NO171143B - Roekeartikler - Google Patents

Abstract

En rokeartikkel eller sigarett (1) med lav sidestrøm-mende røk, innbefatter minst 20* ekspandert tobakk (5) og har sigarettpapir eller omhylling (6) med en luftpermeabilitet på ikke mer enn 20 Coresta enheter, hvor tobakkdensiteten er mellom 100 og 260 mg cm-

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en røkeartikkel av den art som fremgår av ingressen til det etterfølgende selvstendige krav.

Et antall tilnærminger har vært foreslått for å tilveiebringe sigaretter som oppviser lave avgivelser av sidestrømmende røkkomponenter. Således vil, ifølge læren fra britisk patentskrift nr. 2 094 130A, sigaretter med sigarettpapir som har luftpermeabiliteter som skyldes viskøs eller laminær strømning på ikke mer enn 3 Coresta enheter og Do/t forhold på 0,08 til 0,65 cm sek~<l>, hvor Do angir diffusjonskoef-fesienten for oksygen gjennom nitrogen i papir og t angir tykkelsen av sigarettpapiret, oppvise lave avgivelser av totale partikkelformede stoffer, vann og nikotinfri (PMWNF) og nikotin i sidestrømsrøken.

En ytterligere tilnærming for oppnåelse av en lav komponent for avgivelser av sidestrømsrøken i sigaretter, er gjennom bruken av sigarettpapir som innbefatter en eller flere sidestrømsreduserende forbindelser. I britisk patentskrift nr. 2 139 869Å foreligger det en beskrivelse vedrørende sigarettpapir som innbefatter en eller flere av forbindelsene fra gruppen bestående av litiumhydroksyd, aluminiumhydroksyd, kalsiumhydroksyd, kaliumformeat, natriumformeat og natrium-acetat. De totale partikkelformede stoffer i sidestrømsrøken som utgår fra sigaretter med slikt papir reduseres med omtrent 30% sammenlignet med en sammenlignbar sigarett med et konvensjonelt sigarettpapir. Et annet eksempel på bruken av sidestrømsreduserende forbindelser er beskrevet i US PS 4 231 377, hvor, ifølge læren i dette, magnesiumoksyd og et hjelpesalt i kombinasjon er innarbeidet i sigarettpapirene.

Det er et formål med den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe forbedrede sigaretter med lav sidestrøm eller lignende røkeartikler med lav sidestrøm.

Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en røkeartikkel av den innledningsvis nevnte art som kjennetegnes av de trekk som fremgår av karakteristikken til det etterfølgende selvstendige krav.

Luftpermeabiliteten til et papir uttrykkes i Coresta enheter som luftmengden, i cm-^, som passerer gjennom en cm2 av papiret på et minutt ved en konstant trykkforskjell på 1,0 kPa.

Ifølge sakens natur består porøst sigarettpapir av et sammenknyttet nettverk av fibre, hvilke fibre vanligvis er i det vesentlige hele eller hovedsakelig cellulosefibre, ispredd med partikler av en fyller, f.eks kalsiumkarbonat. Åpningene i fiber/fyller matrisen er i størrelsesorden 1 pm bred, hvilken størrelse er liten sammenlignet med papirtykkelsen (vanligvis 20-50 pm) og luftstrømningen gjennom slike åpninger ledes eller styres av viskøse eller laminære krefter. Imidlertid, når papiret perforeres etter papirtilvirkningsprosessen, som ved en elektrostatisk, mekanisk eller laserprosess, er perforeringene forholdsvis store og har vanligvis breddesstørrelser I samme størrelsesorden som størrelsen av papirtykkelsen, og luftstrømningen gjennom slike perforeringer ledes eller styres av treghetskrefter.

Det skal således observeres at når permeabiliteten til et perforert papir bestemmes i samsvar med Coresta permeabilitet-bestemmelsesmetoden, vil den oppnådde permeabilitetsverdi innbefatte summen av permeabiliteten på grunn av laminær strømning gjennom åpningene som følger av papirtilvirkningsprosessen og permeabiliteten som skyldes treghetsstrømningen gjennom perforeringen. Et papir vil også oppvise de samme to permeabilitetskomponenter dersom, selv om de ikke er perforert, papiret innbefatter i tillegg til de små viskøse strømningshull, større treghetsstrømningshull, hvilke sistnevnte hull kan refereres til som nålehull. Papir av denne sistnevnte oppbygning kan komme av f.eks. en ufullkom-men papirtilvirkningsteknikk.

Den totale luftstrømning gjennom et papir kan uttrykkes som: 0 = ZAP = Z'A(P)<n>

hvor

Q er luftstrømningen (cm^ min -<1>),

A er papirarealet (cm<2>) utsatt for den strømmende luft,

P er trykkdifferansen over papiret (kPa).

Z er permeabiliteten til papiret på grunn av viskøs strømning gjennom åpningene som følge av papirtilvirkningsprosessen i

Coresta enheter (cm min-<*> kPa--1),

Z' er permeabiliteten til papiret på grunn av treghetsstrøm-ning gjennom perforeringene og/eller nålehullene (cm min-<1>

kPa-<1>), og

n er et konstant for et gitt sett av perforeringshull eller nålehull hvor 0,5 < n < 1,0, den nøyaktige verdi for n avhenger av størrelsen på perforeringene eller nålehullene.

Den totale permeabilitet til et papir med perforeringer og/eller nålehull er (Z + Z'), og de relative verdier av Z og Z' for et gitt slikt papir kan oppnås ved å måle luft-strømningen gjennom papiret ved en serie trykkforskjeller over papiret og numerisk regresjonsberegne Q/P dataene i den ovenfor angitte ligning ved bruk av en verdi på n i samsvar med middelsstørrelsen av perforeringene/nålehullene i papiret.

Det skal forstås at verdien på 20 Coresta enheter nevnt ovenfor i forbindelse med omhyll inger av røkeartikler i samsvar med den foreliggende oppfinnelse, refererer seg til permeabiliteten til omhyllinger på grunn av viskøs strømning. Det skal således forstås at det er tenkbart for en omhylling til en røkeartikkel ifølge den foreliggende oppfinnelse å ha en total permeabilitet, dvs. permeabiliteten bestemt ved bruk av Coresta permeabilitet bestemmelsesmetoden, som overskrider 20 Coresta enheter dersom omhyll ingen innbefatter perforeringer og/eller nålehull.

Som benyttet her, refererer "standard maskinrøkebetingelser" til Coresta standard maskinrøkebetingelser, ifølge hvilke et 35 cm-<3> drag eller puff med 2 sekunders varighet tas hvert minutt.

Røkeartikler i samsvar med den foreliggende oppfinnelse bør fortrinnsvis oppvise, når røket under standard maskinrøkebe-tingelser, en total ytelse for sidestrøms partikkelformet materiale på en vann- og nitokonfri basis som ikke overskrider omkring 15 mg pr. røkeartikkel, og mer fordelaktig ikke overskrider omkring 10 mg.

Røkekartikler i samsvar med den foreliggende oppfinnelse bør fortrinnsvis oppvise, når røket under standard maskinrøkebe-tingelser, en total ytelse på sidestrøms karbonmonoksyd som ikke overskrider omkring 30 mg, og mer fordelaktig ikke overskrider omkring 20 mg.

I røkeartikler ifølge den foreliggende oppfinnelse innbefatter røkemateriale som ikke er ekspandert tobakk, fortrinnsvis bladtobakk, hensiktsmessig i konvensjonell skåren fyllform (cut filler form). Bladtobakken kan være bladplate- (lamina) og/eller stilk- (stem) tobakk. Røke-materialet som ikke er ekspandert tobakk kan innbefatte en rekonstituert tobakk eller et tobakksubstitutt.

Den ekspanderte tobakk kan være pladplate- og/eller stilk-tobakk. Den ekspanderte tobakk er fordelaktig en bladplatetobakk som er produktet av en tobakksekspanderingsprosess som er virkningsfull til å gi en høy ekspanderingsgrad av tobakken utsatt for denne prosess. Høyeekspanderings-prosesser er beskrevet f.eks. i US Reissue Patent nr. 30 693 og i britisk patentskrift nr. 1 570 270 og 2 160 480A. Ved bruk av høyekspanderingsprosesser kan det oppnås tobakks-ekspansjonsverdier, i termer av oppfyllingsverdiøkning fra omkring 75% og til og med opp til omkring 125%. Tobakk som er blitt utsatt for en høyekspanderingsprosess kan ha en massedensitet på f.eks. fra omkring 100 mg/cm-<3> til omkring 175 mg cm-<3>, målt ved bruk av et Borgwaldt densimeter.

Forholdet av røkemateriale som teller for ekspandert tobakk er fortrinnsvis minst omkring 30 vekt-%.

Som det vil være tydelig for fagmannen, dersom ekspanderingen av den ekspanderte tobakk er av en lav størrelsesorden, kan det være nødvendig at forholdet av røkematerialet som teller for den ekspanderte tobakk nærmer seg eller er 100%.

Lengden av røkematerialstaven er fortrinnsvis ikke mindre enn 45 mm og er fordelaktig minst 60 mm. Røkematerial staven er fortrinnsvis av jevn tverrsnittsform og størrelse gjennom hele sin lengde. Dersom, som er vanlig med sigaretter og lignende røkeartikler, en røkematerialstav er av et jevnt sirkulært tverrsnitt, kan omkretsen av staven være i området fra 10 mm til 30 mm. Mens betydelige og kommersielt anvendelige sidestrøms røkereduksjonsfordeler oppnås med røkeartikler når stavens omkrets er 25 ± 5 mm, vil slike gode fordeler også oppnås når stavomkretsen er under 25 ± 5 mm og helt ned til 10 mm.

Fortrinnsvis innbefatter røkeartiklene filter eller munn-stykkeinnretninger festet til røkematerialstaven i en ende.

Røkeartiklene kan inneha ventileringsinnretninger.

Det er tenkelig at i røkeartiklene kan papiret benyttet for omhyllingen være annet enn ortodokst papir. Det kan f.eks. være et rekonstituert tobakkflakmateriale.

For å fremme forståelsen av den foreliggende oppfinnelse, vil eksempler i samsvar med denne nå bli beskrevet.

Fig. 1 i tegningene viser en sigarett med en filteromhylling delvis omhyllet, Fig. 2 viser skjematisk en apparatur benyttet til å foreta bestemmelse av avgivelser av sidestrøm-røkkomponenter, og Fig. 3-6 viser skjematisk en fiskehalepipe som danner del av apparatet vist i fig. 2; Fig. 4-6 er avbildninger av fig. 3 tatt i retningene av pilene A, B og C resp. Det ble fremstilt en sigarett 1 ifølge den foreliggende oppfinnelse bestående av en sigarettstav 2 med en lengde på 64 mm og en omkrets på 24,75 mm, og et 20 mm langt cel-luloseacetatfilter 3 festet til staven 2 ved hjelp av en filteromhylling 4. Staven 2 besto av en snittet eller skåren tobakkfyller 5 omhyllet i en papiromhylling 6. Fylleren 5 var 100$ snittet bladplatetobakk som var blitt ekspandert ved bruk av høyekspanderingsprosessen kjent som DIET prosessen. Densiteten til fylleren 5 var 174 mg cm-<3>. Omhyllingen 6 var av en luftpermeabilitet på mindre enn 1,0 Coresta enheter, og en substans på 14,8 g rn-2. Omhyllingen 6 inneholdt 4,3$ kalsiumkarbonatfyller, men Ikke noe brennadditiv.

Når sigaretter, slik som sigaretten 1, ble røket under standard maskinrøkebetingelser til en stumplengde av sigarettstaven på 8 mm var den midlere totale ytelse pr. sigarett for sidestrøms PMWNF, totale nikotinalkaloider (TNA) og karbonmonoksyd (CO) 7,2 mg, 0,84 mg og 19,0 mg resp. Det midlere puffantall for disse sigaretter var 12,2.

Når de første sammenlignbare kontrollsigaretter, innbefattende en uekspandert fyller på 100% av den nettopp nevnte skårne bladplatetobakk omhyllet i et konvensjonelt sigarettpapir på 50 Coresta enheters luftpermeabilitet, ble røket ifølge den nettopp nevnte røkeprosedyre, var den midlere totale ytelse pr. sigarett av sidestrøms PMWNF, TNA og CO 32,0 mg, 5,43 mg og 63,7 mg resp. Det midlere puffantall til den første kontrollsigarett var 10,0.

Når de andre sammenlignbare kontrollsigaretter, innbefattende som fyller 100% ekspandert snittet bladplatetobakk, som fylleren 5 og som videre Innbefattet konvensjonelt sigarettpapir som det til den første kontrollsigarett, ble røket ifølge røkeprosedyren benyttet for sigarettene ifølge den foreliggende oppfinnelse, var den midlere totale sidestrøms ytelse pr. sigarett for sidestrøms PMWNF, TNA og CO 18,2 mg, 2,25 mg og 39,4 mg resp. Det midlere puffantall til den andre kontrollsigarett var 6,0.

Når uekspandert snittet bladplatetobakk, som den i de første kontrollsigaretter, ble benyttet for å tilveiebringe 100% av fylleren til de tredje sammenlignbare kontrollsigaretter, innbefattet lavpermeabilitetsstavomhyllinger av de ovenfor nevnte mindre en 1,0 Coresta enhets permeabilitets papir, og den tredje kontrollsigarett ble røket, Igjen under standard maskinrøkebetingelser, til en stumplengde på 8 mm, var den midlere totale ytelse pr. sigarett av sidestrøms PMWNF, TNA og CO 19,9 mg, 3,62 mg og 47,8 mg resp.

Det kan hurtig beregnes fra resultatene oppnådd ved røking av kontrollsigarettene at ved en direkte lineær proporsjonal basis ville den forventede midlere totale sidestrøms ytelse for PMWNF, TNA og CO for de sammenlignbare sigaretter som innbefattet både en 100% ekspandert fyller, som ifølge fylleren 5, og en omhylling av det ovenfor nevnte papir med mindre enn 1,0 Coresta enheters permeabilitet, dvs. sigaretter som ifølge sigaretten 1, ville være 11,3 mg, 1,48 mg og 29,6 mg resp. pr. sigarett. (PMWNF verdien f.eks., betegnes som 19,9 (1-0,43) = 11,3, der 19,9 er verdien for PMWNF for den tredje kontrollsigarett, og 0,43 er verdien for PMWNF til den første kontrollsigarett minus den til den andre kontrollsigarett uttrykt som en andel av den for den første kontrollsigarett, dvs. PMWNF reduksjonsforholdet). Imidlertid, som allerede nevnt, var den målte totale sidestrøms ytelse for PMWNF, TNA og CO for sigarettene som ifølge sigaretten 1 var 7,2 mg, 0,84 mg og 19,0 mg resp. Det skal således observeres at den midlere totale sidestrøms ytelse for PMWNF for sigarettene ifølge sigarett 1, som er sigaretter i samsvar med den foresliggende oppfinnelse, var 36% mindre enn den beregnede verdi. Det skal likeledes observeres at med hensyn til den midlere totale sidestrøms ytelse for TNA og CO, var de målte verdier for sigarettene ifølge sigaretten 1 43% og 36% resp. mindre enn de beregnede verdier. Med andre ord, oppviser sigarettene i samsvar med den foreliggende oppfinnelse en markert synergetisk reduksjonseffekt for sidestrøms-røkkomponenten.

Detaljer er gitt i tabell 1 for midlere total sidestrømskom-ponentytelse og puffantall for sigarettene i samsvar med den foreliggende oppfinnelse. Sigarettene innbefattet en omhylling av et papir angitt A og er de som er referert til ovenfor som sigaretten 1. De andre sigaretter var sammenlignbare bortsett fra at de innbefattet resp. papirene angitt B til G. Disse andre sigaretter ble røket i samsvar med røkeprosedyren nevnt ovenfor.

I tabell 2 er det presentert detaljer ved papirene A til G.

I tabell 1 angir bokstaven "S" under verdiene vist i kolonnene 5-7, en synergetisk reduksjonseffekt for side-strøms-røkkomponent. Som det kan observeres i tabell 1, er synergien i termer av sidestrømskomponentreduksjon et trekk for hver av sigarettoppbygningene som innehar omhyllinger av papirer A til G. Sigarettene for hvilke sidestrøms røkkomponentverdiene er presentert i tabell 3 var sammenlignbare med sigarettene ifølge tabell 1, bortsett fra at de tidligere sigaretter innbefattet en fyller med 50% ekspandert tobakk, hvilke ekspanderte tobakk igjen var DIET ekspandert tobakk. De gjenværende 50% av fylleren var uekspandert, snittet bladplatetobakk. Densiteten til fylleren var 212 mg cm-<3>. De forutsagte sidestrøms røkkomponentverdier i tabell 3 ble beregnet fra målte sidestrømsavleveringsverdier for de første, andre og tredje kontrollsigaretter slik som gitt i detalj ovenfor med hensyn til sigarettene Ifølge tabell 1. Som det kan observeres fra kolonnene 5 til 7 i tabell 3, var den synergetiske reduksjonsvirkning for sidestrøms røkkom-ponenten oppvist av alle sigarettene ifølge tabell 3.

Sigarettene for hvilke sidestrøms røkkomponentverdiene er presentert i tabell 4, var sammenlignbare med sigarettene ifølge tabell 1, borsett fra at de tidligere sigaretter innbefattet en fyller på 100% snittet bladplatetobakk som hadde blitt ekspandert ved bruk av en høyekspanderingsprosess som beskrevet i britisk patentskrift nr. 2 160 408A. Densiteten til fylleren var 140 mg cm-<3.> De forutsagte sidestrøms røkkomponentverdier i tabell 3 ble beregnet fra målt sidestrøms avleveringsverdier for de første, andre og tredje kontrollsigaretter på en måte som angitt i detalj ovenfor med hensyn til sigarettene ifølge tabell 1. Som det kan observeres fra kolonnene 5 til 7 i tabell 4, var den synergetiske reduksjonsvirkning for sidestrøms røkkomponenten oppvist for alle sigarettene ifølge tabell 4, med det eneste unntak av sigarettene som innbefattet sigarettpapir D, for hvilke sidestrøms PMWNF avgivelsen ikke var synergetisk. Sigarettene for hvilke sidestrøms røkkomponentverdiene er presentert i tabell 5 var sammenlignbare med sigarettene ifølge tabell 1, bortsett fra at omkretsen av de tidligere sigaretter var 17,0 mm. De forutsagte sidestrøms røkkom-ponentverdier i tabell 5 ble beregnet fra målte sidestrøms avleveringsverdier for de første, andre og tredje kontrollsigaretter på en måte som angitt i detalj ovenfor med hensyn til sigarettene ifølge tabell 1, bortsett fra at i dette tilfellet, var de første, andre og tredje kontrollsigaretter av en 17,0 mm omkrets. Som det kan observeres fra kolonnene 5 til 7 i tabell 5, ble de synergetiske reduksjonseffekter for sidestrøms røkkomponenten oppvist av sigarettene ifølge tabell 5.

Papiret H nevnt i tabell 5 var av en luftpermeabilitet på 1,0 Coresta enheter, og en substans på 22,3 g m-<2>. Papiret H utgjordes av 1,3% kalsiumkarbonat og 13,8 titaniumdioksyd.

Apparatet vist i fig. 2 som ble benyttet ved bestemmelsen av de ovenfor angitte avgivelser av sidestrøms-røkkomponentene utgjordes av en Filtrona 302 lineær røkemaskin 7, hvor en port i denne er angitt med henvisningstallet 8. Ved hver port i røkemaskinen 7 var det vertikalt plassert en åpen-endet, fiskehalepipe av glass, og den tilknyttet porten 8 er angitt med henvisningstallet 9. I fig. 3 er størrelsene a og b 410 mm, og 80 mm resp. I fig. 4 er de innvendige størrel-ser (diameteren) c 24 mm, og størrelsen d er 22 mm. Plassert på tvers over pipen 9 var en forhåndsveid Cambridge filterpute 10. Gjenstanden angitt med henvisningstallet 10' er en Cambridge filterpute benyttet til måling av avgivelse av hovedstrøms-røkkomponenten. En slange 11 forløp fra den øvre side av filterputen 10 til et gass-strømningsmeter 12, fra hvilket meter eller måler 12 en slange 13 forløp til en gasspumpe 14. Forbundet til røret 13 ved innløps- og utløpsrør 15, 16, var en innfrarød karbonmonoksydanalysator 17, med en innvendig gass-sirkuleringspumpe (ikke vist).

Ved drift av apparatet ifølge fig. 2 for bestemmelse av sidestrøms røkkomponent-avgivelser fra en sigarett 18 røkt ved porten 8 av røkemaskinen 7, var pumpen 14 innstilt til å gi en strømsningshastighet gjennom pipen 9, slangen 11 og slangen 13 på 2,0 l/min. Under røking av sigaretten 18 under standard røkebetingelser ved porten 8, passerte sidestrømsrøken som ble avgitt av sigaretten 18 opp til pipen 9 til filterputen 10. Den del av røken som ikke avsatte seg på puten 10 eller på de indre vegger av pipen 9 passerte gjennom slangene 11, 13, og en under-prøve av denne passerte gjennom karbonmonoksyd-analysatoren 17 gjennom innløps- og utløpsrør 15,16.

Når røkingen ved porten 8 av sigaretten 18 og to identiske sigaretter var ferdig, ble puten 10 veid på nytt. Fra vekten bestemt på denne måte, ble den opprinnelige av puten 10 trukket fra, for således å gi vekten av det totale partikkelformede stoff (TPM) avsatt på puten 10. Puten 10 ble deretter ekstrahert med et ekstraherende løsemiddel, f.eks. propan-2-01. Ekstraktet oppnådd på denne måte ble analysert med en gasskromatograf for å bestemme nikotinmengdene og vannet avsatt på puten 10. Summen av vektene bestemt slik for nikotin og vann, ble trukket fra den ovenfor nevnte gravimetrisk bestemte vekt av TPM avsatt på puten 10, for slik å gi vekten av PMWNF som var avsatt på denne.

Det Indre av pipen 9 ble renset med et ekstraherende løsemiddel, f.eks. propan-2-ol. En andel av ekstraktet oppnådd på denne måte ble analysert ved gasskromatografi for å bestemme nikotinmengden avsatt på de indre vegger av pipen 9. Vekten av nikotinet bestemt på denne måte ble tillagt vekten av nikotinen avsatt på puten 10 for slik å gi den totale vekt av sidestrømsnikotinen produsert av tre sigaretter, hvilken vekt ble delt med 3 for å gi vekten av side-strømsnikotin pr.sigarett.

Den andre andel av ekstraktet oppnådd ved rensing av pipen 9 ble analysert med en ultrafiolett-teknikk, i hvilken som en standard det ble benyttet en andel av det ovenfor referert til ekstraktet oppnådd fra puten 10, for å bestemme mengden av PMWNF avsatt på de indre vegger av pipen 9. Vekten av PMWNF bestemt på denne måte ble lagt til vekten av PMWNF, som ovenfor bestemt, avsatt på puten 10 for således å gi den totale vekt av sidestrøms PMWNF produsert fra de tre sigaretter, hvilken vekt ble delt med tre for å gi vekten av sidestrøms PMWNF pr. sigarett.

Sidestrømsrøkens CO-ytelse pr. sigarett ble bestemt fra data oppnådd fra analysatoren 17.

Claims (1)

1. Røkeartikkel innbefattende en røkematerialstav med omkrets mellom 10-30 mm, hvilken stav innbefatter røkemateriale og en papiromhylling som omskriver røkemateria-let, der densiteten til røkematerialet (5) i staven (2) er i et område fra omkring 100 mg cm-<3> til omkring 260 mg cm-<3>, og røkematerialet (5) innbefatter minst 20 vekt-% ekspandert tobakk, karakterisert ved at luftpermea-bi li teten i omhyllingen (6) Ikke er mer enn omkring 10 Coresta enheter, og at røkeartikkelen (1), når røket under standard maskinrøkebetingelser, ikke gir mindre enn 6 puff eller drag, og avgir ikke mer enn omkring 17 mg total sidestrøms PMWNF og ikke mer enn omkring 35 mg total sidestrøm karbonmonoksyd.