Курительное изделие

 

Изобретение относится к курительному изделию, создающему аэрозоль, который содержит не более чем минимальное количество продуктов неполного сгорания или пиролиза. Целью изобретения является улучшение курительных свойств изделия путем уменьшения тепловых потерь в радиальном направлении. Изделие включает горючий углеродистый топливный элемент 1, мундштук, отдельное средство, создающее аэрозоль. Изделие снабжено теплоизолирующим элементом 8, охватывающим часть топливного элемента и/или часть средства, создающего аэрозоль, чтобы изолировать и концентрировать тепло в топливном элементе. Теплоизолирующий элемент 8 может представлять собой слой воздухопроницаемого волокнистого материала и быть выполненным упругим из керамического волокна, например стекловолокна, а его толщина составляет 0,5-2,5 мм. 3 ил.

ССЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

PECflYS JlHH

SU„„! 595329 руд A 24 D 1/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И IlATEHTY

30 10 Ь ....

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

llO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

flPH ГКНТ СССР (21) 4202035/30-13 (62) 3953697/30-13 (22) 23.02.87 (23) 13.09.85 (31) 650604 (32) 14.09.84 (33) US (46) 23.09.90. Бюл. У 35 (71) Р.Дж.Рейнольдс Тобакко Компани (Us) (72) Эндрю Джексон Сенсабау (младший), Генри Томас Ридингс, Джон Хьюз

Рейнольдс IV, Майкл Девид Шеннон, Эрнест Гилберт Фарриер (US) и Чандра

Кумар Банерджи (IN) (53) 663.97 (088.8) (56) Патент Франции У 2469133, кл. A 24 D 1/18, 1981. (54) КУРИТЕЛЬНОЕ ИЗДЕЛИЕ (57) Изобретение относится к курительному изделию, создающему аэро2 золь, который содержит не более чем минимальное количество продуктов неполного сгорания или пиролиза. Целью изобретения является улучшение курительных свойств изделия путем уменьшения тепловых потерь в радиальном направлении. Иэделие включает горючий углеродистый топливный элемент 1, мундштук, отдельное средство, создающее аэрозоль. Изделие снабжено теплоизолирующим элементом 8, охватывающим часть топливного элемента и/нли часть средства, создающего аэрозоль, чтобы изолировать и концентрировать тепло в топливном элементе. Теплоизолирующий элемент 8 может представлять собой слой воздухопроницаемого волокнистого материала и быть выполненным упругим из керамического волокна, например стекловолокна, а его толщина составляет 0,5-2,5 мм. 4 з,п. флы 3 ил

1595329

15

25

35

45

S5

Изобретение относится к курительному изделию, создающему аэрозоль, который содержит не более чем минимальное количество продуктов неполного сгорания или пиролиза.

Цель изобретения — улучшение курительных свойств изделия путем уменьшения тепловых потерь в радиальном направлении.Па фиг.1-3 изображено курительное изделие, продольный разрез.

Изделие содержит горючий углеродистый топливный элемент 1 на конце

2 горения, а на противоположном конце 3 — мундштук, представляющий со.бой либо заложенную фольгой бумажную трубку 4 (фиг.1), либо удлиненную трубку 5 из ацетатцеллюлозы (фиг„2 и 3), в которой на оральном конце курительного изделия расположен с возможностью восприятия тепла от топливного элемента 1 и включающее подложку 7, несущую образующий аэрозоль материал. Изделие снабжено теплоизолируюшим элементом 8, охватывающим по меньшей мере часть топливного элемента 1 и/или часть средства, создающего аэрозоль, чтобы изолировать и концентрировать тепло в топливном элементе.

Теплоизолирующий элемент 8 может представлять собой слой воэдухопро ницаемого волокнистого материала и и быть выполненным упругим из керамического волокна, например . стеклово:локна, а его толщина составляет 0,5,2,5 мм. Негорящие угольные или графитовые волокна могут быть использованы вместо керамических волокон.

Топливный элемент 1 представляет собой пробку из экструдированного угля, имеющую отверстие 9. Конец горения топливного элемента 1 может выходить несколько за край элемента

8 для облегчения зажигания, Подложка 7 представляет собой твердый прристый угольный материал, хотя могут быть использованы другие типы подложек, Материал пропитан одним или несколькими материалами, образующими аэрозоль.

Изделие содержит теплопроводящий элемент 10 для передачи тепла от топливного элемента 1 к средству, создающему аэрозоль (фиг.2), при этом теплопроводящиД элемент 10 пред ставляет собой алюминиевую фольгу, расположенную между теплоизолирующим элементом 8 и подложкой 7, несущей образующий аэрозоль материал с перекрыванием задней части топливного элемента 1 (фиг,2), Топливный элемент 1 и средство, создающее аэрозоль, могут быть соединены с мундштуком (фиг.2 и 3), представляющим собой удлиненную трубку из ацетатцеллюлозы, путем заворачивания в обычную сигаретную бумагу 11. Внутри мундштука размещена полидропиленовая трубка 12. Фильтр 6 состоит из ацетатцеллюлозы, Средство, создающее аэрозоль, выполнено в виде алюминиевой макрокапсулы 13, заполненной гранулированным материалом или смесью гранул

14 и табака 15 (фиг.3). Макрокапсула расположена полностью в теплоизолирующем элементе 8. В этом случае (фиг.3) конец горения топливного элемента 1 не выступает за передний конец элемента 8. Целесообразно, чтобы макрокапсула и задняя часть топливного элемента были окружены деталью из алюминиевой фольги (фиг.2) °

Если фольга, которая окружает

I средство, создающее аэрозоль, загнута только у орального конца, то задний конец топливного элемента может быть вставлен в один конец фольги, а полипропиленовая трубка 12 уперта в оральный конец фольги. Весь узел завернут в стекловолокно до диаметра обычной сигареты.

При зажигании топливный элемент 1 загорается, создавая тепло, используемое для улетучивания образуюших аэрозоль материалов, присутствующих в средстве создания аэрозоля. Летучие материалы втягиваются к оральному концу 3, особенно в период затяжки, и в рот потребителя подобно дыму обычной сигареты, Поскольку топтФвный элемент имеет относительно небольшую длину, горячий. горящий конус пламени всегда расположен вблизи источника аэрозоля, что увеличивает теплопередачу к средству создания аэрозоля и суммарное производство аэрозоля, особенно .когда используется теплоизолирующий элемент

8. Кроме того, теплоизолирующий элемент ограничивает, направляет и концентрирует тепло в центральном сердечнике изделия, в результате чего возрастает теплоперенос к материалу, создающему аэрозоль.

1595329

Поскольку материал, создающий аэрозоль, физически отделен от топливного элемента, он подвергается воздействию значительно более низких; температур, чем в горящем конусе огня. Это снижает вероятность температурного разрушения источника аэрозоля и приводит к получению аэрозоля во Время затяжки, но очень мало или почти не возникает аэрозоль во время тления ° Кроме того, использование углеродистых топливных элементоВ и физическое отделение создающего аэрозоль средстВа исключают наличие значительного количества продуктов пиролиза или неполного сгорания образование побочного дыма, В связи с небольшим размером и . параметрами горения углеродистого топливного элемента, используемого в предлагаемом изделии, топливный элемент обычно начинает гррение почти по всей его длине в течение нескольких затяжек. Таким образом, часть топливного элемента, прилегающая к создающему аэрозоль средству, быстро становится горячей, что значительно увеличивает теплоперенос rc создаю-. щему аэрозоль средству, особенно в начале и середине затяжек. Поскольку топливный элемент является коротким, никогда не существует длинного участка негорящего топлива, который действует в качестве поглотителя крепла, как это присуще изделиям с термическим аэрозолем. Теплоперенос

1 и, следовательно, подача . аэрозоля также усиливается при использовании отверстий через топливный элемент, что вызывает тягу горячего воздуха к источнику аэрозоля, особенно при затяжке.

Короткий углеродистый топливный элемент, теплопроводящий элемент, теплоизолирующее средство и каналы в топливном элементе взаимодействуют с источником аэрозоля, чтобы образовать систему, которая способна вырабатывать значительные количества аэрозоля на каждую затяжку. Непосредственная близость конуса пламени к источнику аэрозоля после нескольких затяжек, наряду с изолирующим средством, приводит к сильной подаче тепла как во время затяжки, так и во время относительно длительного периода тления между затяжками.

Средство, создающее аэрозоль, находится при относительно высокой температуре между затяжками и дополнительное тепло, подаваемое во время затяжек, которое значительно увеличивается посредством отверстий в топливном элементе, используется для испарения образующего аэрозоль материала. Этот повышенный теплоперенос делает более эффективным использование топливной энергии, снижает количество требуемого топлива и способствует подаче аэрозоля. Кроме того, кондуктивный теплоперенос, используемый в предлагаемом изделии, снижает температуру горения углеродистого топлива, что снижает соотношение

СО/СП в продуктах сгорания, получаемых топливом, При соответствующем выборе топливного элемента, изолирующей рубашки, сигаретной бумаги для бумажной обертки и теплопроводящего средстВа можно регулировать параметры горения топлива. Это обеспечивает возможность регулирования теплопереноса к источнику аэрозоля, что изменяет количество затяжек и/или количество аэрозоля, получаемого потребителем, Горючие топливные элементы имеют длину менее 30 мм, Целесообразно, чтобы содержание углерода топливного элемента составляло 80 — 85 мас,, Высокое содержание углерода в топливных элементах создает минимальное количество продуктов пиролиза или неполного сгорания, небольшое или невидимое количество побочного дыма, минимальное количество депла и имеет высокую теплотворную способность, Топливные элементы с более низким содержанием углерода, например, 5065 мас,N, также могут применяться, особенно если используется негорючий инертный наполнитель., 1

Кроме того, могут быть использованы другие топливные материалы, например такие, как табак, заменители табака и им подобные при условии, что они создают и проводят достаточное количество тепла к средству создания аэрозоля, чтобы добиться требуемого уровня аэрозоля из образующего аэрозоль материала. Плотность используемого топлива должна быть выше 0,5 г/см, что выше плотностей, используемых в курительных изделиях.

Если используются другие материалы, 1595329 целесообразно вводить в топливо 2040 мас.% углерода, при этом остальное составляют другие топливные компоненты, включая любое связующее,, модификаторы горения, влагу и т.д.

Используемые в качестве топливного материала углеродистые материалы могут быть извлечены из любого источника углерода. Целесообразно, 10 чтобы углеродсодержащие материалы

:быпи получены с помощью пиролиза или карбонизации целлюлозного материала (древесина, хлопок, вискоза, табак, кокосовый орех, бумага и т.п.), хотя углеродсодержащие материалы других источников также могут быть использованы.

Небольшие количества образующих аэрозоль веществ могут перемещаться < из средства образования аэрозоля и, таким образом, присутствовать в топливном элементе.

Предпочтительным углеродистым топливным элементом является прессован- 25 ный или экструдированный уголь, приготовленный из связующего и угля, Другие углеродсодержащие материалы для прессования и экструзии приготавливают из пиролизоранного хлопка или пиролизованной бумаги.

Связующим, используемым при изготовлении топливноГо элемента,:может быть или натрийкарбоксиметилцел-. люлоза (БСИС); или последняя в сочетании с такими материалами, как хло-, рид натрия, вермикулит,. бентонит, карбонат кальция и v,ä, Другие сря-. зующие включают в себя смолы, напри мер кизепьгур, и другие производные целлюлозы (метиццедщолозд и карбоксиметилцеллюлоза), Кроме того, топливные элементы мо гут включать в себя одну или более добавок для улучшения горения, напри-. 45 мер 5 мас,% ",флорида натрия, чтобы улучщить параметры тления и задержку тления, t 2 мас, карбоната калия для улучшения прикуриваемости, Дпя улучшения физических свойств использу-. ются такие глины, как каолины серпентины, аттапульгдты и т,п, Другой углеродный топливный элемент — углеродное волокнистое тонливо, которое может быть изготовлено путем карбонизации волокнистых материалов, например,хлопка, вискозы, бумаги, полиакрилонитрила и им подобных. В целом, пиролиз с тем4 пературой 650-1000 С, предпочтителен о но 950 С, в течение 30 мин достаточен для получения соответствующего углеродного волокна с хорощими характеристиками горения. Для изменения параметров горения в эти волокнистые топлива могут быть введены добавки, Средство создания аэрозоля физически отделено от топливного элемента, т.е, подложка, емкость или камера, которая содержит образующий аэрозоль материалы, не смешана или не является частью горючего топливноГо элемента, Такое устройство cIIQ собствует уменьшению или исключению термического разрушения образующего аэрозоль материала и наличия побочного дыма, Хотя создающее аэрозоль средство не является частью топливного элемента, оно находится с ним в состоянии кондуктивного теплообмена и прилегает или расположено смежно с ним, Целесообразно, чтобы образующее аэрозоль средство включало в себя один или более термостойких материалов, которые несут одно или более образующие аэрозоль вещества. Термостойким является материал способный выдерживать высокие температуры, например 400-600 С, которые существуют вблизи топлива, без разрушения или сгорания. Использование такого материала способствует сохранению простой химии дыма в аэрозоле, Другие образующие аэрозоль средства, например разрывные под действием тепла микрокапсулы, или твердые образующие аэрозоль материалы также могут применяться при условии, что они способны высвобождать достаточное количество образующих аэрозоль паров, чтобы соз давать впечатление курения табака.

Термостойкие материалы, которые могут быть использованы в качестве подложки или носителя для создающих аэрозоль материалов, должны быть пористыми и способны удерживать образующие-аэрозоль соединения, когда не находятся в использовании, и вы-. свобождать потенциальные пары, образующие аэрозоль при нагреве топливным элементом, Полезными термостойкимиматериалами являются термостойкие абсорбирующие угли - пористые угли, графит, активированные и неактивированны

1595329

10 угли и им подобные Другие соответствующие материалы включают в себя неорганические твердые вещества: керамические материалы стекло глиноУ Ф

5 зем, вермикулит, глины, бентонит и т.п..Предпочтительными материаламн

- являются угольный фетр, волокна и маты, активированные и пористые угли.

В зависимости от конкретного создающего аэрозоль средства состав и форма его могут быть выбраны из зерна, волокон, пористых блоков, сплошных блоков с одним или более осевыми каналами, проходящими в осевом направлении, Подложки, в частности зернистые, могут быть вмещены кон« тейнерами, выполненными из металлической фольги, Создающее аэрозоль средство, используемое в предлагаемом изделии, располагается на расстоянии не более

60 мм от конца горения топливного элемента. Источник аэрозоля может изменяться по длине от 2 до 60 мм. 25

Если используется незернистая подложка, она может быть снабжена одним или более отверстиями, чтобы увеличивать поверхностную площадь подложки, поток воздуха и теплоперенос.

Вещества должны образовывать аэ.розоль при температуре, присутствующей в источнике аэрозоля, когда он нагревается горящим топливным элементом. Такие материалы состоят из угле- рода, водорода и кислорода, но они могут включать в себя другие материалы. Образующие аэрозоль материалы могут быть твердыми, полутвердыми или жидкими, Точка кипения материала и/или смеси материалов приблизительно . о

500 С. Вещества, обладающие такими параметрами, включают в себя многоатомные спирты (глицерин, пропиленгликоль, триэтиленгликоль), а также алифатические эфиры моно-, ди- или поликарбоновых кислот (метилстеарат, додекандиоат, диметилтетрадодекандиоат и др ° ), Целесообразно, чтобы образующие аэрозоль материалы включали в себя

50 смесь материалов с высокой точкой кипения при низком давлении паров и смесь материалов с низкой точкой кипения при высоком давлении паров, В этом случае при первых затяжках материал с низкой точкой кипения выдает большую часть исходного аэрозоля, тогда как при повышении температуры источника аэрозоля материал с высокой точкой кипения создает наибольшую часть аэрозоля.

Создающий аэрозоль материал может присутствовать в создающем аэрозоль средстве в концентрации, достаточной, чтобы покрывать подложку.

Средство создания аэрозоля также может включать в себя летучие ароматизирующие вещества, такие как ментол, ванилин, искусственный кофе, экстракты табака, никотин, кофеин, жидкости и другие вещества, которые придают аромат аэрозолю.

Курительное изделие включает в себя порцию или пробку 15 табака, который добавляет табачный аромат аэрозолю. Целесообразно, чтобы табак помещался в оральном конце средства создания аэрозоля или был смешан с носителем материала образования аэрозоля. Ароматизирующие агенты могут быть введены в изделие, чтобы ароматизировать аэрозоль, подаваемый потребич елю.

Если используется табак, горячие пары, проходя через слой табака, экстрагируют и испаряют летучие компоненты, находящиеся в табаке, но не сжигают табак. Таким образом, потребитель курительного изделия получает аэрозоль, который содержит качества и.ароматы естественного табака без продуктов сгорания, создавае- мых обычной сигаретой, Кроме того, эти вещества могут быть помещены между создающим аэрозоль средством и оральным концом, например, в виде отдельной подложки или камеры в канале, который проходит от создающего аэрозоль средства к оральному концу, или в порции табака. Летучие вещества могут быть использованы вместо части или всего аэрозольного материала, так что изделие дает потребителю неаэрозольный аромат или другой материал. !

Предлагаемое изделие может быть использовано или может быть приспособлено для использования в качестве изделия для ввода лекарств, для введения летучих фармакологических— или физиологически активных материалов, например эфедрина, метапротеренола, тербуталина и им подобных., Теплопроводящий элемент, используемый в этом изделии, представляет. собой металлическую фольгу, например

1595329

12 алюминиевую, толщиной 0,01-0,1 мм. и более, Толщина и/или тип проводящего материала могут изменяться для обеспечения требуемой теплопередачи, при этом теплопроводящий элемент контактирует или перекрывает часть топливного элемента и создающего аэрозоль средства и может быть выполнен в виде контейнера, который вме- 1р цает создающий аэрозоль материал .

Теплоизолирующие элементы содержат неорганические или органические волокна, выполненные из стекла, глинозема, кремнезема, стекловидные материалы, минеральную вату, угли, силиконы, боры, органические полимеры, целлюлозы и им подобные, включая смеси этих материалов. Неволокнистые изолирующие материалы (кремне- 2О земный аэрогель, перлит, стекло и им подобные), выполненные в виде сетки, лент или другой формы, также могут быть использованы, Целесообразно использовать упругие изолирующие эле- 25 менты, чтобы способствовать имитации чувства сигареты. Эти материалы действуют в первую очередь как изолируюцая рубашка, сохраняющая значительную часть тепла, образованную gp горящим топливным элементом, на средство создания аэрозоля, Поскольку изолирующая рубашка становится горячей вблизи горящего топливного элемента в ограниченной мере, она также может проводить тепло к средству создания аэрозоля, Изолирующие материалы включают в себя керамические волокна, например стекловолокно. Изолирующее волокно 4р наворачивается по меньшей мере на часть топливного элеменга и какую-. либо другую часть изделия до конечного диаметра от 7 до 3 мм. Таким образом, толщина изолирующего слоя 45 должна составлять 0,5 - 2,5 мм, при этом стекловолокно, имеющее низкую точку размягчения, например 650 С, о предпочтительно.

Если в качестве изолирующего средства используется волокно, целесообразна перегородка у орального конца изделия, содержащая кольцевой: элемент 16 из пакли ацетата целлюлозы высокой плотности, которая примыкает к волокнистому изолирующему средству и уплотнена у орального конца, например, клеем, чтобы перекрывать воздух через паклю.

Средство создания аэрозоля — топливо прикрепляется к мундштуку, например к заложенной фольгой бумаге или трубкам из ацетата целлюлозы/

/пластмассы, хотя мундштук может быть выполнен отдельно, например, в виде держателя сигареты. Этот элемент изделия образует канап, который обеспечивает подачу испаренного аэрозоля в рот потребителя. Благодаря его длине (50-60 мм и более) канал удерживает горячий конус пламени от рта и пальцев потребителя.

Соответствующий мундштук должен быть инертным по отношению к образующему аэрозоль материалу, иметь влагозащитный внутренний слой, обеспечивать минимальные потери аэрозоля из-за конденсации или фильтрации и выдерживать температуру на границе с другими элементами изделия, Мундштук может включать в себя фильтрующий ободок, который исполь-. зуется для придания изделию внешнего вида обычной сигареты с фильтром.

Такие фильтры включают в себя— фильтры из ацетата целлюлозы низкой плотности и полые пластмассовые фильтры, например фильтры из полипропилена. Кроме того, полная длина изделия или части его может быть обернута в сигаретную бумагу.

Аэрозоль является химически простым, содержащим воздух, окислы углерода, аэрозоль, который несет любые желаемые ароматизирующие и другие материалы, воду и следы других материалов. Влажный, полностью измельченный или мелкодисперсный материал (11ТРМ) не обладает мутагенной активностью, Дополнительное преимущество предлагаемого изделия — относительное отсутствие пепла, создаваемого во время использования, по сравнению с количеством пепла от обычной сигареты. Когда источник топлива горит, он преобразует углерод в окислы углерода при сравнительне небольшом количестве пепла, и таким образом нет необходимости сбрасывать пепел во время использования изделия.

Формула изобретения

1 ° Курительное изделие, содержацее топливный элемент на конце горения и на противоположном конце—

1595329

3. Изделие по п.1, о т л и ч а— ю щ е е с я тем, что теплоизолирующий элемент представляет собой слой воздухопроницаемого волокнистого материала. мундштук, отдельное средство, создающее аэрозоль, расположенное с возможностью восприятия тепла от топливного элемента и включающее подложку, несущую образующий аэрозоль материал, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения курительных свойств изделия путем уменьшения .тепловых потерь в радиальном направ- 1О лении, курительное изделие снабжено теплоизолирующим элементом, охватывающим по меньшей мере часть топливного элемента и/или по меньшей мере часть средства, создающего аэрозоль.

2. Изделие по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что теплоизолирующий элемент выполнен упругим, à его толщина составляет 0 5-2,5 мм.

4. Изделие по п.1, о т л и ч а— ю щ е е с я тем, что оно содержит теплопроводящий элемент для передачи тепла от топливного элемента к средству, создающему аэрозоль.

5. Изделие по п,1, о т л и ч а— ю щ е е с я тем, что теплопроводящий элемент расположен между теплоизолирующим элементом и средством, создающим аэрозоль с перекрыванием задней части топливного элемента.

1б

2

Составитель Л.Аникина

Техред M.Õîäàíè÷ Корректор Т. Палий

Редактор П.Тупица

Заказ 2840 Тираж 275 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101