PL154008B1 - Smoking product - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest wyrób do palenia, który wytwarza aerozol przypominający dym tytoniowy i który zawiera nie więcej niż minimlną ilość produktów nie całkowitego spalania lub pirolizy.

Narnmaatki tytoniu wytwarzano z bardzo wielu materiałów roślinnych, ewentualnie poddawanych specjalnej obróbce, takich jak łodygi kukurydzy, liście eukaliptusowe, liście sałaty, liście kukurydzy, włókna kukurydzy, luoerna itd. W wielu opisach patent owych przedstawiono namiiatki tytoniu uzyskiwane przez mooyyikację maaeriałów celulozowych, np. przez utlenianie, obróbkę cieplną lub przez dodanie substancji moodyikujących właściwości kukurydzy. Najszerszy wykaz tych namiastek podany jest w opisie patenoowym St. Zjedn. Am. nr 4079742 /Rainer i in./. Jednak żaden e tych produktów nie okazał się całkowicie zadtwatający jako namiastka tytoniu.

Wiele zaproponowanych wyrobów do palenia opiera swe działania na wytwarzaniu aerozolu lub pary. Niektóre z tych produktów ^^t^^wrs^i^jią aerozol lub parę bez stosowania ciepła, co np. opisano w opisie patenowwym St. Zjedn. Am. nr 4284089 /Ray/. Jednak aerozole i pary z tych produktów nie naśladują odpoi^w^dnio dymu tytoniowego.

Niektóre wyroby do palenia, wytwarzające aerozol stosowały ciepło lub źródło paliwa dla wytworzenia aerozolu. Jednak żaden z tych wyrobów nie osiągnął sukcesu handlowego i, jak się uważa, żaden nie znajdował się w sprzedaży na większą skalę. Nieobecność takich wyrobów do palenia na rynku jest prawdopodobnie wywiana szeregiem przyczyn, jak niewystarczające wytwarzanie aerosolu, tak na początku, jak i podczas całego czasu palenia produktu, zły smak, posmak wskutek rozkładu termicznego substancji wytworEzrącθj dym i/lub substancji aromtyzujących, obecność znacznej ilości produktów pirolizy, dymu wydobywającego się z palącego się końca papierosa oraz nieestetyczny wygląd.

Jednym z najwcześniejszych zaproponowanych wyrobów tego rodzaju był wyrób opisany przez Siegela w opisie patenowwym St. Zjedn. Am. nr 290768(5. Była to namiastka papierosa zawierająca paliwo z węgla aktywnego, korzystnie wałek z węgla drzewnego o długości

154 006

154 008

6,35 mm, które nadawfóto się do palenia z wytworzeniem gorących gazów oraz substancję aromatyzującą naniesioną na paliwo, która oddestylowywała się w czasie wrtwtrzanla gorących gazów. Siegel zaproponował też zastosowanie osobnego nośnika dla substanoji aromatyzującej, takiego jak glina, a także mieszanie z subatanoją aromtyzująoą ozynnlka wytwarzającego dym, takiego jak gliceryna. Namiastka papierosa zaproponowana przez Siegela miała byó powleczona stężonym roztworem cukru w celu zapewnienia nieprzepuszczalnej powłoki i w celu zapewnienia przepływu gorących gazów i substancji aromtyzujących w kierunku ust palacza. ttwża się, że obeoność substanoji aromatyzujących i/lub wytwarzających dym w paliwie wyrobu Siegela powoduje rozkład termiczny tych substanoji i związany z tym nieprzyjemny posmak. Ponadto, uważa się, że wyrób ten m tendenoję do wytwarzania znacznej ilości wydobywa^cego się z palącego końca papierosa dymi, zawierającego w^j wcnienitcr nieprzyjemne produkty rozkładu teimioznego.

Inny wyrób tego rodzaju został opisany przez Sllisa i in. w opisie patenocnym St.

Zjedn. Am. nr 3258015. Zaproponowano w nim w^ób do palenia zawierający zewnętrzny cylinder z palwwa o dobrej charakterystyce tlenia, korqrstnis z drobno pociętego tytoniu lub rjkonstytuawanego tytoniu, otaczający rurkę metalową zawierająoą tytoń rekonstytuowany lub inne źródło nikotyny i. pary wcinaj.

Przy paleniu, spalające się paiwwo ogrzewało maatriał, stanowiący źródło nikotyny, przez co powstawały para nikotyny i substancja umiżżiwiająca powstawanie aerozolu, taka jak np. para wodna. Mieszało się to z ogrzanym powietriem, wchodzącym do otwartego końca rurki. Poważną wadą tego wyrobu było to, że po spaleniu paliwa pozostawała wystająca rurka mtalowa. Ponadto wyrób miał inna widoczne wady, jak: obeoność znaoznej ilośoi produktów pirolizy tytoniu, znaczna ilość dymu z palącego się końca, popiół z tytoniu oraz możliwa piroliza matriału, stanowiącego źródło nikotyny w mtalowej rurce.

Według opisu patentawjgo St. Zjedn. Am. nr 3356094, Illis i in. zmoOyCfkowoai swój oryginalny pomsł, eliminując wystającą mtalową rurkę. Zastosowano rurkę wykonaną z materiału takiego jak pewne sole nieorganiczne lub maeriał ceramiczny związany epoksydami, który kruszył się podczas ogrzewania. Kruchą rurkę palaoz usuwał podczas usuwania popiołu z końca wyrobu. Chociaż wygląd wyrobu był podobny do konwwncjonalnego papierosa, jednak produkt ten nie znalazł się nigdy w sprzedaży.

W opisie patenoowym St. Zjedn. Am. nr 3738379 Rinnet zaproponował jako namiastkę wypełnienia papierosa zastosowanie włókien, mat lub tkanin z węgla lub grafitu, w połączeniu z czynnikiem utleniającym. zapewniono przez wprowadzenie substancji zapachowej lub rromayzującej do ustnika ewentualnej końoówki z filtrwi.

W opisach patentowych St. Zjedn. Am. nr nr 3943941 i 4044777 /Boyd i in./ i brytyjskm nr 1 431 945 zaproponowano zastosowanie palwwa z włókien węglowych, zmieszany^ lub nasyconych lotrymi ciałami stałymi lub cieczami, które były zdolne do destylaoji lub sublimoloonir do strumienia dymu; uzyskiwano w ten sposób dym do wdychania przy paleniu się paliwa.

Jako substancje zaproponowane do wytwarzania dymu m>żna oymienić takie jak alkohole wieltwodorotlβnowr, np. glikol propylenowy, gliceryna, glikol 1,3-butyrctowy oraz estry gliceryny, np, traacetyna. Pomimo usiłowań Boyda i in., aby lotne maeriały destylowały w stanie chemicznie nie zm-enionym, uważa się, że mieszanina tych substancji z polimeru prowadzi do znacznego rozkładu termicznego substancji lotnych i do gorzkiego posmaku. Podobne wyroby opisano w opisach patentowych St. Zjedn. Am. nr 4286604 /Ehretsmann i in./ i nr 4326544 /Bardwick i in./.

Bolt i in. zaproponowan w opisie patentowym St. Zjedn. Am. nr 4340072 wyrób do palenia z wałkiem z paiwwa z cjctΓaCcym kanałem powietrznym i z komorą ustnikową, zawierającą środek wytwarzający aerozol.. Jako wałek z paliwa korzy istnie stosowano wytłoczony lub prasowany wałek z rekonstytuowanego tytoniu i/lub namiistki tytoniu, chociaż również uwzględniono zastosowanie tytoniu, mieszaniny camiastki tytoniu i węgla lub mieszaniny kαrbtksyMeylocθlultzy sodowej /SCMC/ i węgla. Jako substancję wytwarzająoą aerozol zaproponowano maaeriał stanowiący źródło nikotyny lub granulki lub mikrokapsułki substancji

154 008 aromtyBującej w triacetynia lub benzoesan benzylu. Przy paleniu powietrze wchodziło do kanału powietrznego, gdzie mieszało aię a gazami ze spalania palącego się wałka. Uniżano, że przepływ tych gorącyoh gazów rozrywał granulki lub mikrokapsułki, uwalniając lotny ma^riał, Uwwżano też, że maatriał ten tworzy aerosol 1/lub był przenoszony do aerozolu stanowiącego główny strumień. Uważa się, że wyrób Bolta 1 ln. nie będzie do zaakceptowania, gdyż częśolowo z powodu długiego wałka paiwwowego będzie wtwwrzał niewstarou)jącą ilość aerozolu z substancji wytwirzającej aerozol, zwłaszcza we wcBθrnyoh pociągnięciach. Zastosowanie m.krokapaułek lub granulek jeszcze bardziej będzie upośledzało dostarczanie aerozolu, ze względu na ciepło potrzebne do rozerwania maerleła ścianek. Ponadto, całkowite dostarczanie aerozolu będzie przypuszczalnie zależało od zastosowania m^rinów tytoniowych lub namiastek tytonitwych, które będą też wywarzać znaczną ilość produktów pirolizy z palącego się końca, które są niepożądane w tego typu wyrobach do palenia.

Moozs w opisie prteniiwyi St. Zjedn. Am. nr 3516417 zaproponował wyrób do palenia z panNem tyton^w^, który był identyczny jak wyrób Bolta i in., z wyjątkiem tego, że Mozes zastosował wkład z tytoniu o podw^nej gęstosoi zamiast substancji aromatyzowanej granulcwanej lub w mikrokapsułkach. Wyrób ten posiada wiele tych samych wad, co wyroby zaproponowane przez Bolta i in.

Wnaa^Eek dotyczy wyrobu do palenia iytwirzającegi znaczne ilości aerozolu, zarówno początkowo jak i w całym okresie użytkowania, wyrobu bez znaczącego termicznego rozkładu aerozolu i bez obecności produktów pirolizy lub niecałkowitego spalania, oraz korzystnie bez wytK^zenia znacznej ilości dymu w^ oby^w^cego się z palącego końca papierosa.

Wyrób według wynalazku może dawać palaczowi wrażenie i przyjemność palenia papierosa bez spalania tytoniu.

Pierwszy wariant wyrobu do palenia według wynalazku jest to wyrób typu papierosa, zawierający element paiwwowy z maeriału węglowego przy palącym się końcu wyrobu i fizycznie oddzielony element generujący aerozol, obejmujący podłoże z naniesioną substancją wytw8rzającą aerozol, um.eszczony wzdłuż za elementem paliwowym, który to wyrób zawiera element przewodzący ciepło, łączący element pal-^^t^wy i element generujący aerozol i przenoszący ciepło od elementu prliwowcgi do elementu generującego aerozol zasadniczo w ciągu czasu palenia się elementu prliwowego.

Drugi wariant wyrobu do palenia według wynalazku j6st to wyrób typu papierosa, zawierający element prliwowy z ma^Hału węglowego umieszczony przy palącym się końcu wyrobu i fizycznie oddzielony element generujący aerozol, obejm^ący podłoże z naniesioną substancją iytwirzającą aerozol, umieszczony wzdłuż za elementem prliwowym, przy czym wymeaiiay element generujący aerozol i element paiwwowy usytuowane są we wzajemnej zależności wym-any ciepła, który to wyrób zawiera element pa^^^c^wy o długości 3-30 mm przed paleniem, zaś element generujący aerozol jest umieszczony bezpośrednio przy niepalącym się końcu elementu paliwiiegi.

Koozyści z wyrobu według wynalazku osiąga się przez to, że wyyorzyetuje się element prliwoit z marerirłu węglowego i fizycznie oddzielone środki wytwarzające aerozol, które to elementy pozostają we wzajemnej zależności wymiany ciepła. Element paiwwowy, po zapaleniu, wytwarza ciepło, które wykoiEystuje się do przeprowadzenia w stan pary substancji wytwirzającej aerozol, znajdującej się w środkach wytwirzających aerozol. Powyższe lotne substancje są następnie wyciągane w stronę ust palaczs, zwłaszcza podczas zaciągania się, tak jak dym w konwencjonalnym papierosie.

Element prliwoit ma długość korzystnie poniżej około 30 mm, zwłaszcza poniżej 15 mm ^orEiz ^gę^sto^ść co najmniej ^0,5 g/cm\ Kofzystnie jest on zsopatΓBia^y w jeden lubi więcej podłużnych kanałów.

Środki iytwirzające aerozol korzystnie zawierają termicznie stabilne podłoże, zawierające jedną lub więcej substancji tworzących aerozol.

W przypadku stosowania elementu przewodzącego ciepło, korzystnie jest on w postaci folii mea^ej. Elemnt taki skutecznie przewodzi ciepło z pala,cego się elementu paliwo4

154 ΟΟΘ wego do środków wytwarzających aerozol.. Elemsnt przewodzący ciepło korzystnie styka się z elementem paliwowym i środkami wytwarzającymi aerozol wokół co najmniej części ich obwodowej powierzchni. Ponadto co najmniej część elementu paiwwowego posiada na obwodzie element izolacyjny taki jak płaszcz z włókien izolacyjnych. Płaszcz ten korzystnie jest sprężysty, o grubości co najmilej 0,5 mm, co zmnnejsza radialne straty ciepła 1 zatrzymuje i kieruje ciepło od elementu paiwwowego w kie winku środków wytwarzających aerozol.. Element izolujący korzystnie owija co najmniej część elementu paiwwowego i korzystnie co najmniej część środków wytwwrzających aerozol..

Ponieważ element paiwwowy jest stosunkowo krótki, gorący spalający się stożek ogniowy jest zawsze blisko środków wyiskrząjąoych aerozol, co rataynmaizuje przenoszenie ciepła i Mksyra:larizuje wytwarzanie aerozolu, zwłaszcza w postaci, która przewiduje element przewodzący ciepło. Korzystne zastosowanie stosunkowo krótkiego, o miłej masie podłoża lub nośnika jako środka generująoego aerozol, usytuowanego blisko przy krótkim elemencie paiwwowym, również zwiększa wytwarzanie aerozolu wskutek zmntejszenia efektu pochłaniania ciepła przez podłoże. Ponieważ substancja tworząca aerozol jest fizycznie oddzielona od elementu prliwowθgo, jest wystawiona na zasadniczo niższe temperatury niż występujące w spalajccjm się stożku ogniowym, tym samym zmniej8zrjąc możliwość termicznego rozkładu środka wytwarza jącego aerozol.. Ponadto stosowanie węglowego elementu paiwwowego, który jest zasadniczo wolny od lotnyoh substancji organicznych, eliminuje obecność produktów pirolizy lub niecałkowitego spalania i eliminuje wytwarzanie znacznej ilości dymu wydobywającego się z palącego końca papierosa.

Wyrób do palenia według wynalazku zwykle jest zaopatrzony w ustnik zawierający środki takie jak podłużny kanał dla dostarczenia palaczowi lotnych substancji wytwarzanych przez środki generujące aerozol.. Wyrób ten ma korzystnie takie same wymiary ogólne jak konwencjonalny papieros i w rezultacie ustnik i środki dostarczające aerozol zwykle stanowią ponad połowę długości wyrobu. Alternatywnie, element paiwwowy i środki generujące aerozol można wytwarzać bez wbudowanego ustnika lub środków dostarczających aerozol do stosowania z oddzielnym ustnikiem, jednoraowwym lub do wielokrotnego użycia.

Wyrób do palenia według wynalazku również może zawierać ładunek lub wkład tytonoowy, który ma na celu wprowadzenie aromatu tytoniowego do aerozolu. Korzystnie tytoń umieszcza się na końcu od strony ust środków generujących aerozol albo miesza się go z nośnikiem do substancji tworzącej aerozol. Do wyrobu można też wprowadzać środki aromatyzujące w celu aromatyzowania aerozolu dostarczanego palaczowi.

Korzystne postao! wyrobu według wynalazku mogą dostarczać co najmniej 0,6 mg aerozolu, mierzonego jako wilgotna całkowita substancja dribnooEąstecEkoir /zwana dalej WTMP/ w pierwszych trzech pociągnięciach, podczas palenia w warunkach palenie FTC. Waaunki palenia FTC obejmują dwie sekundy pociągania /35 mi objętości całkow^ej/ oddzielone przez 58 sekund tlenia się papierosa. Bairlziej korzystna postać wynalazku dostarcza 1,5 mg lub więcej aerozolu w pierwszych trzech pociągnięciach, a najkorzystniejsza postać 3 mg lub więcej aerozolu w pierwszych trzech pociągnięciach, w warunkach palenia PTC. Ponadto, korzystne warianty wynalazku dostarczają co najmniej około 0,8 mg aerozolu zmierzonego jako wilgotna, całkowita substancja dribaiOząstecEkowr na pociągnięcie, przez co najmniej około 6 pociągnięć, korzystnie co najmniej około 10 pociągnięć w warunkach palenia FTC.

Wyrób do palenia według wyMlazku również jest zdolny do dostarczania aerozolu, który jest chemicznie prosty i zawiera zasadniczo tlenki węgla, powietrze, wodę i aerozol, który przenosi żądane środki aromatyzujące lub inne żądane lotne substancje i śladowe ilości innych substancji. Aerozol korzystnie nie wykazuje znaczącej aktywności mutagennej według testu Aimes. Ponadto wyrób do palenia może być wykonany jako zasadniczo tezpopiołowy, tak że palacz nie miisi usuwać popiołu podczas palenia.

Stosowane w opisie określenie aerozol obejmuje pary, gazy, cząstki i podobne zarówno widzialne jak i niewidzialne, a zwaszcza te składniki, które są odczuwane przez palacza jako dymo-podobne, wytwarzane przez działanie ciepła ze spalającego się elementu paliwowego na substancje zawarte w środkach generujących aerozol lub gdzie indziej w wyrobie.

154 008

Jak podano określenie aerozol obejmuje również lotne środki aromatyzujące i/lub farmakologicznie lub fizjologicznie aktywne środki, niezależnie od tego czy produkują widoczny aerozol.

Określenie zależność zapewniająca wjynianę ciepła przez przewodnictwo oznacza fizyczne rozmieszczenie środków generujących aerozol 1 elementu paliwowego, za pomocą którego ciepło jest przenoszone przez przewodzenie ze spalającego się elementu palwwowego do środków generujących aerozol zasadniczo w ciągu okresu spalania się elementu paiwwowego. Zależność zapewwtającą wyirianę ciepła przez przewodnictwo można osiągnąć przez umieszczenie środków generujących aerozol w kontakcie z elementem palwwowym 1 bezpośrednio przy części spalającej się elementu pal.w^c^wego i/lub przeE zastosowanie elementu przewodzącego do przenoszenia ciepła ze spalającego się elementu dc środków generujących aerozol. Można stosować obie mtody zapewnnające przenoszenie ciepła przez przewodnictwo.

Okkeslenie węglowy oznacza maeriał zawierający głównie węgli!.

Określenie środki izolujące odnosi się do wszystkich mteriałów, które działają przede wszystkim jako izolatory. Korzystnie maeriały te nie palą się podczas użytkowania, lecz mogą zawierać słabo palące się węgle i Maeriały podobnej, jak również materiały, które stapiają się podczas stosowania, takie jak niskotemperaturowe gatunki włókien szklanych, izolatory mją przewodnictwo temiczne w g-cal/sek /cm/ /°C/cm/ mniejsze niż około 0,05, korzystnie mniejsze niż około 0,02, a zwłaszcza mniejsze niż około 0,005, patrz Hackh's Clhnm.cal Dictionary, 34 /wyd. IV, 1969/ i Lange'a Handbook of Chemmstry, 10, 272-274 /wyd. XI, 1973/.

Wyrób do palenia według wynalazku jest bardziej szczegółowo opisany na rysunku, na któiym: fig. 1-9 przedstawia ją podłużne widoki różnych wariantów wynalazku, fig. 1A przedstawia przekrój poprzeczny wariantu wynalazku przedstawionego na fig. 1 wzdłuż zaznaczonej linii 1A-1A; fig. 2A przedstawia widok podłużny modyfikowanego, stożkowego elementu paiwwowego wariantu przedstawionego na fig. 2; fig. 3A przedstawia przekrój poprzeczny wariantu pokazanego na fig. 3 wzdłuż zaznaczonej linii 3A-3A; i fig. 10 przedstawia średni Mrtośoi szczytowej temjpratury wyrobu do palenia z przykładu

V podczas stosowania.

Postać wynalazku przedstawiona na fig. 1, która korzystnie m średnicę ^ϋη^οηΒΐnego papierosa, składa się z krótkiego, palnego węglowego elementu paiwwowego 10, stykającego się ze środkami generującymi aerozol 12 i rurki papierowej wyłożonej folią 14, która tworzy ustnik 15 wyrobu do palenia. W tej postaci element paiwwowy 10 stanowi dmuchawkę z węgla drzewnego, to jest zwęglonego drewna i jest zaopatrzony w pięć rozciągających się wzdłuż kanałów 16 /patrz fig. 1A/. Elemnt palwwowy 10, którego długość wynosi około 20 mm może być ewentualnie owinięty bibułką papierosową w celu polepszenia palenia się paliwa węglowego. Bibułka może być traktwana znanymi dodatkami do palenia.

Środki generujące aerozol 12 zawiirają wiele kulek szklanych 20 powlekanych substancją lub substancjami tworzącymi aerozol, takimi jak gliceryna. Kilki szklane są utrzymywane w miejscu przez porowaty krążek 22, który może być wykonany z octanu celulozy. Krążek może być wyposażony w szereg rowków 24 na obwoodie, tworzących kanały między krążkiem i rurką wyłożoną folią 14.

Rurka papierowa wyłożona folią 14, która tworzy ustnik wyrobu, otacza środki generujące aerozol 12 i tylny, nie palący się koniec elementu pal-wsc^wego 10. Rurka również tworzy kanał 26 do przenoszenia aerozolu między środkami generującymi aerozol 12 i ustni kłem 15 wyrobu.

Obecność rurki wyłażonej folią 14, która łączy nie palący się koniec elementu paliwowego 10 z generatorem aerozolu 12 zwiększa również przenoszenie ciepła do generatora aerozolu. Folia także pomaga w gaszeniu stożka ognia. Gdy pozostaje tylko mła ilość niespalonego paliwa, strata ciepła przez folię działa jak pochłaniacz ciepła, który pomaga w gaszeniu stożka ognia.

154 008

Folia stosowana w tym wyrobie jest zwykle folią aluminiową o grubości 0,0089 mm, jednakże grubość i/lub rodzaj stosowanego mtalu można zmieniać, aby osiągnąć żądany stopień przenoszenia ciepła. Można także stosować inne elementy przewodzące ciepło, takie jak Grafoil pochodzący z firmy Union Carbide.

Wyrób do palenia przedstawiony na fig. 1 obejmuje również ewentualnie masę lub wkład tytoniowy 28, nadające aromat aerozolowi. Ładunek tytoniu 28 może być umesEczony w krążku 22 lub może być umieszczony między kulkami szklanymi 20 i krążkiem 22. Również może być umieszczony w kanale 26 w odstępie od generatora aerozolu 12.

W postaoi przedstawionej na fig. 2 krótki element paliwowy 10 jest prasowanym wałkiem lub wkładem węglowym o długości około 20 mm, zaopatrzotyro w kanał osiowy 16. Alternatywnie, element paiwwowy może być utworzony ze zwęglonych włókien i korzystnie również jeat zaopatrzony w osiowy kanał odpowwadający kanałowi 16. W tej postaci środki generujące aerozol 12 zawierają teiroicznie trwałe, przewodzące podłoże węglowe 30, takie jak wkład z porowatego węgla, nasycony substancją lub substancjami tworzącymi aeroEol Podłoże ewentualnie jest wyposażone w osiowy kanał 32, przedstawiony na fig. 2. Ta postać również zawiera masę tytoniową 28, która jest korzystnie umieszczona przy końcu podłoża 30 od strony ust. Wyrób ten może również zawierać filtr 34 z octanu celulozy o dużej porowaaości, ewentualnie zaopatrzony w rowki 36 na obwoodie, tworzące kanały dla substancji tworzącej aerozol między filcem 34 i rurką wyłożoną folią 14, Ewitiuuanit, jak pokazano na fig. 2A, zapalający się koniec 11 elementu paiwwowego może być stożkowy w celu poprawienia zdolności rozpalania się.

Postać przedstawiona na fig. 3 zawiera krótki palny węglowy element paiwwowy 10, połączony ze środkami generującymi aerozol 12 za pomocą wałka 99 przewodzącego ciepło i za pomocą rurki papierowej wyłożonej folią 14, która również prowadzi do ustnika 15 wyrobu. W tej postaci element palwwowy 10 może stanowić dmuchawkę z węgla drzewnego albo prasowany lub wytłaczany wałek lub wkład węglowy lub inne węglowe źródło paliwa.

Środki generujące aerozol 12 zawierają termicznie tiwałe podłoże węglowe 30, takie jak wkład z porowatego węgla, nasycone substancją lub substancjami tworzącymi aerozol.

Ta postać zawiera pustą przestrzeń 97 między elementem paiwwowym 10 i podłożem 30.

Część rurki wyłożonej folią 14 wokół tej pustej przestrzeni zawiera wiele kanałów 100 na obw^zie,umożliwiających wejście dostatecznej ilośoi powietrza do pustej przestrzeni w celu uzyskania odpowiedniego spadku ciśnienia.

Środki przewodzące ciepło, przedstawione na fig. 3 i 3A, obejmują wałek przewodzący 99 i rurkę wyłożoną folią 14. Wałek 99, korzystnie utworzony z aluminium, ma co najmniej jeden, korzystnie 2-5 rowków na obwodzie 96, Ίme01iwiających przejście p^^ó^lirza przez podłoże. Wyrób przedstawiony na fig. 3 ma tę zaletę, że powietrze wprowadzone do pustej przestrzeni 97 zawiera mniej produktów utleniania węgla, ponieważ nie są one wyciągane przez spalające się paliwo.

Postać przedstawiona na fig. 4 zawiera element paliwoiy 10 z włókien węglowych, takich jak zwęglona bawełna lub jedwab. Element paiwwowy wyposażony jest w pojedynczy kanał osiowy 16. Podłoże 38 generatora aerozolu stanowi granulowany, termicznie stabilny węgiel. Misa tytonoowa 28 jest umieszczona bezpośrednio za podłożem. Wyrób jest wyposażony w rurkę 40 z octanu celulozy zamiast poprzednio stosowanej rurki wyłożonej folią. Rurka 40 obejmuje pierścienoową sekcję 42 z octanu celulozy rozciągającą się wokół rurki 44 z dowolnego tworzywa, na przykład z polipropylenu. Przy końcu 15 od strony ust tego elementu znajduje się wkład filtuujący 45 o niskiej sprawności z octanu celulozy. 'Wrób na całej jego długości jest owinięty bibułką papierosową 46. Ra ustniku może być nałożony korek lub powłoka z białej farby drukarskiej symulująca końcówkę. Na iewiitrznej części bibułki, przy końcu wyrobu od strony elementu paliwiieii, umieszczony jest pasek folii 50, który korzystnie rozciąga się od tylnej części elementu paliwowego do końca ładunku tytoniu 28. Może on stanowić integralną część papieru lub może stanowić oddzielny kawałek nakładany przed owijaniem bibułką.

154 008

Postać pokazana na fig. 5 jest podobna do postaci przedstawionej na fig. 4. V tej postaci środki generujące aerozol 12 są utworzone przez makrokapsułkę 52 wypełnioną granuoowanym podłożem lub, jak pokazano na rysunku, mieszaniną granulowanego podłoża 54 i tytoniu 56. Makrokapsuia 52 jest sfałdowana na końcach 58, 60 w celu zanckięcia materiału i uniemożliwienia migyacji substancji tworzącej aerozol. Sfałdowany koniec 58 przy końcu od strony paliwa korzystnie styka się z tylnjm końcem elementu paliwowego, tak, aby zapewnić przenoszenie ciepła przez przewodnictwo. Wina przestrzeń 62 utworzona przy końou 58 również pomaga hamować migraoję substancji tworzącej aerozol do paliwa. Znajdują się tu podłużne kanały 59 i 61, plzwalająoe na przepływ powietrza i substancji tworzącej aerozol. Hakrotapauła 52 i element paiwwowy 10 mogą być połączone w całość za pomocą klilnnnijorilnθj bibułki papierosowej 47, co przedstawiono na rysunku, za pomocą papieru ceramicznego lub za pomocą paska folii'. Jeżeli stosuje się bibułkę papierosową, pasek 64 w pobliżu tylnego końca palwwa powinien być drukowany lub trakowwany krjemiaram sodu lub innymi znanymi substancjami, które powd^ją, że papier gaśnie.

Wyrób w całej swej długości jest ^^wi^i.ęty klnwinijonalią bibułką papierosową 46.

Figura 6 przedstawia postać wynalazku zawierającą wkład 10 z prasowanego paliwa węglo wego. W tej postaci element paiwwowy ma stożkowy koniec zapalający 11 dla łatwiejszego rozpalania i stożkowy koniec tylny 9 dla łatwego dopasowania do rnijki w postaci rurki z folii 66. Do tylnego końca elementu palńwowego przylega aluminiowy krążek 68 z centrannym otworem 70. Drugi, ewentualny krążek aluminiowy 72 z otworem 74 jest uIm.β8Zczlny przy końcu od strony ust generatora aerozolu 12. Pomiędzy nimi jest strefa 76 z podłoża w postni drobnych cząstek i strefa 78 z tytoniu. Owwjak z folii 66, w której umieszczony jest element palwwowy, rozciąga się do tyłu poza drugi krążek aluminiowy 72. Ta postać zawiera również wydrążony wałek 42 z octanu celulozy z wewintrzią rurką polipropylenową 44 i wkład filtmyjty 45 z ootanu celulozy. Wyrób w całej długości jest owinięty bibułką papierosową 46.

Postać pokazana na fig. 7 ilustruje stosowanie podłoża 80 osadzonego w dużym wgłębieniu 82 w elemencie prliwoinm 10. W tej postaci element paiwwowy korzystnie stanowi wałek z wtłaczanego węgla, a podłoże 80 zwykle stanowi stosunkowo sztywny, porowaty raatriał. Wyrób w całej długości jest owinięty konwnnnjonBlną bibułką papierosową 46. Ta postać zawiera pasek folii 84, który łączy element paiwwowy 10 z rurką 40 z octanu celulozy i pomaga w gaszeniu paliwa. Postać pokazana na fig. 6 i 9 zawiera niepalny płaszcz izolacyjny 86 wokół elementu palcowego 10, w celu izolacji i skupienie ciepła w elemencie palcowym. W postaciach tych palący się stożek ogniowy ma obniżony potencjał spalania.

W postaci pokazanej na fig. 8 zarówno element palcowy 10 jak i podłoże 30 umieszczone są pierśceenliwego płaszcza lub rurki 86 z włókien izolacyjnych takich jak włókna ceramiczne, np. włókna szklane. Zamiast włókien ceramicznych można stosować niepalne włókna węglowe lub grafitowe. Element paMwowy 10 korzystnie stanowi wkład z wytłaczanego węgla, zaopatrzony w kanał 16. W tej postaci palący się koniec 11 rozciąg^ się nieznacznie poza koniec płaszcza 86 dla ułatwienia rozpalania. Podłoże 30 stanowi stały, porowaty mtoriał węglowy, chociaż można stosować inne rodzaje podłoża. Podłoże i tylna część elementu paj^wi^c^wego są otoczone przez kawałek folii aluminiowej 87.

Jak przedstawiono na rysunku, element złożony z paliwa/podłoża osłoniętych płaszczem, połączony jest z ustnikeem w postaci podłużnej rurki 40 z octanu celulozy, w owljce z konw^nja^anej bibułki papierosowej 46. Płaszcz 86 rozciąga się do końca od strony ust podłoża 30, ale może również zastąpić wałek 42 z octanu celulozy.

W postaci pokazanej na fig. 9 aluminiową mkrokapsułę 52 typu przedstawionego ne fig. 5 stosuje się do zamknęcia granulowanego podłoża 54 i tytoniu 56. Makrokapsuła jest korzystnie umieszczona całkowicie wewnntrz płaszcza izolacyjnego 86. Ponadto palący się koniec 11 elementu paliwonego 10 nie ^^yteje poza przedni koniec płaszcza 86. Korzystnie i tylna część elementu palcowego są otoczone kawałkiem folii aluminiowej w sposób podobny do przedstawionego na fig. 8.

154 008

Alternatywnie, folia aluminiowa 52, które otacza podłoże, może być afałdowana tylko przy końcu od strony ust. W takiej postaci tylny koniec elementu paliwowego może być wprowadzony do jednego końca folii, a rurka polipropyeenowa może być dopasowana lub umieszczona w miejscu styku z końcem folii od strony ust. Cały zestaw jest owinięty włóknem szklanym do uzyskania średimicy konwincjonalnegn papierosa.

Przy rozpalaniu wyżej wymiinionych postaci element paiwwowy pali się wytwarzając ciepło, które służy do przeprowadzenia w stan pary substancji tworzącyoh aerozol, obecnych w środkach generujących aerozol. Te lotne materiały przepływają następnie w kierunku ustnika, zwłaszcza podczas zaciągania się i do ust palacza, podobnie jak dym z konwincjonalnegn papierosa. Ponieważ element paiwwowy jest stosunkowo krótki, spalający się stożek ognia znajduje się zawsze blisko środków generujących aerozol, co powoduje mksymlne przenoszenie ciepła do środków generujących aerozol i wynika jące stąd maksymie wytwarzanie aerozolu, zwłaszcza gdy stosuje się element przewodzący ciepło. Ponadto, korzystnie stosowany element izolujący ma tendencje do ograniczania, kierunkowania i skupienia ciepła w kierunku centralnego rdzenia wyrobu, zwiększająo tym samym ciepło przenoszone do substancji tworzącej aerozol.

Ponieważ substancja tworząca aerozol jest fizycznie oddzielona od elementu palcowego, jest wystawiona na działanie zasadniczo niższych temperatur niż występujące w spalającym się stożku ogniowym. Minimalizuje to możliwość termicznego rozkładu substanoji tworzących aerozol. Powoduje to również wytwarzanie aerozolu podczas zaciągania się, natomiast podczas tlenia się aerozol nie wytwarza się wcale lub w małej ilości. Ponadto stosowanie węglowego elementu paliwowego i fizycznie oddzielonych środków generujących aerozol eliminuje obecność produktów pirolizy i niecałkowitego spalania i eliminuje powstawanie znacznych ilości dymu, wydobywającego się z palącego końca papierosa.

Ze względu na mały rozmiar i charakterystykę spalania węglowego elementu paliwowego stosowanego w wyrobie według wynalazku, element paliwowy zwykle zaczyna się apalać na całej swej długości podczas paru pociągnięć. Tak więc część elementu pal-w^owego przylegająca do środków generujących aerozol staje się szybko gorąca, co znacznie zwiększa przenoszenie ciepła do środktw generujących aerozol, zwłaszcza podczas początkowych i środkowych pociągnięć. Ponieważ element paiwwowy jest krótki, nie zawiera długiego odcinka nie palącego się paliwa, który mógłby odprowadzać ciepło, co występowało w znanych wyrobach z termicznym wytwarzaniem aerozolu. Przenoszenie ciepła i dostarczanie aerozolu jest też wspomagane przez stosowanie kanałów w paliwie, które wyciągają gorące powietrze do generatora aerozolu, zwłaszcza podczas zaciągania się.

Y/ korzystnych postaciach wyna lazku krótki węglowy element pa^Nowy, element przewodzący ciepło, środki izolacyjne 1 kanały w paliów ie ispełdziεlεją z generatorem aerozolu tworząc układ zdolny do wytwarzania znacznych ilości aerozolu, zasadniczo przy każdym pociągnięciu. Ścisłe zbliżenie stożka ogniowego do generatora aerozolu, osiągane po kilku pociągnięciach, razem ze środkami izolacyjnymi, deje w wyniku przewodzenie dużych ilości ciepła zarówno podczas zaciągania się jak i podczas stosunkowo długich okresów tlenia się między pociągnięciami.

Uważa się, choć nie jest to ustalone z esi^,nancią, że środek generujący aerozol utrzymuje się w stosunkowo wysokiej temperaturze między pociągnięciami oraz że dodatkowe ilości ciepła, dostarczane podczas pociągnięć, znacznie zwiększone przez kanał lub kanały w elemencie paliwiwym, są przede wszystkim wykorzystywane do przeprowadzenia w stan pary substancji tworzących aerozol. Zwięktznas przenoszenie ciepła sprawia, że energia uzyskiwana z paliwa jest skuteczniej iykorzz/5tlal, ilość potrzebnego paliwa się zinaejsza, i aerozol dostarczany jest palaczowi wczzsniej. Por^^d^o. iykonzystlais w wyrobie według wynalazku przenoszenia ciepła przez erzsindaictin obniża, jak się uważa, temperaturę spalania paliwa węglowego, co powoduje obniżenie stosunku CO/COg w produktach spalania paliwa· Patrz na przykład G. Hagg, Gennral morganic Chm^^tury, str. 592 /John Wiley and Sons, 1969/.

Ponadto, przez ndpowiedni dobór elementu ell·irisgn, płaszcza izolacyjnego, ow^ki z bibułki i środków przewodzących ciepło, możliwe jest regulowanie własności telllnil

154 ΟΟ8 źródła paliwa. Umożliwia to regulację przenoszenia ciepła do generatora aerozolu, co z Kolei zmienia liczbę pociągnięć i/lub ilość aerozolu dostarczanego do użytkownika.

Palne elementy paliwowe, które oogą być stosowane praktycznie w wyrobie według wynalazku, mją długość moćejazą niz około 30 om, Korzystnie około 20 oo lub mniejszą, a zwłaszcza około 15 mm lub mnćejszą. Średnica elementu paiwwowego wynosi korzystnie około 3-8 mm, zwłaszcza około 4-5 mn. Gęstość elementu palwwowego wynosi około 0,5-1,5 o o o g/cm-\ korzystnie powyżej 0,7 g/cm^J, zwłaszcza powyiżj 0,8 g/om . Korzystnie element paMwowy jest zaopatrzony w jeden lub więcej rozciągających się wzdłuż kanałów takich jak kanały 11 na fig. 1-5. Kenały stanowią pory i zwiększają przenoszenie ciepła do podłoża przez wzrost ilości gorących gazów, które docierają do podłoża.

Eiemnty palwwowe stosowane w wyrobie według wynalazku głównie są utworzone z materiału węglowego. Węglowe elementy paiwwowe mją długość korzystnie około 5-15 nm, a zwłaszcza około 8-12 mm. Węglowe elementy paiwwowe o takiej charakterystyce wystarczają do dostarczania paiwwa na co najmniej około 7-10 pociągnięć, co etanowi, zwykłą liczbę pociągnięć uzyskanych przez palenie KonTiwncjonalnego papierosa w warunkach ETC.

Korzystnie zawartość węgla w takim elemencie paliwiw^o wynosi co najmniej 60-705 wagowch- zwłaszcza co najmniej 80% wagowych lub więcej. Doskonałe wyniki uzyskano stosu jąc elementy palwwowe o zawartości węgla powyżej 85% wagowych. Paliwa o wysokiej zawartości węgła są korzystne, ponieważ wytwwrzają minimalną ilość produktów pirolizy i nie całkowitego spalania, niewiele lub wcale widocznego dymu, wydobyw^ącego się z palącego się końca papierosa i minimlną ilość popiołu oraz mają dużą pojemność cieplną. Jednakże elementy palwwowe o mnćejszej zawartości węgla, na przykład 50—65% wagowych, wchodzą też w zakres wynnlazku, zwłaszcza gdy stosuje się niepalny, obojętny wjyełniacz.

Można też stosować, choć nie są one najkorzystniejsze, inne Maeriały paliwowe, takie jak tytoń, substytuty tytoniu i podobne, z tym, że muszą one wytwarzać i przewodzić dostateczną ilość ciepła do środków generujących aerozol, tak aby można było uzyskać żądany poziom aerozolu z mteriału tworzącego aerozol. Gęstość stosowanego paliwa powinna * 3 3 powyżej około 0,5 g/cm , korzystnie powyżej około 0,7 g/cm, to jest powinna być wyższa niż gęstości zwykle stosowane w kżcwincjonalcych wyrobach do palenia. Przy stosowaniu takich innych materiałów, korzystny jest dodatek węgla w peUwie w ilości co najmniej około 20-40% wagowych, zwłaszcza co najmniej około 50% wagowrch, a szczególnie co najmniej około 65-70% wagowych, przy czym resztę stanowią inne składniki paliwa, jak spoiwa, mooyfikatory palenia, wilgoć itp.

Maeriały węglowe stosowane w paliwie lub jako korzystne palwwo mogą pochodzić z dowolnych, licznych źródeł węgla znanych fachowcom. Korzystnie maaeriał węglowy otrzymuje się przez pirolizę lub zwęglenie maeriałów celulozowych, takich jak drewno, bawełna, jedwab wiskozowy, tytoń, orzechy kokosowe, papier i podobne, chociaż można także stosować maeriały węglowe pochodzące z innych źródeł.

W większości prrnypadlców węglowy element etliwowf powinien moc się zapalać za pomocą konwe^con^nej zapalniczki do papierosów bez stosowania środka utleniającego. Charakterystykę palenia tego typu można zwykle uzyskać z maeriału celulozowego, który poddaje ^się ^pir^olizie w 'temperaturze około 40°°^C-¹⁰0⁰°^C, Mrzystnie olcoło 5OO°C-95O°^C, w atrnsferze obojętnej lub pod próżnią. Czas pirolizy nie jest wielkością krytyczną, chodzi jednak o to, aby temperatura w środku msy poddawanej pirolizie osiągała podany wyżej zakres w cisgu co najmniej kilku rminut. Jednak uważa się, że powolna piroliza przy stosowaniu tłmperaturf stopnoowo wzrastającej w ci£gu kilku godzin, prowadzi do wytworzenia bardziej jednorodnego ma^i^iału o wyżsmej zawartości węgla.

Węglowe elementy palwwowe, które wymgają dodania środka utleniającego, aby można je było zapalać zapalniczką do papierosów, chociaż przeważnie są niepożądane, również wchodzą w zakres wynalazku, jak również maeriały węglowe, które wymgaaą stosowania środki opóźniających żarzenie lub innych środków indukujących spalanie. Takie środki modyfikujące spalenie są powszechnie znane z wielu publikacji i opisów patentowych.

154 008

W praktyce, najkorzystniejsze są węglowe elementy paliwowe zasadniczo wolne od lotnych substancji organicznych. Oznacza to, że elementu paiwwowego nie nasyca się ani nie miesza się ze znacznymi ilościami lotnych materiałów organicznych, takich jak lotne środki aromatyzujące lub tworzące aerozol, które mogłyby się rozłożyć w palącym się paliwie. Jednakże mogą w nim być obecne niewielkie ilości wody, które są zwykle adsorbowane przez paliwo. Podobnie niewielkie ilości substancji tworzących aerozol mogą migrować ze środków generujących aerozol i tym samym mogą być obecne w elemencie paiwwowym.

Węglowy element paiwwowy korzystnie stanowi prasowaną lub wytłaczaną misę węglową wytwarzaną z węgla i spoiwa konwwncconalną techniką formowania ci^i^nieniwego lub wytłaczania. Korzystnie jako węgiel aktywowany dla takich* elementów ptliwoifih stosuje się węgiel PCB-G, a jako węgiel nieak-^iwowany - węgiel PXC, oha produkcji firny Calgon Garbon Corporation, Pittaburgh, PA. Inne korzystne -węgle do formowania ciśnie nowego i/lub wytłaczania otrzymuje się z piroliiowacij bawełny lub piroliiiwanagi papieru.

Spoiwa, które mogą być stosowam do wytwarzania takioti elementów paliwiiyih są dobrze znane. Korzystym spoiwem jest sól sodowa karbik3friiylocβlulozy /SCMC/, która może być stosowana sama, co jest korzystne lub w połączeniu z maeriałami takimi jak chlorek sodu, wam&kklit, bentonit, węglan wapnia itp. Do innych stosowany^ spoiw należą żywice, takie jak żywica guar i inne pochodne celulozowe, takie jak ratyliceluioza i karboksymiylocθlliiza /CMC/. Spoiwa można stosować w szerokim zakresie stężeń. Korzystnie ilość spoiwa ogranicza się tak, aby zminimalizować udział spoiwa w ilości niepożądany^ produktów spalania. Z drugiej strony, trzeba dodać tyle spoiwa, aby element paiwwowy nie rozsypywał się podczas wytwarzania i stosowania. Stosowana ilość będzie więc zależna od kohazyjności węgla w elemencie paiwwowym.

Opisane powyżej elementy paiwwowe mogą być ewentualnie poddane pirolizie po uformowaniu, na przykład do temperatury około 65O°C w ciągu 2 godzin, tak aby spoiwo przekształciło się w węgiel, przez co tworzy się element pαliwoif zawierający 100% węgla.

Elementy paiwwowe stosowane w wyrobie według wynalazku mogą również zawierać jeden lub więcej dodatków poprawiających spalanie, takich jak do 5% wgowych chlorku sodu w celu poprawy charakterystyki tlenia się i jako środek zwwaniający żarzenie. Również można stosować do 5% wagowych, korzystnie 1-2% wagowych węglanu potasu w calu poprawienia zapalania. Można również stosować dodatki do poprawienia własności fizycznych takie jak kaoliny, serpentynity, attapulgity i podobne.

Inny węglowy element eαliwiif stanowi paliwi z włókien węglowych, które można wytwarzać przez zwęglanie prekursora włóknistego, takiego jak bawełna, jedwab wiskozowy, papier, poli-akrylonitryl i podobne. Zwwkle piroliza, w timperaturzi około 65O°C-1OOO°C, korzystnie około 950°C, w ciągu około 30 minut, w atmosferze obojętnej lub pod próżnią jest wystarczająca do otrzymania odpowiednich włókien węglowych o dobrej charakterystyce palenia. Do tych paliw włóknistych można również dodawać dodatki moodfikujące spalanie .

Środki generujące aerozol stosowane praktycznie w wyrobach według wyndazku są fizycznie oddzielone od elementu ealiwowego. Przez f±f esne oddzielenie rozumie się, że podłoże, pojemnik lub komora zawierająca mattriały tworzące aerozol nie są zmieszane ani nie są częścią palącego się elementu ealiwiiegi. Jak wyżej podano, rozmieszczenie takie pomaga zmnCejtzyć lub wyeliminować termiczny rozkład substancji tworzącej aerozol i obec ność dymu wydobywa ącego się z palącego końca papierosa. Nie będąc częścią paliw środek generujący aerozol pozostaje w zależności zαeeinCającej wymianę ciepłe przez przewodnictwo z elementem ealiwoifm, a korzystnie styka się lub jest umieszczony w sąsiedztwie elementu ealiwiiegi. Środki generujące aerozol korzystnie zawierają jeden lub więcej tiIiiizcii trwałych mteriałów, na które naniesiono jedną lub więcej substancji tworzących aerozol. Określenie termicznie trwały mteriał oznacza μΙθγΙβ! wytrzymały na wysokie temperatury, np. 4OO-6OO°C, które występują blisko paliw, to jest nie ulegający rozkładowi ani spalaniu. Uważa się, że stosowanie takiego maaeriału zapewnia powstawanie dymu nie wykazującego aktywności Anmea. Inne środki generujące aerozol, chociaż

154 008 mniej korzystne, takie jak mikrokapauły rozrywające się pod wpływem ciepła lub stałe substancje tworzące aerozol, zdolne do w^wrzenia par tworzących w/sti^irozającą ilość aerozolu, aby dostatecznie przypominał dym tytoniowy, wchodzą także w zakres wsnlazku.

Termicznie trwałe matriały, które mogą być stosowane jako podłoże lub nośnik substancji tworzącej aerozol są dobrze znane. Podłoża powinny być porowate 1 powinny utrzynywać związek tworzący aerozol, gdy nie są w użyciu oraz uwalniać pary, które mogą wytworzyć aerozol przy ogrzewaniu przez element paliwowy.

Jako użyteczne termicznie trwałe maeriały można wymiinić termicznie trwałe adsorbująoe węgle takie jak porowate gatunki węgli, grafit, węgle aktjwowane lub nleaktwłowane Itp. Inne odpowiednie nateriały obejmują nieorganiczne substancje stałe takie jak wyroby ceramiczne, szkło, tlenek glinu, werndkullt, glinki takie jak bentonit itp. Do najczęściej stosowanych maeriałów na podłoże należą zwęglone filce, włókna i mty, węgle aktywowane i węgle porowate, takie jak PC-25 i PC-60 produkcji firmy Union Carbide jak również węgiel SGL produkcji firmy Calgon.

W zależności od rodzaju zastosowanych środków generujących aerozol, ich skład i konfiguracja może być na ogół wybrana z postaci drobnocząsteczkowych, włóknistych porowatych bloczków, stałyoh bloczkow z jednym lub więcej osiowo rozcinającymi się kanałami itp. Podłoża, szczególnie drobnocząsteczkowe, mogą być umieszczane w pojemnikach, korzystnie utworzonych, z rntalowej folii.

W celu uzyskania mksymalnego stopnia przenoszenia ciepła od palącego się elementu paiwwowego do środków generujących aerozol, te ostatnie powinny być umeszczone możżiwie jak najbliżej palącego aię końca paliwa. Przenoszenie się ciepła z elementu paliwowego do środków generujących aerozol podczas zaciągania się wynika też Z kortfigiracji elementu paiwwowego /np. z liczby i konfigiraoji wzdłużnych kanałów/. Dlatego też poszczególne odległości pomiędzy środkami generującymi aerozol i palącym się końcem elemntu paiwwowego mogą być i'óine. Usytuowanie środków generującyoh aerozol względem palącego się końoa elementu pal-w^i^wego może też zależeć od zastosowanego typu maeriału tworzącego aerozol. Jeżeli stosuje się matriał tworzący aerozol o niskiej temperaturze wrzenia, to środki generujące aerozol mogą być usytuowane w większej odległości od palącego się końca elementu prliwowego, ponieważ nie potrzeba tyle kalorii do przeprowadzenia takiego maaeriału tworzącego aerozol w stan pary, co w przypadku maeriału tworzącego aerozol o w^^ol^zLiej temperaturze wrzenia.

Typ zastosowanego podłoża, które jak wyżej wspomniano, może być w postaci maeriału drobnocząsteczkowego, stałego maeriału zaopatrzonego w otwory lub matriału typu papieru, jest również czynnikiem, który m wpływ na ilość ciepła potrzebną do przeprowadzenia w stan pary maeriału tworzącego aerozol, a więc i czynnikiem wpływającym na wiel kość odległości pomiędzy palącym się końcem elementu prliwowego i środkami generującymi aerozol. Trudno jest więc podać dokładną odległość pomiędzy palącym się końcem elementu prliwowego a środkami generującymi aerozol, ponieważ w każdej postaci wykonania zależy ona od szeregu wymrenioiych powyżej czynników.

Można jednak stwierdzić, że odległość pomiędzy palącym się końcem elementu prliwoiego a środkami generującymi aerozol jest zazwyczaj nie większa niż około 60 mm, korzystnie nie większa niż 30 mm, a zwłaszcza nie większa niż 15 nm. Długość generatora aerozolu może się wahać około 2-60 mm, korzystnie około 5-40 nm, a zwłaszcza około 20-35 mm.

Jeżeli nie jest stosowane podłoże drobnocząsteczkowe, może być ono zaopatrzone w jeden lub więcej kanałów w celu zwiększenia powierzchni właściwej podłoża i w celu zwiększenia przepływu powietrza i przenoszenia ciepła.

Substancja lub substancje tworzące aerozol stosowane w wyrobie według wynalazku muszą być zdolne do tworzenia aerozolu w temperaturach występujących w środkach generujących aerozol, gdy są one ogrzewane przez palący się element paiw^owy. Takie substancje korzystnie będą zawierały węgiel, wodór i tlen, lecz mogą zawierać inne matriały. Substancje tworzące aerozol mogą być w postaci stałej, półstałej lub ciekłej. Tempratura wrzenia substancji i/lub mieszaniny substancji może być w zakresie do około 500°C.

154 008

Do substancji mających takie właściwości należą alkohole wielowodorotlenowe, takie jak gliceryna i glikol propylenowy jak również estry alifayyonne kwasów mono-, di- lub wlelokarboksylowych, takie jak steaiynian meylu, ester kwasu dekanodikarboksylowego, ester dimetylowy kwasu tetradekanodikarboksyoowego i inne.

Korzystnie substancje tworzące aerozol będą obejmowały mieszaninę substancji wysokowrzących o niskiej prężności par i substancji niskowrzących o wysokiej prężności par.

Tak więc przy początkowych pociągnięciach substancje niskowrzące będą dostarczały większości początkowego aerozolu, a w miarę wzrostu temperatury w generatorze aerozolu, substancje wysokowrzące będą dostarczały większości aerozolu. Korzystnymi substancjami tworzącymi aerozol są wielowodorotlenowe alkohole lub mieszaniny wielowodorotlenowych alkoholi. Szczególnie korzystne środki tworzące aerozol są wybrane spośród gliceryny, glikolu propylenowego, glikolu trittylenwwego lub ich mieszanin.

Substanoja tworząca aerozol może być dyspergowana na lub w środkach genemjących aerozol w stężeniu dostatecznym do przenikania lub powlekania podłoża, nośnika lub pojemnika. Na przykład, substancja tworząca aerozol może być stosowana w stężonym lub rozcieńczonym roztworze przez zanurzanie, natryskiwanie, naparowywanie próżniowe lub podobne techniki. Stałe składniki tworzące aerozol można mieszać z podłożem i rozprowadzać równomiernie przed formowaniem.

ilość substancji tworzącej aerozol zirienia się zależnie od rodzaju nośnika i rodzaju substancji tworzącej aerozol. Zwykle ilość ciekłej substancji tworzącej aerozol wynosi około 20-120 mg, korzystnie około 35-65 mg, a zwłaszcza około 45-65 mg W miarę możliwości, jak największa ilość substancji tworzącej aerozol, naniesionej na podłoże, powinna docierać do użytkownika w postaci wilgotnej, drorencząstβczkowβj substancji /oznaczonej skrótem WPM/.

K^ystnie powyżej około 2% bardziej korzystnie powyżej około 15% wagowych, zwłaszcza powyżej około 20% ^^go^^oh substanc ji tworzącej aerozol., naniesionej na podłoże, powinno docierać do użytkownika jako WTP/.

Środki generujące aerozol również mogą zawierać jeden lub więcej lotnych środków aromatyzujących takich jak mnnol, wanilina, namiistki kawy, ekstrakty tytoniu, nikotyna, Kofina, alkohole i inne środkiy które nadają aerozolowi aromat, /ogą one zawierać również dowolne inne pożądane lotne substancje stałe lub ciekłe.

Jak wskazano pow^żj, wyrób do palenia według wynalazku może również zawierać ładunek lub wkład tytoniu, nadający aromat tytonńowy aerozolowi. Korzystnie tytoń jest umieszczony w końcu od strony ust środków generujących aerozol lub może być zmieszany z nośnikiem substancji tworzącej aerozol.. Do wyrobu do palenia mogą być również wprowadzane środki aromtyzujące w celu aromatyzowania aerozolu dostarczanego do użytkownika.

Jeżeli stosuje się ładunek tytoniu, gorące pary przesuwają się przez złoże tytoniu w celu wyekstrahowania i przeprowadzenia w stan pary lotnych składników tytoniu, bez potrzeby spalania tytoniu. Tak więc użytkownik wyrobu do palenia otrzymuje aerozol, który zawiera cechy i smak naturalnego tytoniu bez produktów spalania wytwarzanych przez konwencjonalny papieros.

Alternatywnie, te ewentualne środki można umieścić między środkami generującymi aerozol i ustnikiem, np. na oddzielnym podłożu lub w komorze w kanale łączącym środki generujące aerozol z ustnikeem lub w ewentualnym ładunku tytoniu. 7.' razie potrzeby te lotne środki można stosować zamiast części lub całości substancji tworzącej aerozol., tak aby wyrób dostarczał użytkownikowi eiiεirozonowy aromat lub inną substancję.

Wyroby typu opisanego w opisie można stosować lub młynkować do stosowania jako wyroby dostarczające środki lecznicze, w celu podania lotnych farmakologicznie lub fizjologicznie aktywnych substancji, takich jak efedryna, meapropteranol, terbutalina itp.

Element przewodzący ciepło stosowany w wyrobie według wynnlazku zwykle stanowi folia metalowa taka jak folia aluminiowa' o grubości poniżej około 0,01-0,1 mm lub większej.

Grubość i/lub rodzaj mteriału przewodzącego może zmieniać się tak, aby osiągnąć dowolny stopień przenoszenia ciepła. Jak przed stawiono w opisanych postaciach, element przewodzący

154 008 ciepło korzystnie styka się lub pokrywa część elementu paliwowego i środków generujących aerozol i może tworzyć pojemnik, który zamyka substancję tworzącą aerozol. Elementy izolujące, ktćre mogą być stosowane według wynaaazku, zwykle zawora ją nieorganiczne lub organiczne włókna takie jak ze szkła, tlenku glinu, krzemionki, maeriałów szklistych, wełny mineralnej, węggi, nrzemu, boru, polimerów organicznych, celulozy i podobnych lub mieszanin tych TOaeriał<w.

Można też stosować nie włókniste mteriały izolacyjne, takie jak żel krzemionkowy, perlit, szkło i podobne, uformowane w mty, paski lub inne kształtki. korzystne elementy izolujące są sprężynujące w celu naśladowania odczuć konwencjonalnego papierosa. Te mae^cciały działają głównie jak płaszcz izolacyjny, zatrzymując 1 kierując znaczną część ciepła wytworzonego przez palący się element paiwwowy do środków generujących aerozol. Ponieważ płaszcz izolacyjny staje się gorący przylegając do palącego się elementu paliwowego w ograniczonym obszarze, może również przewodzić ciepło w kierunku środków generujących aerozol.

Najczęściej stosuje się jako maaeriały izolacyjne włókna ceramiczne takie jak włókna szklane. Dwa rodzaje szczególnie korzystnych włókien szklanyoh pochodzą.z firmy Mannig Paper Company of Troy w Nowym Jorku i znane są pod nazwami handlowymi toannglas 1000 i toannglas 1200. Zwwkle włókna izolujące są owinięte na co najmniej części elementu paliwowego i innej żądanej części wyrobu do końcowej średnicy około 7-8 mm. Tak więc korzystna grubość warstwy izolującej około 0,5-2,5 mm, korzystnie około 1-2 mm.

Gdy jest to możliwe, korzystne są nteriały z włókien szklanych o niskiej temperaturze mięknienia, na przykład niższej od około 65O°C.

Gdy środki izolujące są włókniste, korzystnie są stosowane środki barierowe w ustniku wyrobu. Jeden z takich środków barierowych stanowi pierścieniwwy element z octanu celulozy o dużej gęstości, który styka się z włóknistymi środkami izolującymi i który jest uszczelniony, korzystnie od strony ust, za pomocą np. kleju, tak aby zablokować przepływ pow^t^a przez włókna.

W większości postaci według wynalazku element złożony z paliwa i środków generujących aerozol jest przyłączony do ustnika takiego jak rurka papierowa wyłożona folią lub rurki z octanu celulozy, tworzywa sztucznego, co pokazano na rysunkach, chociaż ustnik może być dostarczany oddzielnie, na przykład w postaci uchwytu papierosa. Element ten zaopatrzony jest w kanały, które kierują pary substancji tworzącej aerozol do ust użytkownika. Element ten, dzięki swej długości, korzystnie około 50-60 mm lub większej, utrz^uje gorący stożek ogniowy w pewnej odległości od ust i palców użytkownika.

OOpowwednie ustniki powinny być obojętne w stosunku do substancji tworzącej aerozol, powinny mieć wewietrzną warstwę nieprzepuszczającą wody lub cieczy, powinny powodować minimalne straty aerozolu przez kondensację lub filtrację i powinny wytrzymywać temperaturę na piwierzchni styku z innymi elementami wyrobu. Korzystne ustniki obejmują rurki wyłożone folią przedstawione na fig. 1-3 i rurki z octanu celulozy, stosowane w wyrobach przedstawionych na fig. 4-9. Inne odpowiednie nośniki będą oczywiste dla fachowców.

Νοίηϋοί według wynalazku mogą zawierać eweenualną końcówkę w postaci filtru, którą stosuje się w celu nadania wyrobom wyglądu kinwinejinalnrgi papierosa z filtram. Stosuje się tu filtry z octanu celulozy o niskiej gęstości i filtoy wydrążone lub z przegrodami z tworzyw sztucznych takich jak polipropylen. Ponadto wyrób w całej długości lub w dowonej części może być owinięty bibułką papierosową.

Aerozol wytwarzany przez wyrób według wynalazku jest chemicznie prosty i składa się zasadniczo z powietrza, tlenków węgla, aerozolu, który niesie żądane środki aromatyzujące lub inn-e żądane lotne substancje, wody i śladowych ilości innych substancji. Wilgotna całkowita substancja dribnijząstecEkowa /WTPM/ wytwarzana przez korzystne wyroby według wynalazku, nie wykazuje żadnej aktywności mutagennej, co zmierzono za pomocą testu Aimea Oznacza to, że nie mi wyraźnego związku, jeżeli chodzi o odpowiedź na dawkę, między 'WTPM według wy^aBaku, a ilością drobnoustrojów, które uległy rewesji, wśród standardowych drobnoustrojów tesowwych wystawionych na działanie produktów tego rodzaju. Wenug rzeczników testu wyraźna odpowiedź zależna od dawki wskazuje na obecność substancji

154 003 mtagennych w badanych srobach. Patrz Ams i in., Mut. Res., 31:347-364 /1975/; Sagas i in., Hut. Res., 42:335 /1971/.

Dalszą zaletą w^2robu według wynalazku jeat względny brak popiołu stwarzanego podczas użycia w porówdniu z popiołem z konwencConalnego papierosa. Gdy węglowe źródło paliwa pali się, zasadniczo przekształca się w tlenki węgla ze stosunkowo niewielkim wytwarzaniem popiołu i tym samym nie ma potrzeby usuwania popiołu podczas używania wyrobu·

Wyrób do palenia w dług wynalazku będzie dalej zilustrwwany w przykładach wykonania, które pomyją w zrozumieniu istoty wynalazku lecz nie ograniczają wyrnaazku. Wssystkie podane procenty są procentami wagowjn&i, je żel. i nie podano inaczej. Wssysskie temperatury są wyrażone w stopniach Celsjusza i są Skorygowane. We wszystkich przypadkaoh wyroby do palenia mją średnicę około 7-8 mm, to jest średnicę konwencjonalnego papierosa.

Przykład I. Wyrób do palenia wykonano według postaci przedstawionej na fig. 1. Element paiwwowy stanowiła dmuchawka z węgla drzewnego o długości 25 mm z pięcioma kanałami podłużnymi o średnicy 1,02 mm wykonanymi wiertłem nr 60. Węgiel drzewny ważył 0,375 g. Element paiwwowy był owinięty konwencConalcą bibułką papierosową. Podłoże stanowiło 500 mg kulek szklanych o średniej średnicy 1,63 mm, na których powierzchni umieszczono dwie krople, po około 50 mg gliceryny. Po ułożeniu w rurce podłoże Mało długość około 6,5 mm. Rurka wyłożona folią obejmowała 0,0089 oo warstwę folii aluminiowej wewnątrz 0,108 oo warstwy białego spiralnie zwiniętego papieru. Rurka otaczała tylne 5 oo elementu paliwoweio. Krótki kawałek 8 co octanu oelulozy z czterema rowkami wokół obwodu stosowano do utrzymania kulek szklanych przed źródłem paliwa. Dodatkowy kawałek filtra o długości 8 mo z rowkowanego octanu celulozy wprowadzono do końca rurki od strony ust, aby nadać wygląd konwencConalceio papierosa. Cała długość wyrobu wynooiła około 70 mi.

Moodle tego typu dostarozały zneozną ilość aerozolu na pociągnięcie przy zapalaniu, zmnnejszały ilości aerozolu przy 2 i 3 pociągnięciu i dobrze dostarczały aerozol przy pociągnięciach 4-9. Mooele tego typu dawały około 5-7 og wilgotnej całkowitej substancji drobcicząsteczkowθj /WTPM/, gdy paliły się w standardowych warunka^ palenia /oznaczanych dalej skrótem PTC/ to jest przy objętości pociągnięcia 35 ol i czasie trwania pociągnięcia 2 sekundy i 60 sek. częstotliwiści pociągania.

Przykła d II.

A. Cztery wyroby do palenia wykonano z prasowanego węglowego elementu paiwwowego o długości 10 mm i podłoża z kulek szklanych. Elementy paiwwowe uformowano z 90$ PCB-G i 10$ SC/C, przy zastosowaniu szarży około 2273 kg, ze stożkowym palącym się końcem, co pokazano na fig. 2A. W środku każdego elementu ufoolniwaci pojedynczy kanał o średnicy 1,02 mo. Trzy z czterech źródeł paliwa owinięto paskami konweacConalcej bibułki papierosowej o szerokości 8 mo. Elementy paiwwowe były włożone około 2 mo do odcinków po 70 mo rurki wyłożonej folią opisanej w przykładzie I. Kilki szklene powlekane gliceryną w iloś ci wskazanej w tabeli I, włożono do otwartego końca rurki wyłożonej folią i utΓnmrywani przed elementem paliwewym za pomocą 5 oo filtra z pianki polipropylenowej, zaopatrzonego w szereg pidłużnyoh rowków na obwoodie. Do ustnika każdego wyrobu wyłożono kawałek filtra o długości 5 mm z octanu celulozy o młej skuteczności. Te wyroby poddawano mechanicznemu paleniu w warunkach palenia PTC, po czym zbierano WTP/ na szereg podkładek typu CamOridge. Wynnki tych prób przedstawiono w tabeli I.

Tabela I

Kulki szklane	Substancja tworząca	WTP/ og/pociągnięcia
og	aerozol mg	1-3	4-6	7-9	10-12	Razem
A 400,4	40,5	8,1	4,5	0,9	0	13,5
B* 405,6	59,4	10,2	1.9	0,7	0	12,8
3 404,0	69,6	7,6	6,9	0,4	0	14,9
□ 803,8	81,0	5,9	2,5	3,7	0,9	13,0

* Wałek pa^Nowy w tym moodlu nie był owinięty bibułką papierosową.

154 008

B. Trzy wyroby do palenia podobne do opisanych w przykładzie IA wykonano z elementami paliwowymi o długości 20 mm. Elementy paliwowe stanowiły dmuchawki z węgla drzewnego typu opisanego w przyk ładzie I. Wyroby te poddawano mechanicznemu paleniu w warunkach palenia ETC i zebrano WTPM na podkładki Cambridge. Wynnki testów podano w tabeli II.

Tabela II

Kulki szklane mg	Substancja tworząca aerozol mg	WTPM mg/pociągnięcia
1-3	4-6	7-9	10-12	Razem
B 402,4	60,6	0,1	5,4	6,2	0,6	12,3
F* 404,7	63,1	0,5	0,9	2,2	3,1	7,0
G 500,0	50,0	0,3	2,9	3,0	0	6,2

* Wałek paiwwowy w tym moddlu nie był owinięty bibułką papierosową.

Przykład III.

A. Cztery wyroby do palenia sporządzono jak pokazano na fig. 2 z 10 mm elementem palwwowym z prasowanego węgla o stożkwwym końcu palący się jak zilustrwwano na fig. 2A. Blement pal w* owy wykonano z 9056 PCB-G węgla i 10% węgla SCMC, stosując szarżę około 2273 kg. W środku elementu wydrążono kanał o średnicy 1,02 mm. Podłoże do substanoji tworzącej .aerozol cięto i kształtowano za pomooą skrawania z porowatego/węgla PC-25 produk cji firmy Union Carbide Corporation, Danbury, CT. Podłoże w każdym wyrobie miało długość 2,5 mm i średnicę około 8 mm. Naniesiono na nie średnio około 27 mi mieszaniny glikolu propyle nowego - glioeryny w stosunku 1:1. Ustnik w postaci rurki wyłożonej folią takiego samego typu jak opisano w przykładzie I otaczał tylne 2 mm elementu paiwwowego i podłoża. Przy końcu podłoża od strony ust umieszczono wkład z tytoniu Burley około 100 mg Kotki kawałek około 5-9 mm filtra polipropylenowego z przegrodami umieszczono na końcu rurki wyłożonej folią od strony ust. Filtr z octanu celulozy o długości 32 mm z wydrążoną rurką polipropylenową w rdzeniu umieszczono między tytoniem i kawałkiem filtra. Całkowita długość każdego wyrobu wynosiła około 73 mm.

B. Sporządzono sześć dodatkowych wyrobów zasadniczo jak w przykładzie IIIA, lecz długość podłoża zwiększono do 5 mm i przewiercono przez podłoże kanał o średnicy 1,02 mm. Ponadto wyroby te nie miały rurki z polipropnllnu/cctanu celulozy. Na podłoże stosowano około 42 mg mieszaniny glikolu propylenowego i gliceryny. Ponadto zastosowano dwa wkłady z tytoniu Burley o msie około 100-150 mg każdy. Pierwszy umieszczono przy końcu podłoża od strony ust, a drugi przy kawałku filtra.

C. Sporządzono cztery dodatkowe wyroby zasadniczo jak w przykładzie IIA, z tą różnicą, że stosowano 100 mg wkład z tytoniu odymianego zawierający około 60% wagowych jednowodoroortofosforanu dwuamonowego zamiast wkładu z tytoniu Burley.

D. Wyroby do palenia z przykładów IIAA-C testowano stosując standardowy test Arnmsa, patrz Ams i in., Mit. Rs., 31:347-364 /1975/ zmodyfikowany przez Nagas i in., Mut. Res., 42:335 /1977/ i 113:173-215 /1983//. Próbki z przykładu IIIA i IIIC poddawano paleniu na konwencjonalnym urządzeniu do palenia papierosów stosując pociągnięcia 35 ml objętości, czas trwania pociągnięcia 2 sekundy i częstotiwwość pociągnięć 30 sekund dla 10 pociągnięć. Wyroby do pelenia z przykładu IIIB były palone w taki sam sposób, z tą różnicą, że stosowano częstotiwwość pociągnięć 60 sekund. Dla każdej grupy wyrobów stosowano tylko jedną wkładkę flltoscy;ną. Dla powyższych grup wyrobów uzyskano wilgotną całkowitą substancję dtrbnrcząsteczkową /WTFM/ w następujących.ilościach:

Przykład IIA 66,4- mg

Przykład IIIB 50,(5 mg

Przykład IIIC b9,2 mg

154 008

Y/ładkę filtracyjną dla każdego z pow^szych przykładów zawiera jącą zebraną ®TPM wytrząsano przez 30 m.nut w dimetylosulfotlenku /DMSO/ do rozpuszczenia WTPM. Następnie każdą próbkę rozcieńczono do stężenia 1 ag/ml 1 stoscwano jako taką w próbie Urnes. Stosując proces opisany przez Nagasa i in., ftt. Res., 42:335-342 /1977/, WTPM o stężeniu 1 mg/ml zmieszano z układem aktywującym S-9 plus standardowe komórki bakteryjne Iimsa i inkubowano w temperaturze 37°C przez 20 minut. Jako szczep bakteryjny w próbie Amesa stosowano Salmonnlla typhimurium TA 98, patrz Purchase 1 in., Naturę, 264:624-627 /1976/. Następnie do mieszaniny dodano agar i płytki preparowano. Płytki agarowe inkubowano przez 2 dni w temperaturze 37°C i zliczono uzyskane bakterie. Cztery płytki stosowano dla każdego rozcieńczenia i standardowe dewiacje kolonii poritonano z hodowlą kontrolną, gdzie stosowano czysty DMSO. Jak pokazano w Talbsll II WTPM otrzymana z testowanych wyrobów do palenia nie wywołam żadnej aktywności urtagennej. Można było to stwier dzić przez porównanie średniej l±ceby drobnoustrojów ulegających rewersji na płytkę ze średnią liczbą drobnoustroje ulegających rewersji w przypadku próby kontrolnej /0yug WTPM/płytkk/. Dla próbek mutagennych średnia liceba drobnoustrojów ulegających rewersji wzrasta wraz ze zwiększeniem dawki.

Tabela III

Przykład IIII

Dawka yig/WTra /płytka	Średnia liczba drobnoustroje ulegających rewersji/płytka	S.D.
kontrolna 0	49,3	3,4
33	51.3	9,1
66	50,5	7,0
99	50,8	5,2
132	51,5	5,3
165	53,8	10,1
198	48,3	4,6 _I

Przykład IIB

Dawka yig OTUł/płytka	średnia liczba drobnoustroje ulegających rewersji/płytka	S.D.
Kontrolne 0	56	10,5
31,5	40	7,8
63	48,3	6,3
94,5	54,0	8,4
126	39	4,7
157,5	42,5	9,3
189	43	9,1

Przykład IIIC

Dawka ^ΐβ/ΥΤ?Μ//^ί^	Średnia liczba drobnoustrojów ulegających rewersji/płytka	S.D.
Kontrolna 0	48,3	5,7
36	50,3	9,9
72	49,0	3,9
108	55,3	4,5
144	43,0	6,4
180	42,3	8,8
216		. -2i.8

* Standardowa dewiacja

154 008

P r 2 y k ł a d IV. Pięć wyrobów do palenia sporządzono jak pokazano na fig. 2.

Każdy wyrób miał element paliwowy z prasowanego węgla, jak opisano w przykładzie IIIA. Element pelwwowy był wsunięty na głębokość 3 mm do jednego końca rurki o długości 70 mm wyłożonej folią aluminiową typu opisanego w przykładzie I. Podłoże ze zwęglonego filcu o długości 5 mm, odcięte ze zwęglonego filcu z jedwabiu wiskozowego produkcji firny Materials, Inc., połączono na styk ze źródłem paliwa. Na podłoże naniesiono średnio około 97 mg mieszaniny gliceryny i glikolu propylenowego w stosunku 1:1, około 3 mg nikotyny i około 0,1 mg mieszaniny środkcw aromtyzujących. Wałek z mieszanki tytoniu o długości 5 mm dołączono na styk do końca podłoża od strony ust. Na końcu rurki wyłożonej folią od strony ust umieszczono kawałek filtru o długości 5 mm, z octanu celulozy.

Wyroby te poddawano paleniu mchanicznemu w warunkach PTC. Aerozol z tych wyrobów zebrano na pojedynczą podkładkę Cambridge /133,3 mg’ ISTTM/, rozcieńczono w D/Su do końcowego stężenia 1 mg WTP/ na ml i badano na aktywność w próbie Aimsa opisanej w przykładzie IIID stosując następujące szczepy bakteryjne: Salmonella typhimurium Ta 1535, 1537, 1538, 98 i 100. Jak pokazano w tabeli IV OTP/ zebrana z badanych wyrobów nie wykazywała żadnej aktywności mutagennej.

Tabela IV

TA 1535	TA 1537
Dawka*	Średnia liczba drobnoustrojów ulegających rew raj i	ar Dawka	Średnia liczba drobnoustroóów ulegającyoh rewersj i
Kontrolna 0	16	Kon^olna 0	14
25	13	25	13
50	14	50	14
75	17	75	11
100	14	100	13
125	13	125	13
150	12	150	14

TA 1538	TA 98	TA 100
s Dawka*	Średnia liczba drobnoustrojów ulegających rewersji	ar Dawka	Średnia liczba drobnoustrojów ulegających rewreji	Dawka*	Średnia liczba drΓrtousτrojów ulegających rewrsj i
Kon^olna 0	15	Kon^olna 0	61	Ko ΓΛ rolna 0	110
25	13	25	62	25	109
50	22	50	47	50	105
75	Ϊ6	75	42	75	99
100	20	100	44	100	107
125	19	125	39	125	108
150	19	150	40	150	109

yig WPM/płytka

Przykład V. Wyrób do palenia był zbudowany jak pokazano na fig. 2 z 10 mm elementem ptliwiwym z prasowanego węgla o konfiguracji pokazanej na fig. 2A, lecz nie zawierał tytoniu. Element palwwowy był zaopatrzony w podłużny kanał o średnicy 1,02 mm. Podłoże było wykonane z wkładu z porowatego węgla pochodzącego z firmy Union Carbide o nazwie PO-25 i miało długość 10 mm. Znajdował się w nim wydrążony osiowy kanał o średnicy

154 303

0,74 mm. Na podłoże naniesiono 40 mg mieszaniny glikolu propylt^r^icwego i gliceryny w stosunku 1:1. Rurka wyłożona folią, jak w przykładzie I, otaczała tylne 2 mm elementu paliwowego i tworzyła ustnik. Wyrób nie miał końcówki filtracyjnej lecz był owinięty konwencjonalną bibułką papierosową. Całkowita długość wyrobu wynosiła 80 mm.

Średnie szczytowe temperatury dla tych wyrobów są przedstawione zarówno dla pociągnięcia jak i dla tlenia się wyrobu na fig. 10. Jak pokazano, temperatura spada stale między tylnym końcem elementu paliwowego i ustnikiem. Zapewnia to użytkownikowi nieodczuwanie żadnych nieprzyjemnych objawów palenia przy stosowaniu wyrobu do palenia według wynalazku.

Przykład VI. Wyrób do palenia sporządzono zgodnie z postacią pokazaną na fig. 3. Element paiwwowy miał długość 19 mm i stanowił kawałek dmucirawki z węgla drzewnego bez żadnych kanałów. W elemencie paiwwowym osadzony był na 15 mm pręt aluminiowy o średnicy 3,2 mm i długości 28 mm. W części pręta aluminiowego, która przebijała podłoże były wycięte 4 rowki na obwoodie, rozmieszczone co 90°. Podłoże wykonane było z węgla z Union Carbide PC-25 i miało 8 ma długości. Rowki w pręcie aluminiwwym wychodziły około 0,5 mm poza koniec podłoża w kierunku paliwa. Na podłoże naniesiono 150 mg gliceiyrny Rurka wyłożona folią, która była taka sama jak w przykładzie I, otaczała tylną część elementu paliwiiegi. Między nie palącym się końcem elementu paliwoiθgo i podłożem pozostawiono przerwę. W rurce wyłożonej folią w rejonie szczeliny wycięto szereg otworów dla ułatwienia przepływu pd^weeirza. Podobna wyroby do palenia sporządzono z wkładem z prasowanego węgla jako elementem paiwwowym.

Przykład VII. Wyrób do palenia wykonano jak pokazano na fig. 4 stosując zwęglane włókno bawełniane jako źródło paliwa. Cztery taśmy bawełny splecione raEem ze sznurkiem bawełnianym do postaci liny o średnicy około 10,2 mm. Maatriał ten umieszczono w piecu w atmosferze azotu i ogrzano do temperatury 95O^oC. TemparatLurę taką osiągnięto po upływie 1,5 godziny i utrzmywano ją jeszcze przez 0,5 godziny. Z piΓoliiiwanηgi maaeriału odcięto 16 mm kawałek do stoswwania jako element paiwwowy. W elemencie wykonano 2 mm kanał 16. Element paiwwowy włożono na 2 mm do rurki wyłożonej folią, typu opisanego w przykładzie I, o długośoi 20 mm. Do rurki wyłożonej folią włożono 100 mg węgla Union Carbide PC-25 w postaci granulek, zawierających 60 mg mieszaniny glikolu propylenowego i gliceiyny w stosunku 1:1. BiEpośrednio za granuiiwanym podłożem w rurce wyłożonej folią umieszczono wkład tytoniowy o długości 5 mm i maie około 60 m>· Piθrścieniową rurkę z octanu celulozy o długości 48 mm z iewięęrEną rurką polipropylenową o średnicy 4,5 mm włożono na około 3 mm do rurki wyłożonej folią. Drugą rurkę wyłożoną folią o długości 50 mm włożono przez rurkę z octanu celulozy aż oparła się o 20 mm rurkę wyłożoną folią. Filtr z octanu celulozy o długości 5 mm włożono do końca drugiej rurki wyłożonej folią. Całkowita długość wynooiła 84 mm. Po zapaleniu wyrób ^twwrzał znaczne ilości aerozolu o smaku tytoniu przez pieiwszych sześć pociągnięć.

Przykład VIII. W^rSb do palenia wykonano jak pokazano na fig. 5 z włóknistym elementem paiwwowym o długości 15 mm, zasadniczo jak opiseno w przykładzie VII. Mkrokapsułę 52 ufi^:raliwano z kawałka folii aluminiowej o długości 15 mm i grubości 0,10 mm, którą sfałdowano do postaci kapsuły o długości 12 mm. Mkrokapsułę luźno najEłniono 100 mg granulowanego węgla PC-60 ottzz;mknηgo z fimmy Union Carbide i 50 mg mieszanki tytoniowej. Granulowany węgiel nasycono za pomocą 60 mi Meszaniny glikolu propylenowego i gliceryny w stosunku 1:1. Makktkrk3Ułę, element paliwoiy i ustnik połączono w całość o długości 85 mm kawałkiem ^ΐΜ^η^οΓΏΐοβό bibułki papierosowej.

Przykła d IX. Wyrób do palenia wykonano zgodnie z postacią przedstawioną na fig. 6 z elementem ealiwoiym o długości 7 mm z prasowanego węgla zawierającego 90¾ węgla ?XC i 10¾ węgla SCMC. Podłużny kanał miał średnicę 1,02 mc. Ten wkład paliwa umieszczono w rurce wyłożonej folią aluminiową o długości 17 mm tak, że 3 mm elementu pkliwowego było wewnntrz rurki. Krążek o średnicy 8 mm z folii aluminiowej 0,089 mm z otworem w środku o średnicy 1,24 mm włożono do drugiego końca rurki i połączono na styk z końcem źródła paliwa.

154 008

Węgiel Union Carbide PG-60 granulowano i przesiano do wielkości cząstek -6 do +10 mesh. 80 mg tego materiału stosowano jako podłoże i naniesiono na 80 mg mie sza niny gliceryny i glikolu propylenowego w stosunku 1:1. Nasycone granulki włożono do rurki foliowej i oparto o krążek foliowy na końcu źródła paliwa. 50 mg mieszanki tytoniowej luźno umieszczono przy granulkach podłoża. Dodatkowy krążek foioowy z otworem na środku o średnicy 1,24 mm włożono do rurki na końcu od strony ust mieszanki tytoniowej. Długi wydrążony wałek z octanu celulozy z wydrążoną rurką polipropylenową, opisaną w przykładzie VII, włożono na głębokość 3 mm w rurkę wyłożoną folią. Drugą rurkę wwożoną folią włożono na wałek z octanu celulozy przy końcu rurki wwożonej folią o długości 17 mn.

Mooel dostarczał 11,0 mg aerozolu w pierwszych trzech pociągnięciach, gdy był palony w warunkach PTC. Całkowita ilość dostarczonego aerozolu przez dziewięć pociągnięć wynosiła 24,9 mg.

Przykład X. Wyrób do palenia mający element paliwowy i podłoże w układzie przedsaawionym na fig. 7 wykonano stosując pierścientowy prasowany węgiel o długości 15 mm jako element paiwwowy o średnicy wewwęgrznej około 4 mm i średnicy zewnęgrznej około 8 mm. Paliwo wykonano z 90% węgla aktywowanego PCB-G i 10% SCMC. Podłoże stanowił kawałek o długości 10 mm uformowany z węgla Union Carbide PC-25 o średnicy zewnęgrznej około 4 mm. Na podłoże naniesiono 55 mg mieszaniny gliceryny i glikolu propylenowego w stosunku 1:1, przy czym włożono je w koniec elementu zamykaaącego paliwo od strony ust. Element złożony z paliwa/podłoża wsunięto na głębokość 7 mm do 70 mm rurki wyłożonej folią, która miała krótki filtr z octanu celulozy przy końcu od strony ust. Długość wyrobu wynooiła około 77 mm.

Wyrób dostarczał znaczne ilośoi aerozolu w pierwszych trzech pociągnięciach, oraz w czasie całego użytkowania elementu paliwowego.

Przykła d XI. Zmoiyfiaiianą wersję wyrobu do palenia przedstawionego na fig.

wykonano w następujący sposób: Źródło palwwa węglowego o długości 9,5 mm i średnicy 4,5 mm z podłużnym kanałem o średnicy 1 mm wytłoczono z mieszaniny 10% SCMC, 5% węglanu potasu i 85% zwęglonego papieru zmieszanego z 10% wody. Miiszanina miała konsystencję podobną do ciasta i tak była podawana do wytłaczarki. Wytłoczony maeriał pocięto w długości po wysuszeniu w temperaturze 80°C przez noc. Matrokrpeułę wykonano z kawałka aluminium o długości 22 mm i grubości 0,0089 mm uformowanego w cylinder o średnicy wewwęęrznej 4,5 mm. Maarokapsułę napełniono a/ 70 mg wermikulitu zawierającego 50 mg mieszaniny glikolu propylenowego i gliceryny w stosunku 1:1 i b/ 30 mg tytoniu Burley, do którego dodano 6% gliceryny i 6% glikolu propylenowego. Źródło paliwa i imlurokapsułę poł^csono razem wkładając źródło paliwa na głębokość około 2 mm do końca makrokapsuły. Rurkę polipropylenową o długości 35 mm i średnicy wewiętrzęθj 4,5 mm włożono z drugiego końca kapsuły. Źródło paliwa, mńcrokapsułę i rurkę polipropylenową połączono razem w segment o długości 65 mm i średnicy 4,5 mm. Ten segment owinięto warstwami Ma-nni^las 1000 z firmy Kannig Paper Comieny, aż do uzyskania obwodu 24,7 mm Następnie całość połączono z filtem z octanu celulozy o długości 5 mm i owinięto bibułką papierosową. Podczas palenia w warunkach PTC wyrób dostarczał 8 mg WTPK przez początkowe trzy pociągnięcia, 7 mg WTPM przez pociągnięcia 4-6 i 5 mg WPM przez pociągnięcia 7-9. Całkowte dostarczanie aerosolu przez 9 pociągnięć wynosiło 20 mg. Gdy wyrób liieszcznęn poziomo na kawałku bibułki, nie zapalił ani nawet nie przypalił bibułki.

Claims (19)

1. 7/yrób do palenia yypu papierosa zawierający ^ement ι^θΐ^ίϋ^γ z materiału ięgniwego umieszczony przy palącym się końcu wyrobu i fizycznie oddzielony element generujący aerocol, obejmujący podłoże z naniesioną substancją iytwitz8jącą aerozol, umieszczony wzdłuż za ileEeęt.em etliwowtm, znamienny tym, że zawiera element przewodzący ciepło, łączący element ealiwowy i element generujący aerozol i przenoszący ciepło od elementu paliwoiigo do elementu generującego aerozol zasadniczo w ciągu czasu palenia się elementu ptliwoiegn.

154 008

2. Wyrób według zastrz. 1, znamienny tym, że element przewodzący ciepło jest umieszczony w pewnym odstępie od palącego się końca elementu paliwowego.

3. Wyrób według Eastrz. 1, znamienny tym, że element przewodzący ciepło jest nałożony na obwód elementu paliwowego i styka się z elementem generującym aerosol.

4. Wyrób według zastrz. 1,. znamienny tym, że część elementu przewodzącego ciepło jest osadzona wewnątrz elementu palwwowego, a druga część styka się z elemntem generującym aerozol.

5. Wyrób według zaetrz. 1, znamienny tym, że element przewodzący ciepło otacza podłoże z naniesioną substancją wytwarzającą aerozol.

6. Wyrób według zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 4 albo 5, znamienny tym, że element przewodzący ciepło jest meealiczny.

7. Wyrób według zsatrz. 1 albo 2 albo 3 albo 4 albo 5, znamienny t y m, że element palwwowy zawiera 80-100¾ wagowych węgla.

8. Wyrób według zastrz. 1, znamienny tym, że element generujący aerozol umieszczony jest w zagłębieniu elementu paliwoego.

9. Wyrób według zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 4 albo 5, znamienny tym, że zawiera ponadto ładunek tytoniu, fizycznie oddzielony od elementu paMwowego.

10. Wyrób według zastrz. 1 albo 2 ęlbo 3 albo 4 albo 5, znamienny tym, że zawiera ustnik.

11. Wyrób według zastrz. 10, znamienny tym tytoniu.

12. Wyrób według zastrz. 1, znamienny tym, cy cieplnie, otaczający część lub cały element paMwowy i/lub część lub cały element generujący aerozol i/lub oba z nich.

13. Wyrób według zastrz. 12, znamienny że ustnik zawiera ładunek że zawiera element izolująt y m, że elemnt izolacyjny ma znamienny tym, że elemnt izolacyjny jest tym, że elemnt izolacyjny zawiegrubość 0,5-2,5 mn.

14. Wyrób według zaetrz. 12, sprężysty.

15. Wyrób według zastrz. 12, znamię nny ra warstwę przepuszczającą powietrze z maeriału włóknistego.

16. Wyrób według zastrz. 12, znamienny tym, że element izolacyjny zawiera włókna szklane topniejące podczas użytkowania.

17. Wyrób według zastrz. 3, znamienny tym, że element przewodzący ciepło jest umieszczony radialnie pomiędzy elementem pa^w^t^w^jm i elementem izolacyjnym.

18. Wyrób według zastrz. 17, znamienny t y m, że część elementu przewodzącego ciepło otaczająca podłoże jest otoczona elementem izolacyjnym.

19. Wyrób typu papierosa zawiersjący element paHwowy z maeriału węglowego umieszczony przy palącym się końcu wyrobu i fizycznie oddzielony element generujący aerozol, obejmjący podłoże z naniesioną substancją wytwarzającą aerozol umieszczony wzdłuż za elementem palwwowym, przy czym w^meniony element generujący aerozol i element palwwowy usytuowane są we wzajemnej zależności wymiany ciepła, znamienny tym, że zawiera element palwwowy o długości 3-30 mm przed paleniem i że element generujący aerozol jest umieszczony bezpośrednio przy niepalącym się końcu elementu paiwwowego.