PL170199B1 - Papieros posiadajacy wklad zawierajacy stabilizowana mieszanine tworzaca aerozol PL PL PL PL PL PL PL PL - Google Patents

Abstract

1. Papieros posiadajacy wklad, zawierajacy stabilizowana mieszanine tworzaca aerozol, zawierajaca substancje tworzaca aerozol i spoiwo oraz filtr, znamienny tym, ze papieros zawiera weglowy element paliwowy, o dlugosci przed paleniem wynoszacej mniej niz 30 mm oraz, ze wklad umieszczony jest w linii za elementem paliwowym i zawiera powyzej 40% wagowych substancji tworzacej aerozol, stanowiacej alkohol wielowodorotlenowy i co najmniej 3% wagowych spoiwa. PL PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest papieros posiadający wkład zawierający stabilizowaną mieszaninę tworzącą aerozol, zawierającą substancję tworzącą aerozol i spoiwo oraz filtr.

Papierosy stanowią popularne wyroby do palenia, w których wykorzystuje się tytoń w różnych postaciach. Wiele papierosów ze specjalnymi wkładami zaproponowano jako ulepszenie lub alternatywę w stosunku do różnych popularnych wyrobów do palenia. Tak np. w różnych źródłach zaproponowano wyroby wydzielające aromatyzowane opary i/lub widzialny aerozol. W większości takich wyrobów stosuje się źródło paliwa wytwarzające aerozol i/lub podgrzewające materiał wytwarzający aerozol. Patrz np. przegląd stanu techniki w opisie patentowym St.Zjedn.Am. nr 4 712 082.

Wynalazek dotyczy papierosów, a w szczególności takich papierosów, które zawierają krótki palny element paliwowy oraz fizycznie oddzielony element wydzielający aerozol. Papierosy tego typu, a także materiały, techniki i/lub związane z nimi urządzenia i/lub wykorzystywane do ich wytwarzania, ujawniono w następujących opisach patentowych St.Zjedn.Am. nr nr: 4 708 151, 4 714 082,4 732 168,4 756 318,4 782 644, 4 793 365, 4 802 562,4 827 950,

170 199

870 748, 4 881 556, 4 893 637, 4 893 639, 4 903 714, 4 917 128, 4 928 714, 4 938 238, 4 989 619, 5 027 837 i 5 038 802, a także w monografii zatytułowanej Chemical and Biological Studies ofNew Cigarette Prototypes That Heat Instead ofBum Tobacco, RJ. Reynolds Tobacco Company, 1988 (określonej poniżej jako Monografia RJR). Takie papierosy ^mogą zapewniać palaczowi przyjemność w czasie palenia (smak przy paleniu, wrażenia, satysfakcja, itp.), a także zazwyczaj zapewniają również mniejsze ilości widzialnego bocznego strumienia dymu oraz niski poziom smoły FTC w czasie palenia.

Papierosy ujawnione w wyżej wspomnianych opisach patentowych i/lub publikacjach zazwyczaj zawierają palny element paliwowy wytwarzający ciepło oraz element wytwarzający aerozol, fizycznie oddzielony od elementu paliwowego, zazwyczaj z zachowaniem związku umożliwiającego wymianę ciepła. W wielu takich elementach wytwarzających aerozol stosuje się wkład lub nośnik jednego lub więcej materiałów tworzących aerozol, np. alkoholi wielowodorotlenowych takich jak gliceryna. W miarę jak materiał stanowiący wkład ogrzewa się w wyniku spalania się elementu paliwowego, materiały tworzące aerozol odparowują i uwalniają się z niego tworząc aerozol.

W skład wkładów stosowanych dotychczas wchodziły termostabilne materiały, to znaczy materiały, które nie palą się lub nie rozkładają się w znacznym stopniu pod wpływem ciepła wydzielanego przez palący się element paliwowy. Do materiałów takich należą węgle adsorpcyjne takie jak porowate gatunki węgli, grafit, węgle aktywne albo węgle nie aktywowane, itp. Do innych termostabilnych materiałów należą nieorganiczne substancje stałe, takie jak materiały ceramiczne, szkło, tlenek glinu, wermikulit, glinki takie jak bentonit, itp.

Do innych stosowanych dotychczas wkładów należąmateriały celulozowe takie jak papier, bibułka tytoniowa, itp. Materiały takie wymagają zazwyczaj stosowania na substracie znacznych ilości materiału tworzącego aerozol, aby zapobiec ich przypalaniu się. Obecność dużych ilości materiału tworzącego aerozol przyspiesza równieżjego migrację z wkładu do innych składników wyrobu do palenia.

Pożądane byłyby takie wkłady do papierosów, którymi możnaby manipulować przy wykorzystaniu zwykłych urządzeń do wytwarzania papierosów i które mogłyby zatrzymywać odpowiednia ilość materiału tworzącego aerozol, zapewniającego wydzielanie aerozolu przy 10-12-krotnym zaciąganiu się papierosem.

Te i inne pożądane cechy papierosów, zapewniają papierosy według wynalazku, opisane poniżej.

Przedmiotem wynalazku jest papieros posiadający wkład, zawierający stabilizowaną mieszaninę tworzącą aerozol, zawierającą substancję tworzącą aerozol i spoiwo oraz filtr, charakteryzujący się tym, że papieros zawiera węglowy element paliwowy o długości przed paleniem wynoszącej mniej niż 30 mm oraz, że wkład umieszczony jest w linii za elementem paliwowym i zawiera powyżej 40% wagowych substancji tworzącej aerozol, stanowiącej alkohol wielowodorotlenowy i co najmniej 3% wagowych spoiwa.

Korzystnie papieros według wynalazku zawiera mieszaninę tworzącą aerozol zawierającą 30-55% wagowych tytoniu.

Ponadto korzystnie papieros według wynalazku jako wkład zawiera wylewany materiał arkuszowy, zaś jako spoiwo zawiera alginian amonu.

Korzystnie papieros według wynalazku zawiera stabilizowany wkład, zawierający alkohol wielowodorotlenowy i spoiwo w stosunku wagowym w zakresie 3:1 -40:1, a ponadto korzystna kompozycja jest naniesiona na materiał podstawowy, wybrany z grupy obejmującej materiały wypełniające typu organicznego lub nieorganicznego w postaci maty, tkaniny, arkusza, szarpanki lub krajanki.

Jako materiał podstawowy typu nieorganicznego można np. wymienić materiał wybrany z grupy obejmującej folię aluminiową, folię plastykową lub matę z włókna szklanego, a jako materiał podstawowy typu organicznego - papier wybrany z grupy obejmującej materiały wypełniające takie jak arkusze, maty, tkaniny, szarpankę lub krajankę.

170 199

Najkorzystniej papieros według wynalazku zawiera materiał typu organicznego zawierający tytoń. Stosunek wagowy alkoholuwielowodorotlenowego i spoiwa, korzystniejestwzakresie 15:1 -40:1.

Szczególnie użyteczny jest papieros, zawierający jako spoiwo alginian, przy czym stosunek wagowy alkoholu wielowodorotlenowego do spoiwa jest w zakresie 15:3-97:3.

Stwierdzono, że materiały tworzące aerozol w postaci alkoholi wielohydroksylowych (polioli) takich jak gliceryna, glikol propylenowy, itp., można stabilizować w wyniku zastosowania pewnych spoiw. Stwierdzono ponadto, że takie stabilizowane mieszanki są przydatne w papierosach, w których stosuje się krótki element paliwowy oraz fizycznie oddzielony element wytwarzający aerozol, który wydziela dymopodobny aerozol.

W szczególności stwierdzono, ze materiały tworzące aerozol można dokładnie wprowadzić do spoiwa uzyskując produkt w postaci stabilnej mieszanki, z której migracja materiału tworzącego aerozol jest minimalna, zwłaszcza w długich okresach czasu, to znaczy w zwykłych warunkach przechowywania. Takie stabilne mieszanki dają się natryskiwać, nadrukowywać, odlewać, wytłaczać lub zagęszczać. Mieszanki te stosować można z podstawowym podkładem Iub materiałem stanowiącym wkład, albo też można je stosować same uzyskując wkład dla wyrobów do palenia. Pod wpływem ciepła, np. z palącego się elementu paliwowego wyrobu do palenia substancji wytwarzająca aerozol ulega uwolnieniu tworząc aerozol.

Nie wiążąc się żadną teorią uważa się, że przydatne materiały tworzące aerozol służąjako zmiękczacze spoiwa. Podobnie jak w przypadku zmiękczaczy rzeczywistych materiał tworzący aerozol jest względnie nielotnym rozpuszczalnikiem (w temperaturze pokojowej) substancji żywicznej (to znaczy spoiwa), tak że po połączeniu ze spoiwem zwiększa jego elastyczność, obrabialność i odporność na wstrząsy. Patrz The Technology of Solvents and Plasticizers, rozdz. 15, “Plasticizers and Plastification”, John Wiley & Sons, New York (1954).

W stabilizowanych wkładach stosowanych w papierosach według wynalazku względne ilości spoiwa i materiału tworzącego aerozol zależą w szczególności od sytuacji, w jakiej stosuje się wkład. Jak wspomniano, korzystny stosunek wagowy materiału tworzącego aerozol do spoiwa wynosi 3:1-40:1. Gdy stabilizowaną kompozycję stosuje się na pociętym wypełniaczu, stosunek materiału tworzącego aerozol do spoiwa powinien wynosić co najmniej około 15:1, a korzystnie około 25-35:1, przy czym maksymalny stosunek wynosi około 40:1. Jeśli kompozycję wytwarza się w postaci wylewanego arkusza, stosunek minimalny wynosi około 3:1, stosunek korzystny około 8:1, a stosunek maksymalny około 15:1. Jeśli stabilizowaną mieszaninę nadrukowuje się na podłożu w postaci arkusza Iub wstęgi, stosunek materiału tworzącego aerozol do spoiwa wynosi ogólnie około 10:1, z tym że stosunek maksymalny wynosi około 15:1, a stosunek minimalny wynosi około 3:1.

W jednej z korzystnych postaci wkładu wykorzystuje się cięty materiał wypełniający jako podstawę wkładu i nanosi się na nią mieszaninę materiału tworzącego aerozol stabilizowaną przez spoiwo. Ilość mieszanki materiału tworzącego aerozol ze spoiwem jest taka, aby zapewnić odpowiedni aerozol w każdym z około 8-12 zaciągnięć podczas palenia, a korzystnie wynosi co najmniej 15% wagowych, obrabianego wkładu. Korzystnie materiał tworzący aerozol i spoiwo nanosi się na pocięty materiał wypełniający taki jak tytoń, tytoń przetworzony, tytoń ekspandowany objętościowo, papier tytoniowy, itp. Zazwyczaj z pociętego wypełniacza z naniesioną stabilizowaną mieszanką formuje się wałek z owijką papierową.

Stabilizowane podłoże w postaci ciętego wypełniacza wytwarzać można w procesie jednostopniowym Iub dwustopniowym. W procesie jednostopniowym materiał w postaci ciętego wypełniacza natryskuje się stabilizowaną mieszanką materiału tworzącego aerozol i spoiwa z odpowiednią ilością wody zapewniającą lepkość umożliwiającą natrysk. Następnie natryśnięty materiał w postaci ciętego wypełniacza suszy się w celu usunięcia wody w temperaturze na tyle niskiej, aby zapobiec znacznemu ubytkowi materiałów tworzących aerozol, np. w temperaturze około 100°C.

W procesie dwustopniowym materiał tworzący aerozol (np. glicerynę) natryskuje się na tytoń w mieszalniku, po czym przeprowadza się natryska wodną mieszaniną spoiwa (np. alginianu) o lepkości umożliwiającej natryskiwanie. Korzystnie mieszankę tytoniu z materiałem

170 199 tworzącym aerozol suszy się ogrzewając jąw niskiej temperaturze (np. do około 100°C) w czasie nanoszenia wodnej mieszanki spoiwa w celu usunięcia nadmiaru wody bez znacznego ubytku materiału tworzącego aerozol. Ostateczna zawartość wilgoci w podłożu w postaci ciętego τ-w rr rw» /-»lp , Λ λγ·»/-» iiat c»·» z ΠΠΤΙΙΛίΊΠ w Vzi>n 2jao/>

w y υνιίπανζζΐ uu wnuiu vvjiivoiv Ojwaw O a a-/u.

W innej korzystnej formie wkładu wykorzystuje się materiał w postaci arkusza lub wstęgi jako podstawę wkładu z naniesioną na powierzchnię błoną lub powłoką ze stabilizowanej mieszaniny materiału tworzącego aerozol i spoiwa. Zazwyczaj mieszanina zawiera co najmniej około 15% wagowych materiału tworzącego aerozol, korzystnie do około 97% wagowych, oraz co najmniej około 3% wagowych spoiwa. Ilość mieszanki materiału tworzącego aerozol ze spoiwem jest taka, aby zapewnić odpowiedni aerozol w każdym z około 8-12 zaciągnięć podczas palenia, a korzystnie wynosi co najmniej 15% wagowych. Jeszcze korzystniej ilość stabilizowanego materiału tworzącego aerozol stanowi około 80-200% wagowych, poddawanego obróbce wkładu. Powleczony materiał arkuszowy można zwinąć uzyskując wałek z owijką.

Z powleczonego materiału arkuszowego można także uzyskać cięty wypełniacz, z którego wykonuje się następnie wałek z owijką. Korzystnie materiał arkuszowy stanowi materiał papierowy zawierający tytoń, a ponadto może on zawierać ścier drzewny oraz inne materiały wypełniające, np. w celu nadania kształtu, wytrzymałości lub stabilności. Arkusz lub wstęgę może również stanowić papier, folia, np. folia aluminiowa, tkanina lub włóknina, np. mata z włókna szklanego, folia, np. folia z obojętnego tworzywa, itp. Powleczony materiał arkuszowy można także postrzępić na pasma, które można następnie zebrać w wałki, w sposób ujawniony w patentach St.Zjedn.Am. nr 4 889 143 i/lub 5 025 814.

W jednym z wariantów wkładu do papierosa według wynalazku materiał podstawowy wkładu stanowi mata z włókien szklanych, korzystnie uformowana w postaci rurki o przekroju kołowym, otaczająca rdzeń ze stabilizowanej kompozycji: materiał tworzący aerozol/spoiwo. Stabilizowaną mieszankę wprowadzać można do (lub, na) matę szklaną dowolnym sposobem znanym specjalistom. W wariancie z rurką o przekroju kołowym wykorzystać można takie sposoby jak wtrysk lub wytłaczanie. Rurka o przekroju kołowym z maty szklanej zawierająca stabilizowaną mieszankę powinna być odporna termicznie w temperaturach powstających w wyrobach do palenia, w których stosuje się taki wkład.

W jednym z korzystnych wariantów wkładu do papierosa według wynalazku formuje się arkusz lub wstęgę z tytoniu, np. tytoń przetworzony lub papier tytoniowy, po czym arkusz ten powleka się np. natryskując go lub nadrukoowjąą kompozycją powłokową stanowiącą mieszaninę od około 20 do około 95% wagowych, korzystnie około 50-90% wagowych, a najkorzystniej od około 79 do około 85% wagowych gliceryny, oraz od około 1 do około 25, korzystnie od około 2 do około 20, a najkorzystniej od około 6 do około 15% wagowych alginianu amonowego takiego jak produkt dostępny z Kelco Division of Merck & Co., lnc., San Diego, CA pod nazwą Amoloid LV (niska lepkość) lub Amoloid HV (wysoka lepkość), albo produkt Collatex A/RN z Kelco.

Tak uformowany arkusz tytoniowy zawierający materiał tworzący aerozol stabilizowany alginianem amonowym można poszarpać do stosowania w postaci wałków, albo uformować w postaci wałków z ciętego wypełniacza, w celu wytworzenia wkładów dla papierosów i innych wyrobów do palenia. W razie potrzeby z arkusza tytoniowego z naniesionym materiałem tworzącym aerozol stabilizowanym alginianem amonowym lub innym spoiwem uformować można złożoną lub zwiniętą wstęgę i wstęgę taką zastosować można jako wkład. lnne warianty sposobu, w jaki arkusz można zastosować jako wkład, są oczywiste dla specjalistów.

lnną kompozycję przydatną do wytwarzania wkładu do papierosa według wynalazku stanowi mieszanina zawierająca co najmniej około 15% wagowych materiału tworzącego aerozol oraz co najmniej około 3% wagowych spoiwa oraz korzystnie do około 82% wagowych jednego lub więcej materiałów stanowiących wypełniacz, którąmożna wylewać, wytłaczać lub formować w inny sposób uzyskując materiał arkuszowy lub folio-podobny. Korzystne materiały wypełniające stanowi tytoń w różnych postaciach. Materiał wypełniający może alternatywnie lub dodatkowo zawierać materiał nieorganiczny taki jak węglan wapniowy lub inna sól nieorganiczna.

170 199

Zasadniczo stabilizowany wkład arkuszowy stanowi dokładna mieszanina zawierająca od około 30 do 55% wagowych tytoniu (np. poszarpanych blaszek liściowych tytoniu, mielonych blaszek liściowych tytoniu, kawałków łodyg tytoniu, zmiotek tytoniowych, pyłu tytoniowego, ekstraktu tytoniowego lub innych postaci przetworzonego tytoniu) oraz ewentualnie około 0-25% wagowychjednego lub więcej materiałów wypełniających, np. wypełniaczy nieorganicznych, takich jak strącany węglan wapniowy, itp. Substrat zawiera również od około 40 do około 50% wagowych jednego lub więcej materiałów tworzących aerozol (np. polioli takich jak gliceryna lub glikol propylenowy). Substrat zawiera także od około 5 do około 8% wagowych środka wiążącego, który służy do stabilizowania innych składników, zapobiegających migracji poliolu. Szczególnie korzystnym środkiem wiążącym jest alginian taki jak alginian amonowy. Dogodnie, w przypadku gdy mieszanka zawiera materiały tytoniowe, zastosować można destrukcję usieciowania Iub środek uwalniający w celu wydzielenia naturalnych spoiw obecnych w tytoniu (np. materiałów pektynowych). Te uwolnione naturalne spoiwa wykorzystać można następnie do stabilizowania materiałów tworzących aerozol. W razie potrzeby wykorzystać można kombinację naturalnych spoiw tytoniowych i spoiw dodawanych (np. alginianów).

Mieszanka stanowiąca wkład może także zawierać dodatkowe środki aromatyzujące, (np. kakao, lukrecję, kwasy organiczne, mentol, aromaty pochodzące z tytoniu, itp.). Korzystnie środki aromatyzujące dodaje się w postaci ciekłej lub suszonej rozpyłowo, korzystnie w tym samym czasie lub bezpośrednio po dodaniu materiału tworzącego aerozol do mieszanki spoiwa i wody. Alternatywnie środki aromatyzujące można wymieszać na sucho z materiałem w innych stadiach procesu.

Mieszankę stanowiącą wkład można wylać w postaci arkusza z wodnej zawiesiny, wytłaczać lub w inny sposób uformować z niej pożądaną postać arkusza. Substrat stosować można w postaci zwiniętej wstęgi, poszarpanej i zwiniętej w wałek, albo wykorzystywać w postaci ciętego wypełniacza. Można go stosować jako jedyny wkład w papierosach, albo też, alternatywnie wkład ten można wymieszać fizycznie Iub zastosować w inny sposób wraz z innymi materiałami stanowiącymi wkłady, takimi jak krajanka tytoniowa lub wkłady nieorganiczne, uzyskując heterogeniczną mieszankę wkładów lub szereg segmentów wkładu.

W innym wariancie według wynalazku środki aromatyzujące takie jak mentol wprowadza się bezpośrednio do wkładu. Jeden ze sposobów bezpośredniego wprowadzania mentolu obejmuje wytwarzanie wodnej zawiesiny zawierającej spoiwo, materiał tworzący aerozol oraz organiczny, lub nieorganiczny materiał wypełniający zawierający mentol. Szczególnie korzystnym, organicznym materiałem wypełniającym do stosowania wraz z mentolem jest węgiel aktywny poddany obróbce tak, aby zatrzymywał od około 1 do około 50, korzystnie od około 5 do około 30% wagowych mentolu. Mieszankę węgiel/mentol wytwarzać można w wyniku mielenia węgla aktywnego ze stałym mentolem. W czasie mielenia mentol paruje (lub sublimuje), a węgiel aktywny adsorbuje i/lub absorbuje mentol. Zawiesina węglowo/mentolowa zawiera zazwyczaj od około 40 do około 90% wagowych jednego lub więcej materiałów tworzących aerozol (np. polioli takichjak gliceryna i/lub glikol propylenowy). Zawiesina zawiera również od około 5 do około 15% wagowych środka wiążącego, który służy do stabilizowania innych składników, zapobiegając migracji materiału aromatyzującego i/lub materiałów tworzących aerozol. Szczególnie korzystnym środkiem wiążącym jest alginian taki jak alginian amonowy.

Zawiesinę wylewać można na materiał arkuszowy stanowiący wkład w sposób opisany powyżej w odniesieniu do innych wkładów, a następnie suszyć na powietrzu w warunkach otoczenia w celu usunięcia nadmiaru wilgoci. Substrat taki można poszarpać uzyskując cięty wypełniacz, albo uformować we wstęgę. Z kompozycji takiej w postaci pociętego wypełniacza lub uformowanej wstęgi wykonać można owinięte bibułką wałeczki o średnicy 7,5 mm, które tnie się na odcinki po 10 mm stosowane jako wkłady. Zawiesina zawierać może inne składniki, np. tytoń, wypełniacze nieorganiczne, itp. Jak to jest zrozumiałe dla specjalistów, w zależności od gęstości zawiesiny różne mogą być sposoby postępowania z nią. Tak np. rozcieńczoną zawiesinę można natryskiwać lub nadrukowywać na podstawowy materiał stanowiący wkład. Nieznacznie

170 199 gęściejszą zawiesinę można wylewać w postaci arkusza. Jeszcze gęściejsze zawiesiny można wytłaczać i/lub zagęszczać uzyskując odpowiednie wkłady.

W korzystnych wariantach przy stosowaniu alginianu amonowego jako środka stabf irctnip ftnrlwp ęif» ćmrlpt mnOmiars tilfi iat wpdlnn nntmOWO nptun nntaSO^W ιτηιαρρπη lub inny znany środek maskujący, w celu pewnej regulacji procesu polimeryzacji alginianu.

Bez względu na kształt, postać lub skład materiał stanowiący wkład do papierosa według wynalazku zachowuje materiały tworzące aerozol w czasie przechowywania i uwalniania, stopniowo te materiały w czasie palenia. Nawet tak niskie temperatury, jak od 180 do 200°C wystarczają zazwyczaj do spowodowania uwolnienia materiału tworzącego aerozol, co powoduje zmniejszenie do minimum niezbędnej ilości paliwa w wyrobie do palenia.

Stwierdzono, że spoiwa o niskiej lepkości sąnajbardziej przydatne w tych zastosowaniach, gdy stabilizowana mieszanka ma być natryskiwana, podczas gdy spoiwa o wysokiej lepkości są najbardziej przydatne w tych zastosowaniach, gdy stabilizowana mieszanka ma być zastosowana do wylewania lub formowania w inny sposób arkusza albo taśmy. Okazuje się, że nie ma większej różnicy w sile wiążącej (to znaczy w wiązaniu lub utrzymywania materiału tworzącego aerozol) między spoiwami o wysokiej lepkości i o niskiej lepkości. W świetle ujawnienia dla specjalistów zrozumiałe jest, że najkorzystniejsze są te spoiwa, które skutecznie zatrzymują znaczną ilość materiału tworzącego aerozol.

Korzystne wkłady w papierosie według wynalazku zapewniają smak tytoniu, umożliwiają co najmniej niewielką migrację materiału tworzącego aerozol, są proste do wytwarzania i dają się łatwo wprowadzać do wyrobów do palenia przy wykorzystaniu konwencjonalnych urządzeń. Wkłady zapewniają odpowiednie ilości aerozolu w czasie stosowania oraz umożliwiają dokonanie wielu zaciągnięć przy dużej ilości aerozolu w papierosach o typowej strukturze, w których wykorzystuje się wkład. Wkłady stosowane w papierosach o różnej strukturze zapewniają możliwość wyeliminowania stosowania metalicznych przewodników ciepła takich jak aluminiowe elementy przewodzące, stosowanych w pewnych znanych papierosach, oraz wyeliminowania pewnych rozwiązań przeciwdziałających migracji, takich jak odsunięcie elementów wytwarzających aerozol od elementu paliwowego, itp. Wkłady powyższe są nie tylko stabilne, ale są również lżejsze od pewnych znanych materiałów stanowiących wkłady, a ponadto wykazują inne zalety.

W użytym znaczeniu określenie “aerozol” obejmuje pary, gazy, cząstki, itp., zarówno widzialne jak i niewidzialne, a zwłaszcza te składniki, które postrzegane są przez palącego jako “dymopodobne” i powstają w wyniku działania ciepła wydzielanego przez element paliwowy na materiały zawarte w elementach wytwarzających aerozol lub w innych elementach wyrobu do palenia.

W użytym znaczeniu określenie “węglowy” oznacza zawierający przede wszystkim węgiel.

Wszystkie procenty wagowe odnoszą się do ostatecznej wagi kompozycji, o ile nie zaznaczono tego inaczej.

Na fig. 1 rysunku przedstawiono przekrój podłużny jednej z konstrukcji papierosa według wynalazku zawierającego wkład.

Na fig. 1A przedstawiono widok z boku papierosa pokazanego na fig. 1.

Na fig. 2 przedstawiono przekrój podłużny innego wariantu papierosa, według wynalazku. Na fig. 2A przedstawiono rzut pionowy elementu paliwowego stosowanego w papierosie pokazanym na fig. 2.

Na fig. 3 przedstawiono przekrój podłużny innego wariantu papierosa, według wynalazku. Na fig. 3 A przedstawiono widok z boku papierosa pokazanego na fig. 3.

Na fig. 1 i 1A pokazano papieros z węglowym elementem paliwowym 10 otoczonym płaszczem zawierającym na przemian warstwy włókien szklanych 30 i 34 oraz papieru tytoniowego 32 i 36. Za elementem paliwowym w linii z nim znajduje się tulejka 12 stykająca się z częścią jego tylnego obwodu. W tulejce znajduje się materiał 14 stanowiący wkład, który zawiera stabilizowane materiały tworzące aerozol i jest odsunięty od elementu paliwowego, tak

170 199 że tworzy się szczelina 16. Tulejkę 12 otacza zwój tytoniu 18 w postaci ciętego wypełnienia. Ustnik papierosa składa się z dwóch części, segmentu z papieru tytoniowego 20 oraz filtru polipropylenowego 22 o małej skuteczności. Jak to pokazano, szereg warstw papieru 23,25, 27 i 29 stosuje się do połączenia papierosa i/lub poszczególnych jego elementów.

Ciepło z palącego się elementu paliwowego przekazywane jest na drodze unoszenia i przewodzenia do wkładu w tulejce. W czasie zaciągania się materiały tworzące aerozol zawarte we wkładzie ulegają odparowaniu, a następnie skraplają się tworząc dymo-podobny aerozol, który przy zaciąganiu przechodzi przez papieros wchłaniając dodatkowy aromat tytoniu i inne zapachy z innych części papierosa, a następnie uchodzi przez ustnik.

Na fig. 2 i 2A przedstawiono odpowiednio korzystne rozwiązanie papierosa według wynalazku oraz jego symetrycznego elementu paliwowego. Jak to pokazano, papieros zawiera segmentowy element paliwowy 10 otoczony i wstawiony w wybranie w mocującym płaszczu izolacyjnym 40. Materiał płaszcza mocującego i izolacyjnego 40 stanowią włókna szklane.

Jak to pokazano na fig. 2A, element paliwowy 10 ma zasadniczo kształt cylindryczny i zawiera na obwodzie szereg wzdłużnie rozciągających się kanałów 11. Element paliwowy ma konstrukcję segmentową i zawiera trzy usytuowane w linii części lub segmenty, w tym dwie części zewnętrzne 42 i 44 oraz jedną część pośrednią 46. Po wstawieniu do papierosa przedstawionego na fig. 2 jedna z części zewnętrznych, 42 Iub 44, służy jako segment palący się, a druga, 44 Iub 42, służy jako segment podstawowy. Segment pośredni 46 jest oddzielony (czyli odizolowany) od każdego z segmentów zewnętrznych dwoma obszarami o zmniejszonym przekroju poprzecznym, 41 i 43, które slużąjako segmenty izolujące.

Jak to pokazano na fig. 2, płaszcza izolujący i mocujący 40 otacza z zewnątrz boczną powierzchnię elementu paliwowego 10 i wystaje poza każdy z końców tego elementu, tak że element paliwowy jest osadzony wewnątrz płaszcza izolacyjnego i mocującego. Taka konstrukcja ułatwia spełnianie mocującej funkcji płaszcza. Korzystne płaszcze włókniste (np. z włókna szklanego) kurczą się nieznacznie pod wpływem ciepła wydzielanego przez palący się element paliwowy, dzięki czemu dokładniej otaczają element paliwowy i utrzymują go w miejscu.

Za elementem paliwowym 10 w linii z nim znajduje się element wytwarzający aerozol obejmujący wkład 14 wytworzony w sposób opisany powyżej. Wkład 14 utrzymuje jeden Iub więcej materiałów tworzących aerozol oraz składników aromatyzujących, które ulatniająsię pod wpływem ciepła wytwarzanego przy paleniu się elementu paliwowego. Wkład 14 usytuowany jest w papierosie w pewnej odległości od tylnego końca elementu paliwowego 10. Taki odstęp ułatwia zapobieganie migracji jednego lub więcej materiałów tworzących aerozol z wkładu do elementu paliwowego, a także ułatwia zapobieganie przypalaniu się lub paleniu wkładu.

Płaszcz mocujący i izolacyjny 40 otoczony jest owijką papierową przepuszczającą powietrze. Owijką 13 może zawierać jedną warstwę, albo też może być ona wykonana z dwóch odrębnych warstw, z których każda wyka.zuje inną charakterystykę porowatości i stabilności popiołu. Owijka papierowa 48 niepalna lub z podkładem z folii (np. z aluminium lub innego metalu) otacza izolowany element paliwowy w miejscu połączenia segmentu paliwowego 42 i segmentu izolacyjnego 41 i wystaje do tyłu wokół wkładu 14. Owijka 48 wykonana jest korzystnie z materiału nie wykazującego właściwości knota, co zapobiega zasysaniu jednego lub więcej materiałów tworzących aerozol z wkładu 14 do elementu paliwowego 10, płaszcza izolacyjnego 40 i/lub zabrudzeniu innych elementów przedniej części zestawu. Owijka ta również zmniejsza prawdopodobieństwo lub zapobiega przedostawaniu się bocznego powietrza (np. powietrza promieniowego) do segmentów elementu paliwowego usytuowanych osiowo poza segmentem palącym się, a tym samym zmniejsza dopływ tlenu i zapobiega nadmiernemu spalaniu. Jakkolwiek nie jest to korzystne, owijka 48 może dochodzić do palącego się końca elementu paliwowego 10 (lub poza ten koniec) i zawierać szereg otworów (nie pokazanych) umożliwiających regulowany dopływ powietrza promieniowego do palącego się segmentu elementu paliwowego, aby podtrzymywać palenie.

Wzdłuż osi poza wkładem 14 znajduje się pusta przestrzeń 50. Pusta przestrzeń 50 działa jako komora chłodząca i nukleacyjna, w której gorące lotne materiały ulatniające się z wkładu

170 199 chłodzą się i tworzą aerozol. Pusta przestrzeń 50 może być częściowo 52 lub całkowicie wypełniona. Może ona być wypełniona tytoniem lub tytoniem przetworzonym, np. w postaci krajanki, albo innymi materiałami tytoniowymi, np. papierem tytoniowym, aby nadać dodo+L/et iw orarriaf tortrfn/oyirw π uuwrtj UiViiiwl uvxciv » » j

Na samym końcu papierosa od strony ust znajduje się dwuczęściowy element ustnikowy zawierający wałek lub pręcik tytoniowy, np. z papieru tytoniowego 20, oraz element filtracyjny 22 o małej skuteczności, taki jak nawarstwiona wkładka z włókniny polipropylenowej.

Każdy z wyżej opisanych elementów papierosa według wynalazku zawiera zazwyczaj owijkę papierową a poszczególne owinięte segmenty są zazwyczaj połączone dzięki zastosowaniu owijek papierowych. Korzystnie papierową owijkę wkładu stanowi papier nie wykazujący dużej chłonności. Papiery takie zaznaczono na fig. 2 liczbami 23, 25, 27 i 29.

Używając papierosa palacz zapala element paliwowy 10 (np. za pomocą zapalniczki do papierosów), tak że segment palny 30 pali się i wydziela ciepło. W czasie zaciągania się powietrze przepływa wzdłuż obwodu segmentu palnego 42 (w tym przez kanaliki 11), a także przez płaszcz mocujący i izolacyjny 40. Zasysane powietrze ogrzewane jest przez palący się segment elementu paliwowego i pod wpływem ciepła wypromieniowywanego przez element paliwowy. Ogrzane powietrze przekazuje ciepło na drodze konwekcji do wkładu 14 i to przeniesione ciepło powoduje odparowanie materiałów tworzących aerozol i materiałów aromatyzujących, których nośnikiem jest wkład. Odparowany materiał w gorącym zasysanym powietrzu opuszcza wkład, a następnie chłodzi się w czasie przejścia przez pustą przestrzeń 50 i tworzy aerozol. Aerozol przechodzi przez tytoń lub papiery tytoniowe 52 i 20 wchłaniaj ąc dodatkowe składniki aromatu tytoniowego, po czym przedostaje się przez materiał filtracyjny 22 do ust palacza. W związku z tym, że podstawowa część elementu paliwowego 44 nie pali się w czasie używania papierosa, element paliwowy pozostaje na stałe w papierosie i nie wykazuje skłonności do wypadania z papierosa w czasie palenia. Gdy element paliwowy samorzutnie zgaśnie i nie wydziela już więcej ciepła, papieros wyrzuca się.

Jak to pokazano na fig. 1 i 2, wkład usytuowany jest za elementem paliwowym, w pewnym odstępie od tylnego końca elementu paliwowego, tak że między nimi znajduje się przestrzeń powietrzna lub szczelina. Można to osiągnąć w ten sposób, że wkład zamocowany jest w płaszczu izolacyjnym, albo też wytwarzając szczelinę lub puste miejsce między elementem paliwowym otoczonym płaszczem i wkładem w czasie wytwarzania. Taka szczelina zazwyczaj zapobiega przypalaniu się materiałów wkładu od gorących gazów wydzielających się z tylnej części palącego się elementu paliwowego. Szczelina ta pomaga również w zapobieganiu migracji materiałów tworzących aerozol z elementu tworzącego aerozol do innych składników papierosa, zwłaszcza do elementu paliwowego. W razie potrzeby tylny koniec elementu paliwowego i przedni koniec wkładu mogą być odsunięte na odległość od około 1 do około 10 mm, korzystnie od około 2 do około 5 mm.

Jak to pokazano na fig. 2, bezpośrednio przed wkładem może znajdować się inna pusta przestrzeń. Taka pusta przestrzeń może stanowić strefę tworzenia się aerozolu, a korzystnie jej długość wynosi od około 1 do około 20 mm. Taka strefa powstawania aerozolu zazwyczaj usytuowana jest przed wypełnieniem z krajanki tytoniowej, papieru tytoniowego itp., tak aby aerozol mógł przez nie przepływać i wchłaniać aromat tytoniowy.

Na fig. 3 pokazano inne rozwiązanie papierosa, w którym wykorzystuje się wkłady według wynalazku. Jak to pokazano, wieloczęściowy płaszcz izolujący i mocujący otacza z zewnątrz boczną powierzchnię elementu paliwowego 10 i wystaje poza każdy z końców tego elementu, tak że element paliwowy jest osadzony wewnątrz płaszcza izolacyjnego i mocującego. Jak to pokazano na fig. 3 A, wieloczęściowy płaszcz izolujący zawiera szereg ułożonych na przemian warstw z włókna szklanego C i papieru tytoniowego, usytuowanych jako koncentryczne pierścienie rozchodzące się na zewnątrz elementu paliwowego w następującej kolejności: (a) szkło C - 62; (b) papier tytoniowy 64; (c) szkło C 66; oraz zewnętrzna owijka papierowa 13.

Bezpośrednio z tyłu za elementem paliwowym 10, stykając się z nim końcami, znajduje się element wytwarzający aerozol obejmujący wkład 14 wykonany w sposób podany w opisie.

W tym wariancie, który jest najkorzystniejszy, stabilizowany charakter kompozycji wkładu w połączeniu z wybraną konstrukcją elementu paliwowego 10 wewnątrz płaszcza izolacyjnego, stanowią czynniki ułatwiające zapobieganie migracji materiałów tworzących aerozol z elementu wytwarzającego aerozol do innych składników papierosa. Wkład 14 zawiera jeden Iub więcej stabilizowanych materiałów tworzących aerozol oraz ewentualnie składników aromatyzujących, które ulatniająsię pod wpływem cieplawytwarzanego w czasie palenia się elementu paliwowego.

Owijkę 13 stanowi owijka przepuszczająca powietrze, która może składać się z jednej warstwy Iub może być wykonana z dwóch warstw o różnej porowatości i charakterystyce stabilności spopielania. Owijkę otaczającą izolowany element paliwowy w odległości około 2 8 mm od palącego się końca papierosa stanowi niepalna Irib foliowana od spodu (np. aluminium lub innym metalem) papierowa owijka 48. Owijka 48 wykonana jest korzystnie z materiału nie wykazującego właściwości knota, co zapobiega zasysaniu jednego lub więcej materiałów tworzących aerozol z wkładu 14 do elementu paliwowego 10, płaszcza izolacyjnego i/lub zabrudzeniu innych elementów przedniej części zestawu. Owijka ta również zmniejsza prawdopodobieństwo lub zapobiega przedostawaniu się bocznego powietrza (np. powietrza promieniowego) do segmentów elementu paliwowego usytuowanych osiowo poza segmentem palącym się, a tym samym zmniejsza dopływ tlenu i zapobiega nadmiernemu spalaniu. Jakkolwiek nie jest to korzystne, owijka 48 może dochodzić do palącego się końca elementu paliwowego 10 (lub poza ten · koniec) i zawierać szereg otworów (nie pokazanych) umożliwiających regulowany dopływ powietrza promieniowego do palącego się segmentu elementu paliwowego, aby podtrzymywać palenie.

Wzdłuż osi wyrobu za wkładem 14 znajduje się segment papieru tytoniowego 68. Papier tytoniowy zasadniczo dostarcza aromat tytoniowy do aerozolu wydzielanego przez element wytwarzający aerozol.

Na samym końcu papierosa od strony ust znajduje się dwuczęściowy element ustnikowy zawierający wałek lub pręcik tytoniowy, np. wypełniacz z krajanki tytoniowej 20, oraz element filtracyjny 22 o malej skuteczności, taki jak nawarstwiona wkładka z włókniny polipropylenowej.

Każdy z wyżej opisanych elementów papierosa według wynalazku zawiera zazwyczaj owijkę papierową, a poszczególne owinięte segmenty są zazwyczaj połączone dzięki zastosowaniu owijek papierowych. Korzystnie papierową owijkę wkładu stanowi papier nie wykazujący dużej chłonności. Papiery takie zaznaczono na fig. 3 liczbami 23, 25, 26 i 27. Końcową owijkę 29 stosuje się do połączenia ustnika z przednią częścią zestawu.

Używając papierosa palacz zapala element paliwowy 10 (np. za pomocą zapalniczki do papierosów), tak że paliwo pali się i wydziela ciepło. W czasie·· zaciągania się powietrze przepływa wzdłuż obwodu palącego się elementu paliwowego 10; a także przez płaszcz mocujący i izolacyjny. Zasysane powietrze ogrzewane jest przez palący się segment elementu paliwowego i pod wpływem ciepła wypromieniowywanego przez element paliwowy. Ogrzane powietrze przekazuje ciepło na drodze konwekcji do wkładu 14 i to przeniesione ciepło powoduje odparowanie materiałów tworzących aerozol i materiałów aromatyzujących, których nośnikiem jest wkład. Odparowany materiał tworzy aerozol w czasie przechodzenia przez wkład, który następnie zasysany jest przez inne składniki papierosa w czasie palenia. Aerozol przechodzi przez tytoń lub papiery tytoniowe 68 i 20 wchłaniając dodatkowe składniki aromatu tytoniowego, po czym przedostaje się przez materiał filtracyjny 22 do ust palacza.

Jak to opisano w przykładowych wykonaniach, element wytwarzający aerozol zawiera wkład będący nośnikiem materiału tworzącego aerozol. Wkłady te zazwyczaj zawierąjąmateriał podstawowy służący jako nośnik oraz stabilizowaną substancję tworzącą aerozol i określane są ogólnie w opisie jako kompozycje wkładu. Korzystne kompozycje wkładu zatrzymują materiał tworzący aerozol, gdy wyrób nie jest używany i uwalniaj ą materiał tworzący aerozol w czasie palenia. Najkorzystniej podstawowe kompozycje wkładu i/lub kompozycje wkładu zawierają pewnąpostać tytoniu. Postać tytoniu może być różna, tak że w razie potrzeby kompozycja wkładu może zawierać więcej niż jedną postać tytoniu.

170 199

Stabilizowane kompozycje wkładu zawierają materiał tworzący aerozol (np. glicerynę) oraz środek wiążący. Do kompozycji wkładu wprowadzać można ekstrakty tytoniowe i/lub kawałki blaszek liściowych tytoniu i/lub kompozycję wkładu można stosować i/lub mieszać z krajanką tytoniową. Wkłady w papierosach wprowadza się owijając gotową kompozycję wkładu oraz ewentualnie materiał podstawowy albo nośny materiałem papierowym stanowiącym owijkę.

W celu wytworzenia stabilizowanej kompozycji wkładu łączy się jeden lub więcej środków wiążących z jednym lub więcej materiałami tworzącymi aerozol. Do korzystnych środków wiążących należą alginiany takie jak alginian amonowy, alginian glikolu propylenowego, alginian potasowy i alginian sodowy. Aginiany, a zwłaszcza alginiany o wysokiej lepkości stosować można w połączeniu z regulowanymi ilościami wolnych jonów wapniowych.

Dostępnych jest wiele handlowych źródeł spoiw alginianowych. Do pewnych źródeł w Stanach Zjednoczonych należą: American Roland Chemical Corp., Farmingdale, NY; Belmont Chemicals, Inc., Passaic, NJ; Colony Import & Export Corp., Garden City, NY; Food Ingredients, Inc., Fort Lee, NJ; Grinstead Products, Industrial Airport, KS; Gum Technology, Flushing, NY; Gumix International, Fort Lee, NJ; Kelco, Inc., San Diego, CA; Meer Corp., North Bergen, NJ; Multi-Kem Corp., Ridgefield, NJ; National Stabilizers, Duarte, CA; Orion Group (USA), Ltd., San Jose, CA; Pacific Gateway, Nas Francisco, CA; Penta Manufacturing Co., Fairfield, NJ; Protan, Inc., Portsmouyh, NH; Sanofi Bio-Indust., Inc., Germantown, WI: Skymart Enterprises, San Gabriel, CA; Spice King Corp., Culvar cCity, CA; TIC Gums, Inc., Belcamp. MD; Wego Chemical & Mineral Corp., Great Neck, NY, oraz Zumbro, Inc., Hyafield, MN.

Inną korzystną klasę spoiw, które stosuje się same łub w mieszaninie z innymi spoiwami (np. alginianami), stanowią spoiwa naturalnie występujące w tytoniu (np. pektyny itp.). W użytym znaczeniu określenie “naturalne tytoniowe spoiwa pektynowe” dotyczy “uwolnionych” pektyn tytoniowych i obejmuje pektyny, które zostały na drodze chemicznej Iub w inny sposób wydzielone z tytoniu. Innymi słowy uwolnione pektyny nie sązwiązane w strukturze tytoniowej. I tak określenie to obejmuje wolny kwas pektyninowy Iub pektynowy, a także ich rozpuszczalne sole takie jak pektyniniany Iub pektyniany sodowe, potasowe i amonowe, a także nierozpuszczalne sole takie jak pektyniniany Iub pektyniany wapniowe i glinowe, w zależności od sposobu wykorzystywanego przy ich uwalnianiu i wydzielaniu z naturalnie występującego nierozpuszczalnego źródła. Patrz np. opis patentowy Stanów Zjedn. Am. nr 3 435 829.

Tytoń można poddać obróbce środkiem zdolnym do zniszczenia występujących w tym materiale usieciowań pektyn za pomocą metali ziem alkalicznych. Środek taki jest zwykle określany jako “środek niszczący usieciowanie” Iub “środek uwalniający pektyny”. Jednym z korzystnych środków niszczących usieciowanie jest kwaśny ortofosforan dwuamonowy.

Do innych przydatnych środków wiążących należy hydroksypropyloceluloza taka jak Klucel H z Aqualon Co; hydroksypropylometyloceluloza taka jak Methocel K4MS z The Dow Chemical Co; hydroksyetyloceluloza taka jak Natrosol 250 MRCS z Aqua lon Co; metyloceluloza takajak Methocel A4M z The Dow Chemical Co.; oraz sól sodowa karboksymetylocelulozy taka jak CMC 7HF i CMC 7H4F z Herkules Inc. Do innych przydatnych środków wiążących należą skrobie (np. skrobia kukurydziana), żywica guar, karaginan, żywica ze strąków grochodrzewu oraz żywica ksantanowa.

Do przykładowych korzystnych materiałów tworzących aerozol należą alkohole wielowodorotlenowe (np. gliceryna, glikol propylenowy, glikol trietylenowy i glikol tetraetylenowy), estry alifatyczne kwasów mono-, di- i polikarboksylowych (np. stearynian metylu, dodekanodian dimetylu i tetradekanodian dimetylu), Hystar TPF dostępny z Lonza, Inc. itp., a także ich mieszaniny. Tak np. wymieszać można glicerynę, glikol trietylenowy i Hystar TPF uzyskując materiał tworzący aerozol. Materiał tworzący aerozol może być wprowadzany jako część środka wiążącego (np. gdy środkiem wiążącym jest alginian glikolu propylenowego). Stosować można kombinacje materiałów tworzących aerozol.

Biorąc pod uwagę ujawnienie zawarte w opisie uważa się, że specjalista może ustalić szereg odpowiednich kombinacji materiału tworzącego aerozol i środka wiążącego. Tak np. w kombinacji takiej dobrać można spoiwo, które może stabilizować wybrany materiał tworzący aerozol,

170 199 korzystnie taki, który może być solwatowany (Iub plastyfikowany) przez wybrany materiał tworzący aerozol.

Materiały tworzące aerozol mogą zawierać lotne Iub inne środki aromatyzujące oraz modyfikatory aromatu tytoniowego. Do odpowiednich środków aromatyzujących należy mentol, wanilina, kakao, lukrecja, kwasy organiczne, wysokofruktozowy syrop kukurydziany, itp. Stosować można także środki modyfikujące aromat tytoniowy, takie jak kwas lewulinowy, sole kwasu lewulinowego z metalami (np. sól sodowa, potasowa, wapniowa i magnezowa) itp. Inne przydatne środki aromatyzujące do wyrobów do palenia znaleźć można w pracy Leffmgwella i innych, Tobacco Flavoring For Smoking Products (1972) oraz w publikacji patentowej europejskiej nr 407 792.

W razie potrzeby do kompozycji wkładu wprowadzać można materiały nieorganiczne jako napełniacze. Takie materiały nieorganiczne często są w postaci włóknistej, płatkowej, krystalicznej, bezpostaciowej, wydrążonej lub rozdrobnionej. Do przykładowych odpowiednich materiałów w postaci wypełniaczy nieorganicznych należy węglan wapniowy, rozdrobniony siarczan wapniowy, tlenek magnezowy, wodorotlenek magnezowy, perlit, syntetyczna mika, wermikulit, glinki, termicznie stabilne włókna węglowe, tlenek cynku, dawsonit, puste kulki z węglanu wapniowego o małej gęstości, kulki szklane, pęcherzyki szklane, termicznie stabilne mikrokulki węglowe, tlenek glinu, węglan wapniowy aglomerowany z wykorzystaniem materiału węglowego, węglan wapniowy aglomerowany z wykorzystaniem materiału organicznego, poddany obróbce węglan wapniowy o małej gęstości, itp.

Zazwyczaj kompozycje wkładu wytwarza się przygotowując wodnązawiesinę zawierającą materiał tworzący aerozol, środek wiążący oraz dowolne inne składniki kompozycji wkładu. Z kompozycji tej można następnie formować odpowiedni wkład do papierosów, wykorzystując dowolne techniki przetwórcze znane specjalistom. Do różnych korzystnych technik należą: (1) natryskiwanie stabilizowanej mieszaniny materiału tworzącego aerozol ze spoiwem na podstawowy materiał wkładu, np. na krajankę tytoniową, itp.; (2) nadrukowywanie Iub nanoszenie w inny sposób błony stabilizowanej mieszaniny materiału tworzącego aerozol ze spoiwem na stały materiał podstawowy taki jak papier z przetworzonego tytoniu, inne papiery (np. materiały zawierające ścier drzewny), itp,; (3) wylewanie zawiesiny zawierającej stabilizowanąmieszaninę materiału tworzącego aerozol ze spoiwem na jeden lub więcej materiałów wypełniających, np. na wypełniacz nieorganiczny (taki jak CaCO3) i/lub na wypełniacz organiczny (np. tytoń) w postaci arkusza oraz suszenie wylanego materiału w celu uzyskania względnie suchego, ale dającego się przerabiać arkusza; (4) wytłaczanie względnie gęstej zawiesiny w celu uzyskania odrębnych ukształtowanych cząstek, które mogą również zawierać jeden lub więcej przelotów lub kanalików we wnętrzu lub na powierzchni, w celu zmodyfikowania obszaru powierzchniowego; i/lub (5) zagęszczanie wyrobu polegające na tym, że wytłoczoną stabilizowaną mieszankę poddaje się obróbce wjednej lub kilku operacjach powodujących zwiększenie jej gęstości, np. z wykorzystaniem siły odśrodkowej. Patrz np. opis patentowy St.Zjedn.Am. nr 4 893 639.

W razie potrzeby do zawiesiny nadającej się do wylewania wprowadzać można inne materiały takie jak octan wapniowy, węglan potasowy, środki regulujące pH, mocznik, aminokwasy, chlorek potasowy i/lub wodorotlenek wapniowy. Techniki . i urządzenia do wytwarzania wkładów tego typu na drodze natryskiwania, nadrukowywania, wylewania, wytłaczania i/lub zagęszczania są dostępne w przemyśle i znane specjalistom.

Gdy w kompozycjach w postaci wylewanych arkuszy stosuje się spoiwa typu alginianu amonowego, korzystnie dodawać można do nich środki maskujące. Środki maskujące (kwaśny ortofosforan dwuamonowy, cytrynian sodowy, węglan potasowy, cytrynian potasowy, sześciometafosforan potasowy, pirofosforan czterosodowy, itp.) zazwyczaj wprowadza się do zawiesiny kompozycji wkładu w ilościach wystarczających do regulowania stężenia wolnych jonów wapniowych w zawiesinie.

Uformowany materiał wkładu można suszyć w temperaturach otoczenia lub w nieznacznie podwyższonych, wystarczających do usunięcia nadmiaru wody, ale bez usuwania pożądanych

170 199 składników, to znaczy materiałów tworzących aerozol, składników aromatyzujących, itp. W razie potrzeby na wkłady po uformowaniu można nanieść wodny roztwór soli wapniowych.

Najkorzystniejsze kompozycje wkładów zawierają pewną postać tytoniu wprowadzoną w czasie procesu produkcyjnego. Tytoń stosować można w różnych postaciach, takich jak ekstrakty tytoniowe, zmiotki lub pył tytoniowy, szarpane i rozdrabniane blaszki liścia tytoniowego, łodygi tytoniowe, tytoń objętościowo ekspandowany oraz inne przetworzone formy tytoniu, itp., a także ich kombinacje.

Jedną ze szczególnie przydatnych form tytoniu jest krajanka tytoniowa (czyli wypełniacz w postaci pasm lub szarpanki tytoniowej o szerokości około 0,635-1,69 mm i długości około 6,35-76,2 mm). Krajanka tytoniowa może być w postaci blaszek tytoniowych, objętościowo ekspandowanego lub spulchnianego tytoniu, przetworzonych łodyg tytoniu, w tym ciętego i rozwalcowanego tytoniu lub ciętego i spulchnianego tytoniu, albo w postaci przetworzonego materiału tytoniowego.

Stosować można także przetworzone tytonie takie jak ujawnione w opisach patentowych Stanów Zjedn. Am. nr 5 025 812, 5 065 775 i 5 131 414. Przetworzone materiały tytoniowe wytwarzać można technikami wylewania arkusza takimi jak ujawnione w opisie patentowym Stanów Zjedn. Am. nr 5 099 864; technikami papierniczymi takimi jak ujawnione w opisach patentowych Stanów Zjedn. Am. nr 4 962 774 i 4 987 906; technikami wytłaczania takimi jak ujawnione w opisie patentowym Stanów Zjedn. Am. nr 4 821 749; albo technikami ekspandowania objętościowego takimi jak ujawnione w opisie patentowym Stanów Zjedn. Am. nr 5 095 922.

Przedstawiony w opisie cięty wypełniacz stosowany jako wkład wprowadza się do papierosa w postaci cylindrycznego wałka lub wsadu z materiału tytoniowego owiniętego otaczającą owijką papierową. Wypełniacz w postaci krajanki tytoniowej zastosować można w postaci wałka w owijce papierowej z wykorzystaniem technik i urządzeń do wytwarzania rdzenia papierosowego, powszechnie znanych specjalistom.

lnną przydatną postać tytoniu stanowi papier tytoniowy. Tak np. ze wstęgi papieru tytoniowego o symbolu P-144-GNA dostępnej z Kimberly-Clark Corp. uformować można cylindryczny segment w sposób podany w przykładzie ll opisu patentowego Stanów Zjedn. Am. nr 4 807 809.

lnną przydatną postać tytoniu stanowi rozdrobniony materiał tytoniowy. Do takich postaci tytoniu należy pył tytoniowy i silnie rozdrobnione liście tytoniowe. Zazwyczaj silnie rozdrobniony materiał tytoniowy osadzony jest na substracie znajdującym się w elemencie wytwarzającym aerozol. Silnie rozdrobniony materiał tytoniowy można jednak wprowadzać także do elementu paliwowego.

lnną przydatną postać tytoniu stanowi ekstrakt tytoniowy. Ekstrakty tytoniowe wytwarza się zazwyczaj na drodze ekstrakcji materiału tytoniowego z wykorzystaniem rozpuszczalnika takiego j ak woda, dwutlenek węgla, sześciofluorek siarki, węglowodór taki jak heksan lub etanol, związek chlorowcowęglowy taki jak dostępny w handlu Freon, a także inne rozpuszczalniki organiczne i nieorganiczne. Ekstrakty tytoniowe mogą stanowić ekstrakty tytoniowe suszone rozpyłowo, ekstrakty tytoniowe suszone sublimacyjnie, aromatyczne olejki tytoniowe, esencje tytoniowe oraz inne rodzaje ekstraktów tytoniowych. Sposoby wytwarzania odpowiednich ekstraktów tytoniowych ujawniono w opisach patentowych St.Zjedn.Am. nr 4 506 683, 4 986 286,5 005 593,5 060 66⁽^, 5 121 757 oraz 5 131415, a także w publikacji patentowej europejskiej nr 338 831.

Przydatne są również kompozycje tytoniowe o pełnym aromacie, takie jak ujawnione w opisie patentowym St.Zjedn.Am. nr 5 016 654. lnną postać tytoniu stanowi ekstrakt tytoniowy poddany obróbce enzymatycznej.

Korzystne kompozycje wkładów zawierają zazwyczaj co najmniej około 15, zwykle co najmniej około 20, często co najmniej około 25, jeszcze częściej co najmniej około 30, a czasami co najmniej około 40% wagowych materiału tworzącego aerozol. Typowa kompozycja wkładu zawiera około 70, a zwykle do około 60% wagowych materiału tworzącego aerozol. Kompozycja wkładu zawiera również zazwyczaj do około 20, korzystnie około 3 - 15% wagowych środka

170 199 wiążącego; oraz do około 80, korzystnie około 40-75% wagowych składnika wypełniającego, przy czym w szczególności składnik wypełniający może stanowić organiczny materiał wypełniający (np. pył tytoniowy lub mielone liście tytoniowe) i/lub nieorganiczne materiały wypełniające (np. strącany węglan wapniowy).

Dodatkowo materiał wkładu zawierać może środek aromatyzujący w ilości wystarczającej do zapewnienia kompozycji wkładu pożądanej charakterystyki zapachowej. Ponadto, jeśli jest to celowe, do materiału wkładu wprowadzać można materiał węglowy (np. pirolizowaną α-celulozę), często w ilości do około 10% wagowych, w stosunku do całkowitej suchej wagi materiału wkładu. Jednakże taki materiał węglowy nie jest niezbędnym składnikiem materiału wkładu, tak że materiał wkładu może nie zawierać materiału węglowego. Jakkolwiek nie jest to niezbędne w większości wyrobów do palenia, kompozycja wkładu może być palna i/lub może być wymieszana z innymi palnymi materiałami wkładu.

Jeden z korzystnych wkładów stanowi dokładna mieszanina tytoniu (np. szarpanych liści tytoniowych, mielonych liści tytoniowych, kawałków łodyg tytoniu, zmiotek tytoniowych, pyłu tytoniowego lub ekstraktu tytoniowego albo innej postaci przetworzonego tytoniu) oraz ewentualnie nieorganicznego materiału wypełniającego. Wkład zawiera ponadto względnie dużąilość stabilizowanego materiału tworzącego aerozol, np. poliolu takiego jak gliceryna, oraz środka wiążącego spajającego składniki kompozycji wkładu. Szczególnie korzystnym środkiem wiążącym jest alginian taki jak alginian amonowy.

Taki wkład zawierający tytoń może również zawierać dokładnie wymieszane pewne środki aromatyzujące (np. kakao, lukrecję, kwasy organiczne, mentol itp.). Wkład zawierający tytoń można wylewać w postaci arkusza z zawiesiny wodnej lub wytwarzać w postaci wytłaczanej. Taki wkład zawierający tytoń może być w postaci tytoniu przetworzonego i może być stosowany jako jedyny materiał stanowiący wkład w papierosie. Alternatywnie taki wkład zawierający tytoń może być fizycznie wymieszany (np. uśredniony) lub w inny sposób zastosowany wraz z innymi materiałami wkładu takimi jak krajanka tytoniowa lub z nieorganicznymi materiałami wkładu.

W innym korzystnym wariancie według wynalazku środki aromatyzujące takie jak mentol wprowadza się bezpośrednio do kompozycji wkładu. W jednym z wariantów stabilizowany arkusz wkładu stanowi odpowiednio jednorodną mieszaninę około 30 - 55% wag. tytoniu (np. szarpanych liści tytoniowych, mielonych liści tytoniowych, kawałków łodyg tytoniu, zmiotek tytoniowych, pyłu tytoniowego lub ekstraktu tytoniowego albo innej postaci przetworzonego tytoniu) oraz około 1 - 25% wag., korzystnie około 2 - 15% wag., a najkorzystniej około 5 - 8% wag. jednego lub więcej organicznych materiałów wypełniających takich jak węgiel aktywny, węgiel nieaktywny lub inne podobne wypełniacze organiczne. Korzystny wypełniacz organiczny, węgiel aktywny korzystnie zawiera około 1- 50% wag. mentolu, ajeszcze korzystniej około 5 - 30% wag. mentolu. Wkład zawiera również około 40-90% wagowych jednego lub więcej materiałów tworzących aerozol (np. polioli takich jak gliceryna i/lub glikol propylenowy). Wkład może także zawierać około 5-15% wagowych środka wiążącego, który służy do stabilizowania innych składników oraz zapobiega migracji materiału aromatyzującego i/lub materiałów tworzących aerozol. Szczególnie korzystnym środkiem wiążącym jest alginian taki jak alginian amonowy.

Wkład zawierający mentol wylewać można w postaci arkusza z zawiesiny wodnej lub wytwarzać w postaci wytłaczanej. Taki wkład zawierający mentol można nanieść, np. wylać na. arkusz z przetworzonego tytoniu albo można fizycznie wymieszać (np. uśrednić) lub zastosować w inny sposób wraz z innymi materiałami wkładu takimi jak krajanka tytoniowa lub z nieorganicznymi materiałami wkładu.

Jak to opisano powyżej, kompozycje wkładu wymieszać można lub w inny sposób nanieść na tytoń w dowolnej postaci, zwłaszcza na krajankę tytoniową. Stosować można różne rodzaje tytoniu takie jak tytonie Burley, Maryland i Oriental, utwardzane spalinami, a także rzadkie i specjalne tytonie, oraz ich mieszanki. Taka krajanka tytoniowa może być w postaci blaszek tytoniowych, objętościowo ekspandowanego lub spulchnianego tytoniu, przetworzonych łodyg tytoniu, w tym ciętego i rozwalcowanego tytoniu lub ciętego i spulchnianego tytoniu albo w

170 199 postaci przetworzonych materiałów tytoniowych takichjak odproteinowane materiały tytoniowe ujawnione w opisach patentowych St.Zjedn.Am. nr 4 887 618 i 4 941 484, przetworzony materiał tytoniowy zawierający fosforan, ujawniony w opisach patentowych St.Zjedn.Am. nr 3 353 541,

420 241, 3 386 449, 4 987 906 i 5 099 864, przetworzony materiał tytoniowy ujawniony w opisie patentowym St.Zjedn.Am. nr 4 962 774 i w Tobacco Encyclopedia, red. Voges, str. 89, TJI (1984), przetworzone materiały tytoniowe ujawnione w opisach patentowych St.Zjedn.Am. nr 5 056 537 i 5 074 321, a także ich mieszanki.

Wkłady można powlekać i wzbogacać tak jak to zazwyczaj wykonuje się w różnych stadiach wytwarzania papierosów. Tak np. środki aromatyzujące nanosić można na materiał wkładu w sposób powszechnie praktykowany przy przeróbce krajanki papierosowej. Do odpowiednich środków aromatyzujących należy wanilia, kakao, lukrecja, mentol, itp. Na materiał wkładu nanosić można środki modyfikujące aromat. Środek modyfikujący aromat w postaci kwasu lewulinowego nanosić można na kompozycję wkładu (np. w ilościach w zakresie około 0,01 -2%, a zwykle około 0,2-0,6% w stosunku do suchej wagi wkładu). Na wkład nanieść można również inny środek modyfikujący aromat, taki jak węglan potasowy (np. w ilościach poniżej około 5%, a zazwyczaj około 2-3% w stosunku do suchej wagi wkładu).

Po uformowaniu, na materiał wkładu nanieść można materiały tworzące aerozol i środki pochłaniające wilgoć takie jak gliceryna i glikol propylenowy. Składniki takie nanosić można na kompozycję wkładu w sposób powszechnie praktykowany przy nanoszeniu powłoki w dowolnych odpowiednich ilościach. Bez wiązania się jakąkolwiek teorią uważa się, że takie dodatkowe składniki mogą z czasem ulec związaniu i być stabilizowane przez spoiwo na, lub we wkładzie.

Pozostałe składniki papierosa również dogodnie zawierająjedną lub więcej form tytoniu. Tak np. tytoń wprowadzać można do i/lub elementu paliwowego. Tytoń umieścić można również w szereg sposobów w ustniku, dzięki czemu różne aromatyzujące składniki tytoniu przedostają się do aerozolu. Typ i postać tytoniu stosowanego w tych różnych segmentach wyrobu do palenia może być różna, tak że stosować można np. tytonie utwardzane spalinami, Burley, Maryland i Oriental, tytonie rzadkie i specjalne, a także ich mieszanki.

Stosowane elementy paliwowe powinny spełniać 3 kryteria: powinny łatwo zapalać się, powinny dostarczać ciepło w ilości wystarczającej do wytwarzania aerozolu podczas około 5 15, korzystnie około 8-12 zaciągnięć; oraz nie powinny nadawać posmaku lub nieprzyjemnego zapachu papierosowi. Korzystne są elementy paliwowe wykonane z palnej kompozycji zawierającej węgiel i spoiwo, albo węgiel, tytoń i spoiwo, z tym że stosować można również inne palne kompozycje.

W razie potrzeby do kompozycji paliwowej dodawać można niepalny materiał wypełniający taki jak węglan wapniowy, aglomerowany węglan wapniowy itp., ułatwiający regulowanie ilości ciepła wytwarzanego przez element paliwowy w czasie spalania w wyniku zmniejszenia znajdującej się w nim ilości materiału palnego. Materiał stanowiący wypełniacz stanowi zazwyczaj poniżej około 50% wag. kompozycji paliwowej, korzystnie poniżej około 30% wag., a najkorzystniej około 5 - 20% wag. Patrz opis patentowy Stanów Zjedn. Am. nr 5 105 836.

Korzystne stosowane elementy paliwowe zawierają materiały węglowe. Korzystne mater > riały węglowe zawierają ponad około 60% wag., jeszcze korzystniej ponad około 70% wag., a najkorzystniej ponad około 80% wag. węgla. Do elementu paliwowego wprowadzać można składniki aromatyzujące, materiały tytoniowe, wypełniacze (np. glinki lub węglan wapniowy), dodatki palne, środki modyfikujące spalanie itp.

Gęstość korzystnych elementów paliwowych wynosi zazwyczaj ponad około 500 kg/m³, korzystnie ponad około 700 kg/m3, a najkorzystniej ponad około 1000 kg/m3, z tym że zazwyczaj nie przekracza 2000 kg/m3. Długość elementu paliwowego przed spalaniem wynosi zazwyczaj poniżej około 25 mm, często poniżej około 17 mm, a jeszcze częściej około 10-12 mm.

Przykładowe kompozycje węglowych elementów paliwowych podano w opisie patentowym Stanów Zjedn. Am. nr 4 714 082 oraz w publikacjach patentowych europejskich nr 236 992.i 407 792. Do innych przykładowych materiałów węglowych należą węgle z łupin

170 199 orzecha kokosowego takie jak węgle PXC i węgle PCB, a także węgle doświadczalne, dostępne pod nazwami Lot Lot-B-11030-CAC-5, B-11250-CAC-115 i Lot 089-A12-CAC-45 z Calgon Carbon Corp.

Inne elementy paliwowe wytwarzać można z roztartego materiału tytoniowego, przetworzonego materiału tytoniowego, materiałów tytoniowych poddanych obróbce cieplnej lub pirolizowanych, materiałów celulozowych, modyfikowanych materiałów celulozowych itp. Przykłady materiałów podano w opisie patentowym Stanów Zjedn. Am. nr 3 931 824 oraz w pracy Sittiga, Tobacco Substitutes, Noyes Data Corp. (1976).

Jedna z odpowiednich kompozycji paliwowych zawiera około 60-99% wagowych węgla; około 1 -20% wagowych odpowiedniego spoiwa; około 1 -5% związku wydzielającego amoniak; oraz około 2000-20 000 ppm (części na milion) sodu (Na) oznaczanego metodą emisyjnej spektroskopii atomowej z indukcyjnym sprzężeniem plazmy (ICP-AES). Do związków zdolnych do wydzielania amoniaku w warunkach palenia się kompozycji paliwowej należą związki takie jak mocznik, sole nieorganiczne i organiczne (np. chlorek amonowy, alginian amonowy albo fosforan mono-, di- lub triamonowy); aminocukry (np. prolino-fruktoza lub asparagino-fruktoza); aminokwasy, zwłaszcza α-aminokwasy (np. glutamina, glicyna, asparagina, prolina, alanina, cysteina, kwas asparaginowy, fenyloalanina lub kwas glutaminowy); di- lub tripeptydy; czwartorzędowe związki amoniowe, itp.

Węglowe elementy paliwowe- do papierosów według wynalazku mogą być formowane, obrabiane mechanicznie, prasowane lub wytłaczane, tak aby uzyskać pożądany ich kształt. Formowane elementy paliwowe mogą zawierać kanały, szczeliny, rowki lub puste przestrzenie.

Korzystne wytłaczane węglowe elementy paliwowe wytwarza się w wyniku zmieszania do 95 części materiału węglowego, do 20 części spoiwa oraz do 20 części tytoniu (np. pyłu tytoniowego lub ekstraktu tytoniowego) oraz odpowiedniej ilości wody (lub wodnego roztworu Na2CO3), tak aby uzyskać mieszankę nadającą się do wytłaczania. Mieszankę wytłaczać można stosując wytłaczarki suwakowe, ślimakowe lub tłokowe, uzyskując produkt wytłaczania o pożądanym kształcie, zawierający wymaganą ilość kanałów lub pustych przestrzeni.

W razie potrzeby element paliwowy może być co najmniej częściowo otoczony wyłożeniem takim j ak co najmniej j edna warstwa papieru, który otacza zewnętrznąbocznąpowierzchnię elementu paliwowego (patrz fig. 2). Wyłożenie takie, jeśli występuje, znajduje się między elementem paliwowym i wewnętrznąpowierzcłuiiąmateriału izolacyjnego i mocującego. Korzystnie jedna lub dwie warstwy wyłożenia rozciągaj ą się na całej długości wewnętrznej powierzchni materiału izolacyjnego i mocującego. Najkorzystniej wyłożenie całkowicie otacza element paliwowy i rozciąga się na całej długości wewnętrznej powierzchni elementu izolacyjnego i mocującego. Wyłożenie najkorzystniej stanowi papier tytoniowy (np. papier z tytoniu i ścieru drzewnego o symbolu P-2831-189-AA dostępny z Kimberly-Clark) Iub papier zawierający węgiel (np. papier z węgla, ścieru drzewnego i łodyg tytoniowych o symbolu P-2540-136E dostępny z Kimberly-Clark).

Jeśli element paliwowy (z wyłożeniem lub bez wyłożenia) jest stosowany w papierosie, to otoczony jest płaszczowym materiałem izolacyjnym i/lub mocującym. Materiał izolacyjny i/lub mocujący korzystnie wykonany jest tak, aby przechodzić mogło przez niego zaciągane powietrze oraz usytuowany i ukształtowany jest tak, aby utrzymywać w miejscu element paliwowy. W pewnych wykonaniach materiał izolacyjny i/lub mocujący obciśnięty jest wokół elementu paliwowego, dzięki czemu zapewnia dobre, trwałe zamocowanie i obcisłe wpasowanie elementu paliwowego.

W papierosach według wynalazku element paliwowy może być wpasowany w wybranie wpłaszczu izolacyjnym i/lub mocującym. Odległość, najakąpłaszcz wystaje poza obydwa końce elementu paliwowego może być duża lub mała, zależnie od wymagań odnośnie uzyskiwanych charakterystyk palenia się i przenoszenia ciepła. Płaszcz może zrównywać się z końcami elementu paliwowego, albo też może wystawać na około 0,5 - 3 mm, korzystnie około 1 - 2,5 mm, a najkorzystniej około 1,5-2 mm poza każdy z końców elementu paliwowego.

Składniki materiału izolacyjnego i/lub mocującego, otaczającego element paliwowy, mogą być różne. Jest to korzystnie taki materiał, który nie wykazuje skłonności do palenia się lub

170 199 materiał, który pali się, ale nie rozpada. Do przykładowych odpowiednich materiałów należą włókna szklane oraz inne materiały ujawnione w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5 105 838, w publikacji patentowej europejskiej nr 336 690 oraz na stronach 48-52 w Monografii PJR, patrz wyżej.

Do przykładowych innych odpowiednich materiałów izolacyjnych i/lub mocujących należą mieszanki włókna szklanego i tytoniu, ujawnione w opisach patentowych Stanów Zjedn. Am. nr 4 756 318, 5 065 776 i 5 105 838.

Do innych odpowiednich materiałów izolacyjnych i/lub mocujących należą kształtowane materiały typu papieru, które można spiralnie owijać lub w inny sposób nakładać wokół elementu paliwowego. Do odpowiednich materiałów typu papieru należą: papiery impregnowane; papiery zawierające materiały węglowe; papiery zawierające tytoń; papiery ze ścieru drzewnego; papiery siarczanowe; papiery zawierające ścier drzewny i węglan wapniowy; oraz papiery zawierające materiały węglowe, ścier drzewny, tytoń i wypełniacze, takie jak ujawnione w opisie patentowym Stanów Zjedn. Am. nr 5 105 836. Materiały typu papieru można układać lub marszczyć i układać wokół elementu paliwowego; układać w postaci wałka z wykorzystaniem urządzenia do wytwarzania wałków dostępnego jako CU-10 lub CU20S z Decoufle s.a.r.b, wraz z aparatem KdF-2 do wytwarzania wałków z Hauni-Werke Korber & Co., KG, albo też urządzenia ujawnionego w opisie patentowym Stanów Zjedn. Am. nr 4 807 809; owijać wokół elementu paliwowego dookoło wzdłużnej osi elementu paliwowego; albo też stosować jako wzdłużnie rozciągające się pasma arkusza z materiału typu papieru, z wykorzystaniem urządzenia ujawnionego w opisach patentowych Stanów Zjedn. Am. nr 4 889 143 i 5 025 814.

Przykładowe materiały arkuszowe typu papieru dostępne sąjako papier węglowy P-2540136-E i papier tytoniowy P-2674-157 z Kimberly-Clark Corp.; korzystnie wzdłużnie rozciągające się pasma z takich materiałów (np. pasma o szerokości około 0,79 mm) rozciągają się na całej długości elementu paliwowego. Element paliwowy może być również otoczony krajanką tytoniową (np. krajanką tytoniową utwardzaną spalinami, z dodatkiem około 2% wag. węglaniu potasowego). llość i rozmieszczenie pasm lub wzór układanego papieru powinny zapewnić ścisłe utrzymywanie lub inne zamocowanie elementu paliwowego w papierosie.

Jak to pokazano na fig. 1 - 3, materiał izolacyjny i/lub mocujący, który otacza element paliwowy, jest z kolei otoczony papierową owijką. Taka owijka papierowa może zawierać jedną lub dwie warstwy, każda o innej porowatości i charakterystyce stabilności spopielania. Papiery o takich charakterystykach ujawniono w opisach patentowych Stanów Zjedn. Am. nr 4 938 238 i 5 105 837. Jeden z przykładowych odpowiednich papierów owijkowych stanowi papier o symbolu P-850-63-5 z Kimberly-Clark Corp. Część tej owijki jest z kolei owinięta drugą lub zewnętrzną owijką papierową. Przykładowy odpowiedni papier na zewnętrzne owijki stanowi papier o symbolu P-850-61-2 z Kimberly-Clark Corp. lnny odpowiedni papier owijkowy stanowi papier o symbolu P-3122-153 z Kimberly-Clark Corp.

Papierem na zewnętrzne owijki jest najkorzystniej papier nie wykazujący skłonności do palenia się (np. na skutek bardzo małej porowatości i/lub obróbki chemicznej), przy czym korzystnie papier ten nie otacza wewnętrznych owijek papierowych na odległość około 2 - 8 mm, a jeszcze korzystniej około 3-6 mm od palącego się końca papierosa. Zewnętrzna owijka papierowa otacza również co najmniej część długości elementu wytwarzającego aerozol. Owijka zewnętrzna działa w ten sposób, że ułatwia zapobieganie rozprzestrzenianiu w znacznym stopniu palenia się elementu paliwowego poza jego przednią część. Jeśli jest to niezbędne lub celowe, papiery stosowane w sąsiedztwie elementu paliwowego, zwłaszcza te owijki papierowe, które znajdująsię na zewnątrz nie palącej się części elementu paliwowego, można powlekać środkami opóźniającymi palenie, takimijak wodne roztwory chlorku wapniowego lub kwaśnego fosforanu dwuamonowego.

W najkorzystniejszych wariantach według wynalazku kombinację elementu paliwowego i wkładu (określaną również jako zespół przedni) przymocowuje się do ustnika; można jednak jednorazową kombinację element paliwowy/wkład wstawiać w odrębny element ustnikowy taki jak cygarniczka wielokrotnego użycia. Ustnik stanowi kanał, który kieruje odparowane materiały

170 199 tworzące aerozol do ust palacza; może on również dostarczać dodatkowy składnik aromatyzuj ący do odparowanych materiałów tworzących aerozol. Zazwyczaj długość ustnika wynosi około 40 _- 85 mm.

Alternatywnie długość ustnika jest taka, aby palący się część elementu paliwowego oddalona była od palców palacza, oraz gorące odparowane materiały tworzące aerozol miały wystarczającą ilość czasu do schłodzenia się przed dojściem do ust palacza. Często pożądane jest wprowadzenie w ustniku pustej przestrzeni bezpośrednio przed elementem wytwarzającym aerozol. Tak np. w wyrobie do palenia znajdować się może pusta przestrzeń o długości co najmniej około 10 mm tuż za elementem wytwarzającym aerozol, a przed jakimkolwiek wypełnieniem w postaci krajanki tytoniowej albo papieru tytoniowego Iub przed segmentami filtracyjnymi.

Do ustnika wprowadzić można segment z ułożonego papieru tytoniowego Iub z krajanki tytoniowej (itp.). Segment ten może być usytuowany bezpośrednio za wkładem Iub w pewnym odstępie od niego. Do ustnika wstawić można segment z ułożonego papieru węglowego, zwłaszcza w celu wprowadzenia mentolu do aerozolu. Odpowiednie ułożone segmenty z papieru węglowego opisano w publikacji patentowej europejskiej nr 432 538. W razie potrzeby do ustnika wprowadzić można segment w postaci ułożonego tamponu z włókniny polipropylenowej Iub poliestrowej bezpośrednio stykającego się z ekstraktem tytoniowym rozpuszczalnym w wodzie. Segment taki ujawniony jest w opisach patentowych Stanów Zjedn. Am. nr 5 076 295 i 5 105 834.

Odpowiednie ustniki są zazwyczaj obojętne w stosunku do materiału tworzącego aerozol, powodują minimalny ubytek aerozolu na skutek skraplania się Iub filtracji, a ponadto są odporne na temperatury występujące przy użytkowaniu wyrobu do palenia. Do przykładowych odpowiednich ustników należą rurki z piastyfikowanego octanu celulozy takie jak dostępne pod nazwą SCS-1 z American Filtrone Corp.; rurki poliimidowe dostępne jako Kaptan z E.I. duPont de Nemours; rurki z tektury Iub ciężkiego papieru oraz rurki papierowe foliowane aluminium.

Rurkowy ustnik styka się z przednią częścią zespołu papierosa, to znaczy z kombinacją elementu paliwowego i wkładu. Korzystnie kształt i wymiary ustnika i przedniej części zespołu są identyczne. Przednia część zestawu i kombinacja segmentów¹ ustnikowych połączone są ze sobą opaską papierową.

Końcową część ustnika wyrobu do palenia korzystnie stanowi element Iub końcówka filtrująca, przede wszystkim stosowana ze względów estetycznych. Korzystnymi elementami filtracyjnymi są elementy filtracyjne o małej skuteczności, które nie obniżają w znacznym stopniu wydajności aerozolu. Do odpowiednich materiałów filtracyjnych należą pakuły o małej skuteczności z octanu celulozy Iub polipropylenu, formowane elementy polipropylenowe, puste Iub z przegrodami, nawarstwione wkłady z włókniny polipropylenowej Iub nawarstwione wkłady z octanu celulozy albo papieru. Odpowiednie elementy filtracyjne uzyskać można nawarstwiając wkład z włókniny polipropylenowej o symbolu PP-100-F dostępny z KimberlyClark Corp., przy wykorzystaniu urządzenia do formowania wkładów filtracyjnych ujawnionego w przykładzie I opisu patentowego Stanów Zjedn. Am. nr 4 897 809.

Wyrób do palenia może być na całej długości Iub w części owinięty bibułką papierosową. Korzystne bibułki papierosów przedstawionych na fig. 1 nie powinny palić się otwartym ogniem przy stosowaniu wyrobu do palenia, powinny tlić się w sposób kontrolowany oraz powinny dawać szary popiół. Przykładowe bibułki papierosowe tego typu ujawnione są w opisie patentowym St.Zjedn.Am. nr 4 779 631 oraz w publikacji patentowej europejskiej nr 304 766. Odpowiednie są owijki bibułkowe o symbolach P-1981-152, P-1981-124 i P-1224-63 dostępne z Kimberly-Clark Corp. Do odpowiednich bibułek dla papierosów z fig. 2 i 3 należą bibułki o symbolach P-2831 -189-AA i P-3122-153 z Kimberly-Clark Corp. Papier końcowy może otaczać przyustnikową końcówkę wyrobu do palenia. Odpowiednimi papierami na końcówki są nieporowate papiery końcówkowe poddane obróbce materiałami “nie klejącymi się do warg”, znane specjalistom.

170 199

Poniżej przedstawiono przykłady ilustrujące wynalazek, ale nie ograniczające jego istoty. Wszystkie procenty są procentami wagowymi, o ile nie zaznaczono tego inaczej. Wszystkie temperatury podano w stopniach Celsjusza.

Przykład I. Sposób ogólnie

Stabilizowane kompozycje wkładów wytwarza się następującymi ogólnymi sposobami.

Spoiwo, np. alginian amonowy najpierw miesza się z dużą ilością wody (np. przy stosunku wody do spoiwa około 70:1), przez około 5 minut w celu przeprowadzenia pełnej hydratyzacji. Następnie do wodnej zawiesiny alginianu dodaje się materiał tworzący aerozol, np. glicerynę, oraz ewentualnie środki aromatyzujące i całość dokładnie miesza się. Jeśli jako spoiwo stosuje się alginian amonowy, do zawiesiny dodać można jeden lub więcej środków maskujących, np. wodny roztwór K2CO3 itp., jeśli jest to konieczne lub wskazane. Na koniec dodaje się stałe składniki, które można uprzednio wymieszać (jeśli jest to wskazane), np. strącany CaCO3 i/lub tytoń. Mieszanie kontynuuje się aż do uzyskania równomiernej mieszaniny w postaci wodnej zawiesiny.

Ostateczną zawiesinę można dalej rozcieńczyć wodą uzyskując mieszankę nadającą się do natryskiwania lub nadrukowywania. Mieszanki takie nanosi się następnie na odpowiednie podstawowe materiały wkładów takie jak krajanka tytoniowa, arkusze papieru tytoniowego itp. W razie potrzeby nierozcieńczoną zawiesinę wylewać można na odpowiednią powierzchnię, np. na arkusz z polietylenu o dużej gęstości, w formie pasków o wymiarach około 50,8 x 76 mm i o grubości około 0,25 - 2,0 mm, które suszy się na powietrzu. Uzyskany wylany arkusz można poszarpać, np. wykonując około 32 cięcia na cal i zastosować jako wkład, np. w postaci krajanki lub po wymieszaniu z krajanką tytoniową albo z innymi materiałami stanowiącymi wkłady, uzyskując wkład ostateczny.

Przykład II. Wodną zawiesinę wytwarza się z następujących składników:

Alginian amonowy Kelco HV 6,0% wag.

Gliceryna 45,0% wag.

K2CO3 1,0% wag.

CaCO3 3,0% wag.

Tytoń (mieszanka American) 45,0% wag.

Zawiesinę tą wylewa się na arkusz polietylenowy w postaci warstwy o grubości około 1 mm, suszy na powietrzu i tnie na paski przypominające wyglądem krajankę tytoniową Materiał stanowiący wkład owija się w. owijkę papierową i tnie na segmenty o średnicy 7,5 mm i długości 10 lub 15 mm, nadające się,do stosowania jako wkłady.

Przykład III. Stabilizowaną kompozycję wkładu wytwarza się sposobem dwuetapowym, najpierw natryskując na 69,5 części przetworzonej krajanki tytoniowej 30,5 roztworu 1:1 gliceryny w wodzie. Natryśnięty tytoń suszy się następnie w laboratoryjnym urządzeniu Master Heat Gun (Model No. HG-75/B z Master Appliance Corp., Racine, WI) przy temperaturze powietrza około 90°C przez odpowiedni okres czasu, do uzyskania ostatecznej zawartości wilgoci około 12-15%.

Następnie na wysuszony tytoń natryskuje się roztwór spoiwa zawierający wodę i alginian amonowy (Kelco Co., Amoloid LV) w stosunku 99:1, do uzyskania wkładu zawierającego 1 część spoiwa i 99 części tytoniu i gliceryny (w przeliczeniu na suchą masę). Mieszankę tą suszy się w urządzeniu Master Heat Gun przy temperaturze powietrza około 90°C, uzyskując kompozycję wkładu o ostatecznej zawartości wilgoci około 8-12%.

Przykład IV. Stabilizowaną kompozycję wkładu wytwarza się sposobem jednostopniowym natryskując 69 części krajanki tytoniowej z mieszanki American wodną mieszaniną zawierającą 30 części gliceryny i 1 część spoiwa, alginianu amonowego Amoloid LV (z ilością wody zapewniającą uzyskanie mieszanki nadającej się do natrysku). Natryśnięty tytoń suszy się następnie w urządzeniu Master Heat Gun przy temperaturze powietrza około 90°C przez okres czasu niezbędny do uzyskania kompozycji wkładu o ostatecznej zawartości wilgoci około 8-12%.

170 199

Przykład V. A. Powtarza się sposób dwustopniowy z przykładu lll stosując jako podstawowy materiał wkładu objętościowo ekspandowany tytoń, tak że uzyskuje się kompozycję wkładu zawierającą 30 części gliceryny, 1 część Amoloid LV i 69 części tytoniu.

B Dz-» wio otar^rAz ia/Ί nncfęriniaiw o Tfórl/bazli j lolo motorol

J , i ν V» IU1 · Ό Jiy OJJVOV UF J WU«XXUFL>LUFpFXXXUF Tł J X\_IŁ*\*V* X T O V\_F O V*J V£V< J VUŁV.\_F j-F UF VX O XIX »t V Tł J HlUlVi XLXl wkładu objętościowo ekspandowany tytoń, tak ze uzyskuje się kompozycję wkładu zawierającą 30 części gliceryny, 1 część Amoloid LV i 69 części tytoniu.

Przykład Vl. Przygotowuje się wodną zawiesinę następujących składników·':

Alginian amonowy Kelco HV 11% wag.

Gliceryna 89% wag.

Zawiesiną tą nadrukowuje się papier tytoniowy o symbolu P3122-108-A16 z KimberlyClark Corp. do uzyskania ostatecznego obciążenia około 140%) wag. Narukowany papier suszy się w ogrzanym powietrzu (do temperatury około 90°C) w celu usunięcia nadmiaru wilgoci, aż do uzyskania kompozycji wkładu o ostatecznej zawartości wilgoci około 8-12%.

Materiał wkładu owija się owijką papierową i tnie się na segmenty o średnicy około 7,5 mm i długości 10 lub 15 mm, nadające się do stosowania jako wkłady.

Przykład Vll. Przygotowuje się wodną zawiesinę następujących składników:

Alginian amonowy Kelco HV 10% wag.

Środek aromatyzujący 18% wag.

Gliceryna 72% wag.

Zawiesiną tą nadrukowuje się papier tytoniowy o symbolu P3122-109-A16 z KimberlyClark Corp. do uzyskania ostatecznego obciążenia około 140% wag. Nadrukowany papier suszy się w ogrzanym powietrzu (do temperatury około 90°C) w celu usunięcia nadmiaru wilgoci, aż do uzyskania kompozycji wkładu o ostatecznej zawartości wilgoci około 8-12%.

Materiał wkładu owija się owijką papierową i tnie się na segmenty o średnicy około 7,5 mm i długości 10 lub 11 mm, nndaaąąe siędo stosow^iajako wkłady.

Przykład Vlll. Przygotowuje się wodną zawiesinę następujących składników:

Alginian amonowy Kelco HV 6% wag.

Gliceryna 35% wag.

CaCO3 25% wag.

Tytoń (mieszanka American) 35% wag.

K2CO3 1%wag.

Zawiesinę tą wylewa się na arkusz polietylenowy w postaci warstwy o grubości około 0,76 mm, suszy na powietrzu i tnie na paski przypominające wyglądem krajankę tytoniową. Materiał stanowiący wkład owija się w owijkę papierowąi tnie na segmenty o średnicy 7,5 mm i długości 10 lub 15 mm, nadające się do stosowania jako wkłady.

Przykład lX. Przygotowuje się wodną zawiesinę następujących składników:

Alginian amonowy Kelco HV 9,8% wag.

Gliceryna 39,0% wag.

CaCO3 20,0% wag.

Tytoń (mieszanka American) 31 ,:2% wag.

Zawiesinę tą wylewa się na arkusz polietylenowy w postaci warstwy o grubości około 1 mm i suszy na powietrzu. Kompozycję wkładu można pokruszyć uzyskując krajankę lub uformować z niej wkład. Z kompozycji w postaci krajanki lub uformowanego wkładu wykonać można owinięte bibułką rdzenie o średnicy 7,5 mm, które tnie się na segmenty o długości 10 mm, nadające się do stosowania jako wkłady.

Przykład X. Przygotowuje się wodną zawiesinę następujących składników:

Alginian amonowy Kelco HV 6,0% wag.

Gliceryna 60,(0% wag.

CaCO3 3,0% wag.

Tytoń mielony w młynie kulowym mieszanka American 25,0% wag.

Kwaśny fosforan dwuamonowy 1.0% wag.

Środek aromatyzujący 5,0% wag.

170 199

Zawiesinę tą wylewa się w postaci warstwy o grubości około 1 mm i suszy na powietrzu. Kompozycję wkładu szarpie się uzyskując krajankę, z których formuje się rdzenie o średnicy

7.5 mm i długości 10 lub 27 mm, nadające się do stosowania jako wkłady.

Przykład Xl. Przygotowuje się wodną zawiesinę następujących składników:

Gliceryna 80,0% wag.

Kelco HV 20,0% wag.

Na dwa segmenty papieru o symbolu P1976-29-2 z Kimberly-Clark Corp. wylewa się zawiesinę w ilości 370 i 375% wag. (w przeliczeniu na suchą masę). Wylane arkusze suszy się w 50°C przez noc uzyskując kompozycję wkładu, którą można zwijać, ciąć lub szarpać na paski do stosowania jako wkłady.

Przykład Xll. Przygotowuje się wodną zawiesinę następujących składników:

Gliceryna 80,0% wag.

Kelco HV 20,0% wag.

Na dwa segmenty arkusza z przetworzonego tytoniu, o symbolu P-3122-109-A15, z Kimberly-Clark Corp. wylewa się zawiesinę w ilości 320 i 240% wag. (w przeliczeniu na suchą masę). Wylane arkusze suszy się w 50°C przez noc uzyskując kompozycję wkładu, którą można zwijać, ciąć lub szarpać na paski do stosowania jako wkłady.

Przykład Xlll. Przygotowuje się wodną zawiesinę następujących składników:

Gliceryna 80,0% wag.

Kelco HV 20,0% wag.

Na segment folii aluminiowej wylewa się warstwę zawiesiny w ilości 109% wag. (w przeliczeniu na suchą masę). Wylane arkusze suszy się w 50°C przez noc uzyskując kompozycję wkładu, którą można zwijać, ciąć lub szarpać na paski do stosowania jako wkłady.

Przykład XlV. Przygotowuje się wodną zawiesinę następujących składników:

Alginian amonowy Kelco HV 13,5% wag.

Gliceryna 81,0% wag.

Węgiel PCB-G z 30% mentolu 5,5% wag.

Mieszankę węgla z mentolem przygotowuje się mieląc w młynie kulowym węgiel aktywny PCB-G z Calgon Carbon Corp., Pittsburgh, PA, w 30% wag. stałego mentolu. W czasie mielenia w młynie kulowym mieszanina rozgrzewa się, co powoduje parowanie mentolu, tak że węgiel aktywny adsorbuje i/lub absorbuje pary mentolu.

Zawiesinę wylewa się na papier o symbolu P-3122-109-A16 z Kimberly-Clark Corp. w warstwie o grubości około 1 mm i suszy się na powietrzu w warunkach otoczenia w celu usunięcia nadmiaru wilgoci. Kompozycję wkładu można pokruszyć uzyskując krajankę lub uformować z niej wkład. Z kompozycji w postaci krajanki lub uformowanego wkładu wykonać można owinięte bibułką rdzenie o średnicy 7,5 mm, które tnie się na segmenty o długości 10 mm, nadające się do stosowania jako wkłady.

Przykład XV. Wodną zawiesinę zawierającą wodę w ilości 4 części na 1 część składników stałych, przygotowuje się w następujący sposób:

Wodę o temperaturze około 82°C dodaje się do szybkoobrotowej mieszarki. Do wody dodaje się tytoń (zawierający 10% wilgoci) w ilości stanowiącej 61,3% wag. składników stałych. Następnie do mieszaniny dodaje się 3,8% wag. dwuzasadowego fosforanu dwuamonowego, który miesza się (roztwarza) przez 30-45 minut. Następnie dodaje się 4,2% wag. 30% roztworu wodorotlenku amonowego, który miesza się (roztwarza) przez kolejne 30-45 minut. Na koniec dodaje się 30,7% wag. gliceryny i całość miesza się jeszcze przez 10-15 minut.

Uzyskanązawiesinę wylewa się na taśmę ze stali nierdzewnej w postaci warstwy o grubości około 0,76 mm uzyskując arkusz. Na górną powierzchnię arkusza nadmuchuje się powietrze o temperaturze około 93°C, podczas gdy spód taśmy ze stali nierdzewnej styka się z parą wodną. Zastosowanie kombinowanego grzania powoduje wysuszenie arkusza bez usuwania materiałów tworzących aerozol. Arkusz zdrapuje się z taśmy. Arkusz można pokruszyć uzyskując krajankę lub uformować z niego rdzeń, który następnie owija się bibułką i tnie na segmenty o średnicy

7.5 mm i długości 10-15 mm, które stosuje się jako wkłady.

170 199

Przykład XVI. Przykład XV powtarza się stosując następujące składniki: Gliceryna 47% wag.

Tytoń, składniki stałe 47% wag.

hi t t W UZiCAOCłM-U w za nTrsrn

ΖΑΤΊ/ΑΛΙΤΑΓ y ik/ó-LUi liii LiW iiiłiTlUiiWT'j'

Ό/_Λ urafT

30% wodorotlenek amonowy 3% wag.

Przykład XVII. Wodną zawiesinę zawierającą wodę w ilości 4 części na l część składników stałych, przygotowuje się w następujący sposób:

Wodę o temperaturze około 82°C dodaje się do szybkoobrotowej mieszarki. Do wody dodaje się tytoń (zawierający 10% wilgoci) w ilości stanowiącej 32% wag. składników stałych. Następnie do mieszaniny dodaje się 2% wag. dwuzasadowego fosforanu dwuamonowego, który miesza się przez 30-45 minut. Z kolei dodaje się 30% wag. 30% roztworu wodorotlenku amonowego, który miesza się (roztwarza) przez kolejne 30-45 minut.

Alginian amonowy (Kelco HV) w ilości 4% wag. aktywuje się w wodzie o temperaturze około 82°C przy stosunku składników stałych do wody 1:15.

Do zawiesiny tytoniu dodaje się glicerynę w ilości 60% wag., a następnie aktywowany alginian amonowy. Mieszankę tą miesza się przy intensywnym ścinaniu przez 10-15 minut.

Uzyskanązawiesinę wylewa się na taśmę ze stali nierdzewnej w postaci warstwy o grubości około 0,76 mm uzyskując arkusz. Na górną powierzchnię arkusza nadmuchuje się powietrze o temperaturze około 93°C, podczas gdy spód taśmy ze stali nierdzewnej styka się z parą wodną. Zastosowanie kombinowanego grzania powoduje wysuszenie arkusza bez usuwania materiałów tworzących aerozol. Arkusz zdrapuje się z taśmy. Arkusz można pokruszyć uzyskując krajankę lub uformować z niego rdzeń, który następnie owija się bibułką i tnie na segmenty o średnicy

7,5 mm i długości 10-15 mm, które stosuje się jako wkłady.

Przykład XVIII. Przykład XVI powtarza się stosując następujące składniki:

Gliceryna 60% wag.

Tytoń, składniki stałe 30% wag.

Dwuzasadowy fosforan dwuamonowy 2% wag.

30% wodorotlenek amonowy 2% wag.

Kelco HV 6% wag.

Przykład XIX. Papieros z fig. 1

Wytwarzanie elementu paliwowego

Zasadniczo cylindryczny element paliwowy o długości 9 mm i średnicy 4,5 mm, oraz o gęstości pozornej (nasypowej) około 1020 kg/m3 wytwarza się z około 72 części węgla ze ścieru z twardego drewna o średniej wielkości cząstek 12 pm, około 20 części pyłu mieszanki tytoniowej zawierającej tytoń Burley, tytoń utwardzany spalinami i tytoń Oriental, o uziarnieniu około 200 mesh Tylera, oraz 8 części Hercules 7HF ScMc.

Węgiel ze ścieru z twardego drewna wytwarza się zwęglając nie zawierający talku, siarczanowy papier z twardego drewna, gatunku Grande Prairie Canadian, w atmosferze azotu, podwyższając stopniowo temperaturę, tak aby zminimalizować utlenianie papieru, do ostatecznej temperatury co najmniej 750°C. Uzyskany materiał węglowy chłodzi się w atmosferze azotu do temperatury poniżej 35°C, po czym rozdrabnia się nad drobny proszek o przeciętnej średnicy cząstek około 12 pm.

Silnie rozdrobniony proszek węgla z twardego drewna miesza się z pyłem tytoniowym, spoiwem w postaci soli sodowej karboksymetylocelulozy oraz taką ilością wody, aby uzyskać mieszaninę w postaci sztywnej, ciastowatej pasty.

Z pasty w wytłaczarce suwakowej wytwarza się elementy paliwowe zawierające 5 równomiernie rozmieszczonych szczelin lub rowków, każdy o głębokości około 0,81 mm i szerokości około 0,41 mm. Ukształtowanie kanałów, które przechodzą przez element paliwowy, pokazano na fig. 1A. Produkt wytłaczania suszy się na powietrzu uzyskując sprężysty materiał, który tnie się na odcinki o długości 9 mm uzyskując elementy paliwowe.

Zestaw wkładu i tulejki.

Kapsułkę metalową wytwarza się z aluminium techniką ciągnienia metalu. Długość kapsułki wynosi około 30 mm, jej zewnętrzna średnica około 4,6 mm, a średnica wewnętrzna

170 199

4,4 mm. Jeden koniec kapsułki (koniec elementu paliwowego) jest otwarty; drugi koniec jest zamknięty z wyjątkiem dwóch otworów w kształcie szczelin. Zamknięty koniec kapsułki modyfikuje się tak, aby zawierał on pojedynczy otwór o średnicy około 4 mm, dzięki czemu kapsułkę zmienia'się w tulejkę.

Rdzeń z krajanki tytoniowej wykonany z kompozycji wsadowej opisanej w przykładzie III, o średnicy około 4,4 mm i długości około 15 mm umieszcza się w tulejce ustawiając go w odległości co najmniej około 4-5 mm od otwartego końca (czyli od końca przedniego).

Następnie w przedni koniec tulejki wstawia się element paliwowy na głębokość około 2 mm. W ten sposób element paliwowy wystaje około 7 mm z otwartego końca tulejki, a wkład oddzielony jest od tyłu elementu paliwowego szczeliną około 2-3 mm.

Płaszcz izolacyjny.

Rurkę plastykową o długości 15 mm i średnicy 4,5 mm owija się materiałem tworzącym płaszcz izolacyjny o długości około 15 mm. W takim wykonaniu papierosa płaszcz izolacyjny składa się z 2 warstw maty szklanej C Owens Corning, każda o grubości około 1 mm przed sprasowaniem w urządzeniu do wytwarzania płaszcza, przy czym po formowaniu grubość każdej z warstw wynosi około 0,6 mm. Między dwie warstwy ze szkła C wstawiony jest jeden arkusz z papieru z przetworzonego tytoniu o grubości około 0,13 mm, a drugi arkusz z papieru z przetworzonym tytoniem o grubości około 0,13 mm owinięty jest wokół zewnętrznej warstwy szkła. Arkusz z papieru z przetworzonym tytoniem o symbolu P2674-157, z Kimberly-Clark Corp., stanowi arkusz papieropodobny zawierający ekstrakt z mieszanki tytoniowej. Szerokość arkuszy z przetworzonym tytoniem przed formowaniem wynosi 19 mm w przypadku wewnętrznego arkusza oraz 26,5 mm w przypadku zewnętrznego arkusza. Ostateczna średnica plastykowej rurki z płaszczem wynosi 7,5 mm.

Wałek tytoniowy.

Wałek tytoniowy zawierający objętościowo ekspandowaną mieszankę tytoniu Burley, utwardzanego spalinami i Oriental, w postaci krajanki, owija się papierem o symbolu P1487-125 z Kimberly-Clark Corp., uzyskując wałek tytoniowy o średnicy około 7,5 mm i długości około -22 mm. Korzystny sposób objętościowego ekspandowania tytoniu ujawniono w opisie patentowym Stanów Zjedn. Am. nr 5 095 922.

Zestaw przedni.

Sekcję z płaszczem izolacyjnym i wałek tytoniowy łączy się ze sobą za pomocą owijki papierowej o symbolu P2674-190, z Kimberly-Clark Corp., która owija na całej długości płaszcz z tytoniu i szkła oraz na całej długości wałek tytoniowy. W koniec wałka tytoniowego od strony ustnika wstawia się wiertło tak, że powstaje podłużny kanał o średnicy około 4,6 mm. Końcówka wiertła jest ukształtowana tak, że wchodzi ona i zazębia się z plastykową rurką w płaszczu izolacyjnym. Zestaw pojemnika wstawia się od przodu połączenia płaszcza izolacyjnego z wałkiem tytoniowym, przy równoczesnym wyciąganiu wiertła z zazębiającą się z nim rurką plastykową od ustnikowej strony wałka. Zestaw pojemnika wstawia się na taką, głębokość, aż przewidziany do zapalania koniec elementu paliwowego zrówna się z przednim końcem płaszcza izolacyjnego. Całkowita długość uzyskanego przedniego zestawu wynosi około 37 mm.

Element ustnikowy.

Element ustnikowy obejmuje cylindryczny segment o długości 20 mm z luźno nawarstwionego papieru tytoniowego, oraz cylindryczny segment o długości 20 mm z ułożonego tamponu z włókniny polipropylenowej wytwarzanej metodą rozdmuchiwania ze stopu, przy czym każdy z tych segmentów zawiera owijkę papierową. Każdy z segmentów wyposażony jest w podzielne rdzenie, wykonane z wykorzystaniem urządzenia ujawnionego w opisie patentowym Stanów Zjedn. Am. nr 4 807 809.

Średnica pierwszego segmentu wynosi około 7,5 mm, przy czym zawiera on luźno nawarstwiony tampon z papieru tytoniowego o symbolu P1440-GNA dostępnego z KimberlyClark Corp., otoczonego papierową, owijką zatykającą o symbolu P1487-184-2 dostępną z Kimberly-Clark Corp.

17(0199

Średnica drugiego segmentu wynosi około 7,5 mm, przy czym zawiera on nawarstwiony tampon z włókniny polipropylenowej o symbolu PP-100 dostępny z Kimberly-Clark Corp., otoczonego papierowa, owijką, o symbolu P1487-184-2 dostępną z Kimberly-Clark Corp.

Dwa segmenty są. zestrojone osiowo i stykają się ze sobą, a ponadto połączone są na całej długości obydwu segmentów owijkąpapierowądostępnąpod oznaczeniem L-1377-196F z Simpson Paper Company, Vicksburg, Michigan. Długość elementu ustnikowego wynosi około 40 mm.

Ostateczne składanie papierosa.

Część przednią zestawu zestraja się osiowo i styka końcem z końcem elementu ustnikowego, tak że koniec przedniego zestawu od strony pojemnika styka się z tym segmentem elementu ustnikowego, który zawiera nawarstwiony papier tytoniowy. Część przednią zestawu łączy się z elementem ustnikowym, opasując na całej długości element ustnikowy oraz część przednią zestawu stykającą się z elementem ustnikowym na długości 5 mm za pomocą papieru opasującego.

Użycie.

Przy używaniu palacz zapala element paliwowy za pomocą zapalniczki, tak że element paliwowy zaczyna palić się. Palacz wkłada koniec ustnikowy papierosa w usta i zaciąga się papierosem. Zaciągane gorące powietrze z elementu paliwowego przechodzi przez wkład i powoduje ulatnianie się stabilizowanego materiału tworzącego aerozol uwalniając go ze spoiwa. W miarę jak lotne materiały zasysane są w kierunku ust palacza, wchłaniają one środek aromatyzujący z segmentów tytoniowych, a także stygną tworząc widzialny, dymopodobny aerozol o pełnym aromacie. Taki widzialny aerozol o zapachu tytoniu zaciągany jest do ust palacza.

Przykład XX. Papieros z fig. 2

Wytwarzanie elementu paliwowego

Symetryczny element paliwowy o kształcie zasadniczo pokazanym na fig. 2 wytwarza się w sposób następujący:

Zasadniczo cylindryczny element paliwowy o długości 12 mm i średnicy 4,8 mm, oraz o gęstości pozornej (nasypowej) około 1020 kg/m³ wytwarza się z około 89,1 części węgla ze ścieru z twardego drewna o średniej wielkości cząstek 12 Lim, 10 części alginianu amonowego (Amoloid HV, Kelco Co.) i 0,9 części Na2CO3.

Węgiel ze ścieru z twardego drewna wytwarza się zwęglając nie zawierający talku, siarczanowy papier z twardego drewna, gatunku Grande Prairie Canadian, w atmosferze azotu, podwyższając stopniowo temperaturę, tak, aby zminimalizować utlenianie papieru, do ostatecznej temperatury co najmniej 750°C. Uzyskany materiał węglowy chłodzi się w atmosferze azotu do temperatury poniżej 35°C, po czym rozdrabnia się na drobny proszek o przeciętnej średnicy cząstek około 12 i^m.

Silnie rozdrobniony proszek węgla z twardego drewna miesza się na sucho ze spoiwem alginianowym, po czym dodaje się 3% wodny roztwór węglanu sodowego uzyskując dającą się wytłaczać mieszankę o ostatecznej zawartości Na2CO3 0,9 części wag.

Z mieszanki wytłacza się cylindryczne pręty paliwowe (każdy o długości 609,6 mm) wykorzystując wytłaczarkę ślimakową, przy czym pręty mają zasadniczo kształt cylindrów o średnicy około 4,8 mm i zawierają na obwodzie 6 równomiernie rozmieszczonych rowków (około 1x1 mm) z zaokrąglonym dnem, biegnących przez całą długość pręta. Wyjściowa zawartość wilgoci w wytłoczonych prętach wynosi około 32-34% wag. Pręty suszy się w temperaturze otoczenia przez około 16 godzin, tak że ostateczna zawartość wilgoci wynosi około 7-8% wag.

Wysuszone cylindryczne pręty przycina się na długość 571,5 nn za pomocą stalowych tarcz tnących z końcówką diamentową. Pręty umieszcza się w obrotowym bębnie zawierającym szereg kanałów wykonanych tak, że w każdym z nich mieści się i jest utrzymywany jeden pręt. Pręty przytwierdzone są w kanałach za pomocą szeregu cienkich uchwytów gumowych. Bęben obraca się wokół wału, na którym znajduje się w równych odstępach szereg cienkich kołowych ostrzy stalowych z końcówkami diamentowymi. Przykładowo stosować można tarcze tnące o

170 199 średnicy 101,6 mm z ziarnem 100-120, dostępne z Norton Co. jako 1AIR. Ostrza umieszczone są na wale tak, że powodują powstawanie izolacyjnych segmentów wzdłuż każdego z prętów i obcinają pręty na prawidłową długość wymaganą w następnej operacji. Wymiary segmentów izolacyjnych ustala się przesuwając wał lub stosując skośną krzywkę tarczową. Bęben obraca się przez cały czas, po czym pręty wyjmuje się z niego.

Przycięty pręt umieszcza się w innym obrotowym bębnie zawierającym szereg kanałów wykonanych tak, że w każdym z nich mieści się i jest utrzymywany jeden pręt. Pręty przytwierdzone są w kanałach za pomocą szeregu cienkich uchwytów gumowych. Bęben obraca się wokół wału, na którym znajduje się w równych odstępach szereg cienkich kołowych ostrzy stalowych z końcówkami diamentowymi, ustawionych tak, aby przeciąć pręt w określonych miejscach, dzięki czemu powstają poszczególne elementy paliwowe. Bęben obraca się przez cały czas, tak że pocięte elementy paliwowe wysypują się z niego do skrzyni odbierającej.

Gotowe elementy paliwowe, każdy o długości 12 mm, zawierają segment o długości 2,5 mm, dwa segmenty izolacyjne, każdy o długości 1,5 mm oraz segment pośredni o długości 4 mm. Powierzchnia przekroju poprzecznego w segmentach izolacyjnych stanowi około 49% powierzchni przekroju poprzecznego w segmentach końcowych. Każdy element paliwowy waży około 165 mg.

Wytwarzanie końcówki przedniej.

Element paliwowy owija się włóknami szklanymi C z Owens-Coming. Szczegóły odnośnie właściwości tego materiału znaleźć można na stronach 48-52 Monografii RJR, patrz wyżej. Włókna szklane owija się z kolei owijką papierową o symbolu P-2831-189-AA dostępną z Kimberly-Clark Corp., uzyskując cylinder o otwartych końcach umożliwiających przepływ powietrza przez element, o długości około 16 mm i obwodzie około 7,5 mm.

Wkład.

Zastosować można z powodzeniem dowolny z wkładów przedstawionych w przykładach I - XIII. Jeden ze szczególnie korzystnych wkładów przedstawiono w przykładzie IX.

Element ustnikowy.

Rurkę papierową o długości około 63 mm i średnicy około 7,5 mm wykonuje się ze wstęgi papieru o szerokości około 27 mm. Stosuje się papier o gramaturze 34,4 kg, o grubości 0,30 mm; dostępny z Simpson Paper Co. pod symbolem RJR-001. Rurkę wykonuje się z papieru łącząc go na zakładkę za pomocą opartego na wodzie kleju z kopolimeru etylen/octan winylu. Aby zapobiec jakiejkolwiek migracji materiału tworzącego aerozol, wewnętrzną powierzchnię rurki powleka się środkiem Hercon 70 z Hercules, Inc, wprowadzając go do rurki na głębokość około 10 mm, po czym rurkę pozostawia się do wyschnięcia. Powleczoną powierzchnię wewnętrzną rurki powleka się ponownie, tym razem wodnym roztworem chlorku wapniowego (w celu zmniejszenia palności), po czym pozostawia się ją do wyschnięcia.

Wkład o długości 10 mm wstawia się w powleczony koniec rurki papierowej tak, że przednia strona wkładu znajduje się w odległości około 3 mm od przedniego końca rurki papierowej. Wkład utrzymywany jest w miejscu w rurce papierowej siłami tarcia wynikającymi z dopasowania. Segment z krajanki tytoniowej o długości 10 mm owiniętej papierową owijką wkłada się do rurki od przeciwnej strony. Segment tytoniu wciska się w rurkę na taką głębokość, że tylny koniec segmentu tytoniowego znajduje się około 10 mm od końca rurki od strony ustnika.

W koniec rurki papierowej od strony przeciwnej do wkładu wstawia się cylindryczny element filtracyjny tak, że styka się on z segmentem krajanki tytoniowej. Długość elementu filtracyjnego wynosi około 10 mm, a jego obwód około 24 mm. Element filtracyjny wykonuje się z wykorzystaniem znanych technik wytwarzania filtrów, z pakuł z octanu celulozy plastyfikowanego triacetyną (8,0 denier/włókna; łącznie 40 000 denier), przy czym jest on owinięty papierowa owijką

Składanie papierosa.

Element ustnikowy i część przednią umieszcza się tak, że obydwie części przylegają do siebie końcami, z tym że przednia ścianka wkładu znajduje się w odległości około 3 mm od tylnej ścianki elementu paliwowego. Część przednia i element ustnikowy połączone są za

170 199 pomocą opasującej owijki papierowej działającej jako papier opasujący. Owijkę papierową stanowi papier o małej porowatości, o symbolu P-850-61-2 z Kimberly-Clark Corp., który opasuje część przednią na całej długości z wyjątkiem odcinka części przedniej o długości około

1-tim Ir-źny ty*k loo rA ^n«ob*nv k UUU mz, p±mj AUHVU, UlU 1 z UKlMjv z^/wvuj .

Przy paleniu papieros wydziela widzialny aerozol i zapach tytoniu (czyli lotne składniki tytoniu) przy wszystkich zaciąganiach się, przy czym umożliwia wykonanie 10-12 zaciągnięć. Element paliwowy wypala się do miejsca, w którym część paląca styka się z częścią izolacyjna, po czym papieros sam gaśnie.

Przykład XXI. Wytwarzanie elementu paliwowego

Element paliwowy o długości 12 mm i średnicy 4,8 mm, oraz o gęstości pozornej (nasypowej) około 1020 kg/m3 wytwarza się z około 78,7 części węgla ze ścieru z twardego drewna o średniej wielkości cząstek 12 um, 10 części alginianu amonowego (Amoloid HV, Kelco Co.), 1,0 części Na2CO3, 10 części mieszanki tytoniowe American mielonej w młynie kulowym i 0,3 części ekstraktu tytoniowego.

Węgiel ze ścieru z twardego drewna wytwarza się zwęglając nie zawierający talku, siarczanowy papier z twardego drewna, gatunku Grande Prairie Canadian, w atmosferze azotu, podwyższając stopniowo temperaturę, tak aby zminimalizować utlenianie papieru, do ostatecznej temperatury co najmniej 750°C. Uzyskany materiał węglowy chłodzi się w atmosferze azotu do temperatury poniżej 35°C, po czym rozdrabnia się na drobny proszek o przeciętnej średnicy cząstek około 12 um.

Silnie rozdrobniony proszek węgla z twardego drewna miesza się na sucho ze spoiwem alginianowym i tytoniami, po czym dodaje się 3% wodny roztwór węglanu sodowego uzyskując dającą się wytłaczać mieszankę o ostatecznej zawartości Na2CO3 1,0 części wag.

Z mieszanki wytłacza się cylindryczne pręty paliwowe (każdy o długości 609,6 mm) wykorzystując wytłaczarkę ślimakową, przy czym pręty mają zasadniczo kształt cylindrów o średnicy około 4,8 mm i zawierają na obwodzie 5 równomiernie rozmieszczonych rowków (około 1 x 1 mm) z zaokrąglonym dnem, przebiegających przez całą długość pręta. Wyjściowa zawartość wilgoci w wytłoczonych prętach wynosi około 32-34% wag. Pręty suszy się w temperaturze otoczenia przez około 16 godzin, tak, że ostateczna zawartość wilgoci wynosi około 7-8% wag. Wysuszone cylindryczne pręty tnie się na odcinki o długości 12 mm za pomocą stalowych tarcz tnących z końcówkami diamentowymi.

Płaszcz izolacyjny.

Rurkę plastykową o długości 16 mm i średnicy 4,5 mm owija się materiałem tworzącym płaszcz izolacyjny również o długości około 16 mm. W takim wykonaniu papierosa płaszcz izolacyjny składa się z 2 warstw maty szklanej C Owens Corning, każda o grubości około 1 mm przed sprasowaniem w urządzeniu do wytwarzania płaszcza, przy czym po formowaniu grubość każdej z warstw wynosi około 0,6 mm. Między dwie warstwy ze szkła C wstawiony jest jeden arkusz z papieru z przetworzonym tytoniem, P-2831-189-AA z Kimberly-Clark Corp., o grubości około 0,13 mm. Papier papierosowy o symbolu P-3122-153, z Kimberly-Clark Corp., owinięty jest wokół zewnętrznej warstwy szkła. Arkusz z papieru z przetworzonym tytoniem stanowi arkusz papieropodobny zawierający ekstrakt z mieszanki tytoniowej. Szerokość arkuszy z przetworzonym tytoniem przed formowaniem wynosi 19 mm w przypadku wewnętrznego arkusza oraz 26,5 mm w przypadku zewnętrznego arkusza. Ostateczna średnica plastykowej rurki z płaszczem wynosi 7,5 mm.

Część przednia.

Element paliwowy o długości 12 mm wstawia się w płaszcz izolacyjny w ten sposób, że wypycha on plastykowąrurkę o długości 16 mm. Element paliwowy umieszczonyjest w płaszczu w ten sposób, że z każdej strony istnieje około 2-mm wgłębienie.

Wkład.

Zastosować można z powodzeniem dowolny z wkładów przedstawionych w przykładach I - XIII. Jeden ze szczególnie korzystnych wkładów przedstawiono w przykładzie IX.

Element ustnikowy.

Rurkę papierową o długości około 77 mm i średnicy około 7,5 mm wykonuje się ze wstęgi o gramaturze 34,4 kg. o grubości 0,30 mm, dostępny z Simpson Paper Co. pod symbolem RJR-001. Z papieru RJR-001 wykonuje się rurkę łącząc papier na zakładkę za pomocą opartego na wodzie kleju z kopolimeru etylen-octan winylu. Wewnętrzną powierzchnię rurki papierowej powleka się opartym na wodzie klejem z etylenu/octanu winylu, zawierającym etanol i kwas fosforowy, oraz przeciwpleśniowy środek konserwujący Kathon LX-1.5, dostępny z Rohm and Haas. Arkusik folii aluminiowej o długości 37 mm owija się wokół pręta stalowego o średnicy zewnętrznej około 6,75 mm i wstawia się w koniec rurki papierowej tak, że jeden z brzegów rurki z folii znajduje się na tym samym poziomie co jeden z brzegów rurki papierowej. Pręt stalowy wyciąga się następnie uzyskując folię połączoną z wewnętrzną powierzchnią rurki papierowej.

Składanie papierosa.

Wkład o długości 15 mm i średnicy 7,5 mm wstawia się w laminowany folią koniec rurki papierowej tak, że przednia strona wkładu będzie znajdować się około 10 mm od przedniej krawędzi rurki papierowej. Wkład utrzymywany jest w miejscu w rurce papierowej siłami tarcia wynikającymi z dopasowania. Segment z papieru z przetworzonym tytoniem o długości 12 mm i średnicy 7,5 mm, owiniętej papierowąowijkąwkłada się do rurki od przeciwnej strony. Segment tytoniu wciska się w rurkę na takągłębokość, że styka się on z tylną krawędziąwkładu. Następnie segment z krajanki tytoniowej o długości 20 mm i średnicy 7,5 mm, owinięty papierową owijką wkłada się do rurki papierowej tak, aby zetknął się on z segmentem z papieru z przetworzonym tytoniem. Element filtracyjny z pakuł polipropylenowych o długości 20 mm i średnicy 7,5 mm wstawia się do rurki papierowej tak, że stykać się on będzie z segmentem z krajanki tytoniowej. Część przednią wstawia się w przeciwny koniec rurki papierowej tak, ze wewnętrzny koniec płaszcza izolacyjnego styka się z przednim końcem wkładu. Przednia część wystaje na zewnątrz z przedniego końca rurki papierowej na odległość co najmniej około 6 mm.

Przy paleniu papieros wydziela widzialny aerozol o zapachu tytoniu (lotne składniki tytoniu) przy wszystkich zaciąganiach się, przy czym umożliwia wykonanie 10-12 zaciągnięć. Element paliwowy wypala się do miejsca, w którym część palący styka się z częścią izolacyjną po czym papieros sam gaśnie.

Wynalazek został szczegółowo opisany, wraz z korzystnymi jego wariantami. Zrozumiałe jest jednak, ze specjalista po zapoznaniu się z opisem będzie mógł dokonać zmian i/lub usprawnień wynalazku w dalszym ciągu objętych zakresem tego wynalazku, określonym w zastrzeżeniach.

170 199

170 199

FIG. 3 A

14 50 ν 20

					77/77/ 77777/
			' t

| 7 Τ

52 25 23

FIG.2

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 4,00 zł

Claims (10)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Papieros posiadający wkład, zawierający stabilizowaną mieszaninę tworzącą aerozol, zawierającą substancję tworzącą aerozol i spoiwo oraz filtr, znamienny tym, że papieros zawiera węglowy element paliwowy, o długości przed paleniem wynoszącej mniej niż 30 mm oraz, że wkład umieszczony jest w linii za elementem paliwowym i zawiera powyżej 40% wagowych substancji tworzącej aerozol, stanowiącej alkohol wielowodorotlenowy i co najmniej 3% wagowych spoiwa.
2. 2. Papieros według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera mieszaninę tworzącą aerozol zawierającą 30-55% wagowych tytoniu.
3. 3. Papieros według zastrz. 1, znamienny tym, że jako wkład zawiera wylewany materiał arkuszowy.
4. 4. Papieros według zastrz. 1, znamienny tym, że jako spoiwo zawiera alginian amonu.
5. 5. Papieros według zastrz. 1, znamienny tym, że posiada stabilizowany wkład, zawierający alkohol wielowodorotlenowy i spoiwo w stosunku wagowym w zakresie 3:1-40:1 oraz, że stabilizowana kompozycjajest naniesiona na materiał podstawowy, wybrany z grupy obejmującej materiały wypełniające typu organicznego lub nieorganicznego w postaci maty, tkaniny, arkusza, szarpanki lub krajanki.
6. 6. Papieros według zastrz. 5, znamienny tym, że jako materiał podstawowy typu nieorganicznego zawiera materiał wybrany z grupy obejmującej folię aluminiową, folię plastykową lub matę z włókna szklanego.
7. 7. Papieros według zastrz. 6, znamienny tym, że jako materiał podstawowy typu organicznego zawiera papier wybrany z grupy obejmującej materiały wypełniające takie jak arkusze, maty, tkaniny, szarpankę lub krajankę.
8. 8. Papieros według zastrz. 5, znamienny tym, że zawiera materiał typu organicznego zawierający tytoń.
9. 9. Papieros według zastrz. 5, znamienny tym, że zawiera alkohol wielowodorotlenowy i spoiwo w stosunku wagowym w zakresie 15:1-40:1.
10. 10. Papieros według zastrz. 5, znamienny tym, że jako spoiwo zawiera alginian, przy czym stosunek wagowy alkoholu wielowodorotlenowego do spoiwa jest w zakresie 15:3-97:3.

    * * *