag 1,14 mm) for å tillate passasje av aerosoldanneren til brukeren. Omlag 33 0 mg av det aerosolproduserende substratet beskrevet ovenfor ble anvendt til å fylle kapselen. Et brenselelement fremstilt som ovenfor ble ført inn i den åpne enden av den fylte kapselen til en dypde på omlag 3 mm.

E. Isolerende kappe

Brenselelementet - kapselkombinasjonen ble omviklet ved brenselelementenden med en 10 mm lang glassfiberkappe av Owens-Corning C GLASS S-158 med 3 vekt-% pektinbindemiddel, til en diameter på omlag 7,5 mm. Glassfiberkappen ble deretter omviklet med et indre omviklingsmateriale, et Kimberly-Clark eksperimentelt papir betegnet P780-63-5.

F. Tobakkrull

En 7,5 mm diameter tobakkstav (28 mm lang) med en omvikling av Kimberly-Clark's P1487-125 papir ble modifisert ved innføring av en sonde for å lage en langsgående passasje med omlag 4,5 mm diameter i denne.

G. Montasje

Det omkappede brenselelement - kapselkombinasjonen ble ført inn i passasjen i tobakkstaven inntil glassfiberkappen buttet imot tobakken. Glassfiber- og tobakkseksjonene ble sammenføyet med et ytre omviklingsmateriale som omsluttet både kombinasjonen av brenselelement/isolerende kappe/indre omvikling og den omviklede tobakkstaven. Den ytre omviklingen var et Kimberly-Clark papir betegnet P1768-182.

Et munnstykke av den typen som er illustrert i Figur 1, ble konstruert ved å sette sammen to seksjoner; (1) et 10 mm langt, 7,5 mm diameter karbonfylt tobakksarkmateriale tett inntil kapselen, omviklet med Kimberly Clark's P850-184-2 papir og (2) et 3 0 mm langt, 7,5 diameter sylindrisk segment av en non-woven smelteblåst termoplastisk polypropylen-vev levert av Kimberly-Clark Corporation, betegnet PP-100-F, omviklet med Kimberly-Clark Corporation's P1487-184-2 papir.

Det karbonfylte tobakksarkmaterialet ble fremstilt ved å tilsette omlag 17% av PCB-G aktivert karbon fra Calgon Carbon Corporation til en papirmasse som ble anvendt til å lage et arkmateriale som ble levert fra Kimberly-Clark Corporation, betegnet P144-185-GAPF. Dette materialet ble tilsatt omlag 4,5 vekt-% mentolsmaksstoff ved en indre bladoverføringsmetode. Begge seksjonene av munnstykket ble fremstilt ved å føre tobakkspapiret og veven av termoplastiske fibre gjennom dobbeltkonus-formingssystemet beskrevet ovenfor. Disse to seksjonene ble satt sammen med en sammenbindende omvikling av Kimberly-Clark Corporation's P850-186-2 papir.

Den kombinerte munnstykkeseksjonen ble satt sammen med det omkappede brenselelement - kapselseksjonen med en endelig omvikling av Ecusta's 30637-801-12001 tipping-papir.

Sigaretter fremstilt på denne måten ga en mentolert aerosol uten noen som helst uønsket avvikende smak p.g.a brenning eller termisk dekomponering av mentolen eller annet aerosoldannende materiale. Sensorisk evaluering for sammen-ligning av slike artikler med kommerseilt tilgjengelige mentolerte sigaretter med lavt tjæreinnhold viste lignende resultater for oppfatning og avgivelse av mentolsmak.

Eksempel II

Sigaretter som ligner dem som er beskrevet i Eksempel 1 ble konstruert for å studere migreringen av mentol fra sin opprinnelige plass til brenselkilden i løpet av en 10 døgns periode under 75/40 fuktighetsbetingelser (75°F, 24"C og 45% relativ fuktighet). Alle prototypene ble tilsatt omlag den samme mengden mentol. Prototypene A og B fikk mentol tilsatt direkte til både tobakkskappen og det aerosolbærende substratet. Prototypene C og D hadde mentol i segmentet av Kimberly-Clark's P144-185-GAPF tobakkspapirarket (arkmaterialet fremstilt uten noe som helst karboninnhold) plassert mellom den aerosolgenererende innretningen og filteret. Prototyp E hadde mentolen tilsatt på plastlignende perler levert av Narrden Flavor House, Tyskland, under betegnelsen NFM. Perlene ble plassert i et hulrom laget i filterdelen av artikkelen. Prototyp F fikk mentolen tilsatt på et eksperimentelt svamp-materiale levert av Advanced Polymer Systems under betegnelsen CH-43-16 og inkorporert i P144-185-GAPF tobakkspapirarket

(arkmaterialet fremstilt uten noe som helst karboninnhold)

plassert mellom den aerosolgenererende innretningen og filter-

delen av artikkelen. Prototyp G, fremstilt ifølge den foreliggende oppfinnelsen, fikk mentol tilsatt på et 10 mm segment av det karbonfylte tobakksarkmaterialet ifølge den foreliggende oppfinnelsen plassert mellom den aerosolgenererende innretningen og filteret.

Som man kan se av Figur 2 er det en betydelig reduksjon i migreringen av mentol til brenselkilden i slike artikler, når mentolen blir tilsatt til det karbonfylte arkmaterialet ifølge den foreliggende oppfinnelsen og anvendt i steden for den normale tobakkspapirpluggen.

Claims (6)

1. Røykeartikkel omfattende et brenselselement (10), en fysisk atskilt aerosoldannelsesanordning (12) inneholdende et substratmateriale (14) som inneholder minst ett aerosoldannelses-materiale, og et munnstykke (22) for avgivelse av aerosolen som aerosoldannelsesanordningen (12) gir til røykeren, og som fortrinnsvis inneholder en filterplugg (26) ved munnenden derav, karakterisert ved at munnstykket (22) inneholder et karbonfylt arkmateriale (24) som inneholder minst ett smaksstoff.

2. Røykeartikkel ifølge krav 1, karakterisert ved at det karbonfylte arkmateriale befinner seg i munnstykket (22) mellom filterpluggen (26) og substratet (14) som inneholder det aerosoldannense materialet.

3. Røykeartikkel ifølge krav 2, karakterisert ved at det karbonfylte arkmaterialet (24) har form av en sylinder.

4. Røykeartikkel ifølge hvert av kravene 1 - 3, karakterisert ved at smaksstoffet er mentol tilstede i en mengde på mindre enn ca. 6 vekt%.

5. Røykeartikkel ifølge hvert av kravene 1-4, karakterisert ved at karboninnholdet i arkmaterialet (24) er mellom ca. 5 og ca. 75 vekt%.

6. Røykeartikkel ifølge hvert av kravene 1-5, karakterisert ved at det karbonfylte arkmaterialet (24) omfatter karbonfylt tobakksholdig papir, fortrinnsvis med tobakksinnhold på ca. 65 vekt%.