Табачное изделие с мундштуком Советский патент 1993 года по МПК A24D1/18 

Изобретение касается табачных изделий, которые не создают видимого табачного потока дыма с боков, в частности табачного изделия, в котором ощущения; связанные с курением табака, достигаются без горения табака.

Целью изобретения является создание таэачного изделия, в котором материал, выделяющий ароматизированный аэрозоль, эффективно нагревается горячими газами, образующимися при прохождении через него воздуха, и излучением тепла углеродного источника тепла, исключение возможности вдыхания стекловолокна курильщиком при применении изделия, которое по внешнему виде и ощущению напоминает обычную сигарету. .

| На фиг, 1 изображено предлагаемое табачное изделие; на фиг. 2 - разрез А-А на .1: на Фиг. 3-6 - разрезы Б-Б, В-В, Г-Г, ДКЦ на фиг. 2 соответственно; на фиг. 7 - активный элемент табачного изделия, аксо

нометрия; на фиг. 8 - разрез Е-Е на фиг. 7; на фиг. 9 - схема испытательного устройства для измерения проницаемости табачных изделий; на фиг. 10 - табачное изделие, вариант; на фиг. 11 - разрез Ж-Ж на фиг. 10; на фиг. 12 - активный элемент табачного изделия, аксонометрия; на фиг. 13 - разрез 3-3 на фиг. 12.

Табачное изделие 10 (см.фиг,1-8) состоит из активного элемента 11, трубки 12 камеры расширения, обернутой сигаретной бумагой 14, и фильтерного элемента 13, прикрепленного посредством отрывной полоски 205 бумаги.

Оберточная бумага 14 представляет собой сигаретную бумагу, которая обработана, например, окисью магния для уменьшения термической деградации, или другую соответствующую огнестойкую сигаретную бумагу.

Активный элемент 11 включает в себя углеродный источник 20 тепла и слой 21

О

о

ы

о

ы

ароматизирующего вещества, который выделяет ароматизированные пары и газы при контакте с горючими газами, проходящими через источник тепла. Пары проходят в трубку 12 камеры расширения, образуя аэрозоль, который проходит к элементу 13 мундштука и затем а рот курильщика.

Углеродным источником 20 тепла является чистый углерод преимущественно с некоторыми катализаторами или сгораемыми добавками. Углеродный источник 20 тепла изготавливают из древесного угля с одним или несколькими сквозными продольными каналами, в форме многоугольных звезд с длинными узкими вершинами и небольшой внутренней окружностью. Углеродный источник 20 тепла имеет объем пустот свыше примерно 50% и размер пор между частицами древесного угля 1-2 мкм. Углеродный источник 20 тепла имеет массу примерно 81 мг/10 мм и плотность примерно 0,2-1,5 г/см . Площадь поверхности БЭТ частиц древесного угля, применяемых в углеродном источнике 20 тепла, находится в пределах 50-2000 м2/г.

Слой 21 ароматизирующего вещества может включать в себя любой материал, который выделяет требуемые ароматы и другие соединения при контакте с горячими газами. Соответствующие материалы для ароматизирующего слоя 21 могут включать в себя табачный наполнитель или инертную основу, на которую осаждают требуемые соединения. В предпочтительной конструкции слоем 21 ароматизирующего вещества является уплотненный слой измельченного табака. Гранулы предпочтительно получают посредством смешивания в экструдере измельченных табачных материалов, имеющих размер примерно 20-400 меш, преимущественно 150 меш. Исходное вещество аэрозоля, например, глицерин 1,3-бу- тандиол или пропиленгликоль, который может широко диспергироваться среди частиц табака и тонко измельчённого материала наполнителя, например карбоната кальция или окиси алюминия, для увеличения тепловой нагрузки и исключения повышения горячими газами температуры гранул выше температуры их термического разложения. Материалы смешивают для приготовления смеси и смесь экструдируют из экструзионной головки, обычно имеющей множество отверстий, в пряди, подобные спагетти, примерно одного диаметра.

Выдавленные пряди режут на отрезки одинаковой толщины. Гранулы предпочтительно имеют одинаковый размер и содержат смесь из 15-95% материала табака,

5-35% исходного вещества аэрозоля и 0- 50% материала наполнителя.

При достаточном содержании кислорода источник тепла 20 будет гореть и образовывать главным образом двуокись углерода. Гильза 22 активного элемента 11, отражающая радиантную энергию, является негорючей, и во время курения изделия 10 она не горит. Изделие 10 изготовлено так, что газы.

проходящие через слой 21 ароматизирующего вещества, имеет уменьшенное содержание кислорода, поэтому компоненты слоя 21 ароматизирующего вещества подвергаются пиролизу, а не горят, даже если их

5 температура достаточно высокая для их воспламенения. При курении табачного изделия 10 поток дыма с боков невидим.

Активный элемент 21 расположен в составной гильзе, включая гильзу 22 для отра0 жения радиэнтной энергии и предпочтительно внутреннюю гильзу 23 внутри гильзы 22. (Термин гильза, как он применяется здесь, относится к составной гильзе). Внутренняя гильза 23 отфальцова-5 на для образования упорной кромки 24, которая удерживает углеродный источник тепла 20, свешивающийся с внутренней стенки гильзы 22, отражающей радиантную энергию, при этом остается кольцевое про0 странство 25. Слой 21 ароматизирующего вещества удерживается во внутренней гильзе 23 между выступом 24 и источником 20 тепла на одном конце и сеткообр-атным хомутиком 26, который удерживается в грану5 лах слоя 21, при этом позволяя аэрозолю проходить через него в трубку 12 камеры расширения на другом конце. Трубка 12 камеры расширения придает изделию 10 длину и внешний вид обычной сигареты.

0 Мундштучная часть 12 внутренней гильзы проходит за мундштучный конец гильзы 22, отражающей радиантную энергию, и входит- в трубку 12 камеры расширения. При помощи уголков 14 удерживаются вместе актив5 ный элемент 1.1 и трубка 12 камеры расширения. Сигаретная оберточная бумага. 1.4. имеет достаточную пористость, чтобы воздух мог проходить сквозь бумагу 14 и гильзу 22 для поддержания горения исто.ч0 ника 22 тепла. Бумага может быть перфорирована, например, лазером в зоне гильзы 22.

Алюминиевый вкладыш 27, вставленный во внутреннюю гильзу 23 позади хому5 тика 26, закрывает открытый конец активного элемента 11, оставляя только отверстие 28 для прохождения горячих паров через отверстие 28, увеличивает их скорость, и они затем расширяются в трубке 12 камеры расширения. Расширение паров и

газов в камере расширения вызывает охлаждение насыщенных паров для образования устойчивого аэрозоля, в результате уменьшается конденсация на любом из сегментов 29 и 200 мундштука, тем самым увеличивается подача аэрозоля к курильщику. Степень расширения и охлаждения можно регулировать посредством изменения размера отверстия 28 и объема камеры 12 рэс- Ц ирения.

Элемент 13 мундштука может представ- л;ять собой полую трубку или может включать в себя сегмент 29 фильтра.

Элемент 13 мундштука предпочтитель- но включает в себя два сегмента 29 и 20.0 г ундштука. Сегмент 29 представляет собой фильтерную пробку 201 из ацетата целлюлозы, обернутую полоской 202. Сегментом 200 является стержень из табачного напол- нителя, окруженный оберточной лентой 203, который, помимо дополнительного охлаждения аэрозоля и обеспечения некоторой фильтрации, может придать Дополнительный вкус табаку. Табачный наполнитель в сегменте 20 предпочтительно разрезают на стандартные 30 резов/дюйм, однако он может быть крупнее для уменьшения фильтрования. Например, табачный наполнитель можно разрезать примерно на 5 резов/дюйм. Оба сегмента 29 и 200 элемента 13 мундштука обмотаны вместе обер- очной лентой 204, и весь элемент 13 лундштука прикреплен к остальной части изделия 10 при помощи полоски 205.

В активном элементе 11 образовано ольцевое пространство 25, так, что достаточно воздуха проходит к источнику 20 теп- а для поддержания горения и следовательно уменьшается до минимума (проводимость тепла к внешней поверхности. По первой причине гильза 22 для отражения радиантной энергии перфорирована pi имеет по крайней мере примерно 9,5% открытой поверхности и проницаемость примерно 9,1-15,1, измеренную следующим образом.

| Как показано на фиг. 9, устройство 90 (для испытания проницаемости собрано из трубчатых секций 91-94, причем все они имеют одинаковый диаметр с гильзой 22 для отражения радиантной энергии, которая включена в устройство 90. Азот накачивают в отверстие 95 со скоростью 2 л/мин. Отверстие 96 открыто в атмосферу.Газ откачивают из отверстия 97 со скоростью 1 л/мин. |Поскольку сопротивление потоку воздуха через стенку гильзы 22 меньше сопротивле- ния воздуха; проходящего по каналу устрой- |ства 90, воздух будет затягиваться через (стенку гильзы 22 и выходить через отверстие 97 вместе с некоторым количеством газа азота. На конце трубчзтой секции 93 под трубчатой секцией 94 установлен зонд 98 масс-спектрометра, который соединен

5 кабелем 99 с масс-спектрометром 900. Кабель 99 выходит из трубы 94 в позиции 901. Отверстие, через которое проходит кабель 99,уплотнено, так что кислород не входит в устройство 90, кроме как через стенку гиль0 зы 22. Проницаемость гильзы 22 определена как количество миллилитров кислорода в 1 мин на 1 см2 площади поверхности наружной стенки гильзы 22, измеренное зондом 98, как определено масс-спектрометром

5 900.

Проницаемость гильзы 22 для отражения радиантной энергии определяет массовый, расход сгоревшего источника 20 тепла. Желательно, чтобы изделие 10 могло гаран0 тировать примерно 10 затяжек в условиях FTC (2-секундная затяжка 35 мл, сделанная 1 раз в 1 мин.). Если массовый расход при горе-нии источника 20 тепла слишком высокий, то каждая затяжка, сделанная куриль5 щиком, будет давать дополнительный аромат, потому что газы, достигающие слоя 21 ароматизирующего материала, будут горячими. Однако поскольку за каждую затяжку расходуется больше источника тепла 20,

0 то источник тепла 20 может расходоваться . меньше чем за.10 затяжек. Аналогично, если массовый расход при горении слишком низкий, то можно сделать больше, чем 10 затяжек, но каждая затяжка будет давать

5 меньше аромата, так как гильзы будут холоднее. Также, если массовый расход слишком низкий, то источник тепла 20 может погаснуть прежде,-чем курильщик будет го- тов сделать другую затяжку. Было обнару0 жено, что предпочтительный массовый расход составляет примерно 9-11 мг/мин. Для достижения такого интервала массового расхода горения предпочтительна прони- цаемость 9,1-15,1.

5

Поток воздуха в элементе 11 проходит в ароматизирующий слой 21 через канал 206 в источнике тепла 20. Желательно, чтобы по возможности больше площади поверхности

0 источника тепла 20 находилось в контакте с потоком воздуха для максимизации конвекционной теплопередачи к ароматизирующему слйю 21 и чтобы горение было по возможности полным. Для этого канал 206

5 имеет многостороннее сечение, например, в форме восьмиугольной звезды. Площадь поверхности канала 206 в предпочтительной конструкции превышает площадь поверхности внешней поверхности источника тепла 20.

Для уменьшения потерь тепла на излучение от изделия 10 все внутренние поверхности активного элемента 11 выполнены отражаемыми. Например, гильза 22 для отражения радиантной энергии может быть изготовлена из металлизированной бумаги. Как показано на фиг. 7 и 8, более предпочтительно, чтобы гильза 22 для отражения радиантной энергии была изготовлена из слоя 70 бумаги и внутреннего слоя 71 фольги, Слой 71 фольги отражает тепло, излучаемое источником 20 тепла, назад в источник 20 тепла для поддержания его в горячем состоянии и чтобы он не охлаждался ниже его температуры воспламенения и не загасал. Отражение тепла в активный элемент 11 также означает/что имеется больше тепла для его передачи ароматизирующему слою 21.

Бумажный слой 70 может состоять из спирально намотанной полости бумаги или можно применять другие известные способы изготовления бумажной трубки. Однако предпочтительно, чтобы слой 70 бумаги и слой 71 фольги проходили вместе через гар- нируту, подобную той, которую применяют в изготовлении обычных сигарет и которая формирует их в трубку. В этой конструкции кромки слоя 70 бумаги перекрываются и приклеиваются одна к другой. Бумажный слой 70 выполняется пористым либо перфорированным, так что может достигаться требуемая проницаемость. Фольговый слой 71 предпочтительно изготавливают из стандартной алюминиевой фольги толщиной 0,0015 дюйма, которую чеканят для образования приподнятых отверстий и затем ка- ландируют для выравнивания отверстий так, чтобы перфорированная фольга была достаточно гладкой. Хотя каландирование закрывает отверстия до некоторой степени, однако требуемая проницаемость достигается, поскольку выдавленный алюминиевый лист имеет по меньшей мере 4% открытой площади, предпочтительно примерно 9,5% открытой площади.

Хотя слой 71 фольги отражает значительную часть тепла,создаваемого источником 20 тепла, однако часть тепла может выходить наружу. По этой причине бумага, применяемая в слое 70, предпочтительно модифицирована для исключения горения, таким образом она не воспламеняется во время курения изделия 10.

Внутренняя гильза 23 является также отражательной, состоит из внешнего 80 и внутреннего 81 алюминиевых слоев и промежуточного бумажного слоя 82.

Внутреннюю гильзу 23 можно изготовить, взяв две идентичные полоски пластика из бумаги и фольги, и спирально намотать их бумажной стороной к бумажной стороне

так, чтобы две бумажные стороны образовывали вместе промежуточный слой 82. Бумажные -слои изготовлены из твердой каландированной бумаги. В предпочтительной конструкции промежуточный слой 82

0 также включает в себя три слоя бумаги, отработанной, например, окисью магния для уменьшения термической деградации, или бумагу другого соответствующего огнеупорного типа, сигаретную бумагу, намотанную

5 между полосками пластика из бумаги и фольги. Внутренняя гильза 23 непроницаема для воздуха, поскольку ароматизирующий слой 21 должен быть свободен от кислорода так, чтобы не могло произойти

0 воспламенение табака, которое может ввести в аэрозоль компоненты термического разложения и ухудшение вкуса. Слои 80 и 81 фольги поддерживаются без воздуха, а ра- диантное тепло отражается назад для уве5 личения аромата; Конечно, можно другими способами поддерживать ароматизирующий слой 21 без воздуха, например в зоне ароматизирующего слоя 21 гильзу 22 для отражения.радиантной энергии можно по0 крыть непроницаемым для воздуха материалом (не показан). Слои 80 и 81 фольги должны быть по возможности тонкими, чтобы они имели низкую теплоемкость и чтобы больше тепла подавалось к слою 21 арома5 тизирующего материала.

Внутреннюю гильзу 23 складывают так, чтобы образовать кромку 24, которая должна быть достаточно широкой для удержания на месте источника 20 тепла.

0 Активный элемент 11 снабжен отражательным колпачком 15, который прочно охватывает гильзу 22 для отражения тепла. Колпачок 15 имеет одно или несколько отверстий 16 для доступа воздуха в активный

5 элемент 11. Предпочтительно отверстия 16 расположены по периферии колпачка 15. В предпочтительной конструкции имеются шесть разнесенных под одинаковым углом отверстий диаметром 0,080 дюйма. Колпа0 чок 15 увеличивает отражение излучения назад в активный элемент 11 и также исключает выпадение источника 20 тепла из изделия 10, если он до некоторой степени провисает. Это важно, если считать, что ис5 точник 20 тепла тлеет при высокой температуре между затяжками и даже становится более горячим во время затяжек. Колпачок 15 также удерживает любую зону, которая может образовываться во время горения источника 20 тепла.

) Предпочтительно, чтобы изделие 10 имело внешний диаметр 7,9 мм, как и у обычной сигареты. Углеродный источник 20 тепла имеет диаметр предпочтительно 4.6

м и длину 10,1 мм, тогда как активный

емент 11 имеет общую длину 26 мм.

Мундштук 13 имеет длину 21 мм, поде- лЫную между фильтром 29 из ацетата целлюлозы длиной 10 мм и табачным стержнем 200 длиной 11 мм. Трубка 12 камеры расши- р|зния имеет длину 33, так, что общая длина изделия 10,79 мм, которую можно сравнить сюбычной длинной сигаретой. В предпочтительных конструкциях кромка 24 имеет ширину 2,6 мм.

Другая, особенно предпочтительная конструкция табачного изделия показана на ф;иг. 10-13.

; В конструкции 100, показанной на фиг. 10-13, распорка 101 внутри активного элемента 110 удерживает гранулы ароматизирующего материала в слое 21 в пространственной связи от конца угле- ррдного источника 20 тепла. Применение распорки 101 обеспечивает более равномерный нагрев конца слоя ароматизирующего материала смежно с источником 20 тепла, потому что струя горячих газов, вытягиваемых через канал 206, имеет время рас- пространяться до ее достижения ароматизирующего слоя 21. Таким образом Она нагревает больше конец слоя.21 ароматизирующего материала. Включение рас- порки 101 препятствует вспышке ароматизирующего слоя 21 при зажигании табачного изделия 100. При отсутствии распорки 101 пламя, втягиваемое через канал 206 во время зажигания изделия, может Привести к воспламенению или вспышке слоя 21 ароматизирующего материала, а когда распорка 101 присутствует, пламя распространяется над распоркой-101.Распорка 101 предпочтительно металлическая, например представляет собой алюминиевый диск, который предпочтительно, затемнен, так что он будет поглощать тепло от углеродного источника тепла 20 и излучать его в направлении слоя 21 ароматизирующего материала.

Включение распорки 101 обеспечивает также другие преимущества. Например, она г репятствует выпадению из ароматизирующего слоя 21 через канал 206 мелких частиц, например частиц измельченного табака, и защищает передний конец табачного изделия 100 между колпачком 15 и источником 2 0 тепла или препятствует выпадению изде- лия 100 вместе, если колпачок 15 отсутству- ет. Также распорка 101 допускает уплотнение до различной степени некоторого количества гранул в слое 21 ароматизирующего материала посредством перемещения распорки 101 ближе или дальше от хомутика 26.Различная степень уплотнения

5 слоя 21 ароматизирующего материала приводит к различной степени сопротивления затяжки изделия 10, а также различным характеристикам аромата. Наконец, распорка 101, которая удерживает гранулы слоя 21

0 ароматизирующего материала в стороне от источника 20 тепла, также препятствует миграции ароматизирующих соединений из гранул источника 20 тепла, где они могут быть родвержены пиролизу и ухудшать вкус

5 или образовывать продукты термического разложения. Формула изобретения

1.Табачное изделие с мундштуком, со- 0 держащее на удаленном от мундштука конце активный элемент, сообщенный с мундштуком и состоящий из цилиндрической полой гильзы с внутренними и наружными стенками, имеющей первый торец на

5 удаленном конце и второй торец ближе к мундштуку, расположенные в гильзе смежно с первым торцом источник тепла со сквозным каналом для текучей среды и смежно со вторым торцом масса ароматизи0 рующего материала, способная выделять аэрозоль при прохождении через него на- .третого воздуха, отличающееся тем, что, с целью обеспечения эффективного нагревания ароматизирующего материала го5 рячими газами и теплом от источника тепла, источник тепла закреплен в гильзе на расстоянии от внутренней стенки гильзы с образованием между ними кольцевого пространства, масса ароматизирующего

0 материала связана с источником тепла для передачи тепла посредством излучения и конвекции, а гильза выполнена проницаемой для воздуха смежно с источником тепла для поддержания горения источника тепла,

5 и непроницаемой смежно со слоем ароматизирующего материала для исключения горения слоя ароматизирующего материала,

2.Изделие по п.1,отличающееся тем, что гильза на внутренней стенке имеет

0 отражатель тепла.

3.Изделие по пп. 1 и2,отличаю.- щ е е с я тем, что гильза выполнена из

бумаги.

4t Изделие по пп. 2 и З.отличаю- 5 щееся тем, что бумага гильзы свернута в спираль.

5. Изделие по пп.2-4, отличающее- с я тем, что отражатель тепла представляет собой лист алюминия, футерующий внутреннюю стенку гильзы.

6.Изделие по п. 1,отличающееся тем, что гильза выполнена из алюминиевой или другой металлической фольги и бумаги.

7.Изделие по пп. 5 и 6, о т л и ч а ю - щееся тем, что лист алюминия перфори- рован.

8.Изделие по пп. 2-7, отличающееся тем, что бумага является пористой или перфорированной.

9.Изделие по пп.2-8, о т л ича ю щ е е- с я тем, что проницаемость гильзы 9,1- 15,1.

10.Изделие по п.7, о т л и ч а ю щ е е - с я тем, что гильза имеет проницаемость

9,1-15,1, а алюминиевый лист-не менее 4% открытой площади.

11.Изделие по пп. 1-9, отличающееся тем, что гильза содержит внутреннюю воздухонепроницаемую гильзу, размещенную смежно со слоем ароматизи- рующего материала.

12.Изделие по ri.11, о т л и ч а ю ще е - с я тем, что внутренняя гильза содержит выступ для крепления источника тепла.

13.Изделие по пп.11, от л и чаю ще е- с я тем, что внутренняя гильза выполнена

из слоев металййу, фольги и бумаги.

14.Изделие по п.12,-о тличающее- с я тем, что внутренняя гильза содержит два слоя алюминиевой или другой металличе- ской фольги, окружающих бумажный слой.

15.Изделие по пп. 1-13, о т л и ч а ю - щееся тем, что на удаленном конце активного элемента расположен перфорированный кольцевой колпачок для отражения лучевой энергии.

16.Изделие по п. 1, отличающее- с я тем, что источник тепла дополнительно содержит по меньшей мере одну горючую добавку.

17.Изделие по любому из пп. 1-16, о т- личающееся тем, что ароматизирующий слой содержит табак.

18.Изделие по п. 16, отличающее- с я тем, что ароматизирующий слой содержит множество содержащих табак таблеток.

19.Изделие по любому из пп. 1-17, о т- личаю щееся тем, что содержит средство для охлаждения аэрозоля.

20.Изделие по п. 18, отличающее- с я тем, что средство для охлаждения аэрозоля содержит отверстие на мундштуковом конце активного элемента и камеру расширения смежно с отверстием в направлении мундштукового конца табачного изделия.

21.Изделие по любому из пп.1-19, отличающееся тем, что между источником тепла и ароматизирующим слоем расположена распорка.

22.Изделие по п.20, отличающее- с я тем, что распорка содержит алюминиевый или другой металлический зажим.

23.Изделие по пп. 20 и 21, о т л и ч а ю- щееся тем, что распорка выполнена .почерненной.

Приоритетно пунктам:

22.07.88по пп. 1-20;

27.01.89по пп. 21-23.

Использование: в табачных изделиях, которые не создают видимого побочного потока табачного дыма. Сущность изобретения: табачное изделие содержит активный элемент и массу ароматизирующего материала. Ароматизированный аэрозоль образуется посредством передачи тепла ароматизирующему материалу от горения углеродного источника тепла путем конвекции и излучения. 22 з.п.ф-лы, 13 ил.

ю

11

16

п

14

205

Фиг.1

6

В

ХЧ ХХХХХХЧЧХХУХХЧ ХХХХХХХХХХХХЧХХХХХХХХХХХЧХХХХ

/7 Г / i

# 25 U 23 | д205 ZOO

вг

Б-5

W

29

в-в

щ

23 27

Фиг. 6

70 71

16

гг

Фиг Л

25 107

28

27

20

2Ь

23

16

LZ # .80 81 81

Ц 22

900 Фиг. 9

II

Ј

Ј1 /v

Ш Ш

Гпу

/

SQI

Ж-Ж

//

л

J № Я

|Ј &h--«h sztt К

001

SCSSSUSSSSUS

Г Я /г Л igSZV

4 г

9Е09Е81

:vЈ