Табачное изделие с мундштуком

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК9) (11) 51)5 А 2 ДА СТВЕННОЕ ПАТЕНТНМСТВО СССР ЛТЕНТ СССР) ИСАНС МУН 4614744/1321.07,8923.08,93. Б223153; 31522,07.88; 2ОЯФилип ММарк Э,СБ.Сан 21 22 46 ных из поболн сть из жит ак 1,89 ретевный мате.- обраепла рения тс Инк, (ОЯ) ет С.Хаугтон, Эдон Лилли-младжон Роберт Хиан, рри В,Ланзиллоирующего аэрозол редачи алу от г а путем к оррис Продак еррано, Кенн е с, Э.Кли т/2 714082, кл. А ат ных издего табачно частности ощущения; стига ются а з с ся таб видим ков, в ото ром абака,еЬ элемент 11 вклю точник 20 тепла т в себя слой 21 вад др фщи, Чарльз Р,Хейвард, Д Д. рюс Лоссе-младший, Г ти ОЯ) Изобретение к сает ач ли, которые не со дают о го потока дыма бо та ачного изделия, в к св занные с курением т до без горения табака.Целью изобретения является создание табачного изделия, в котором материал, выделяющий ароматизированный аэрозоль, э фективно нагревается горячими газами, о разующимися при прохождении черезнего воздуха, и излучением тепла углеродного и 1 точника тепла, исключение возможности в ыхания стекловолокна курильщиком при и именении изделия, которое по внешнему в де и ощущению напоминает обычную сигаретуНа фиг, 1 изображено предлагаемое таб чное изделие; на фиг, 2 - разрез А-А на сЬг,1: на фиг. 3-6 - разрезы б - Б, В-В, Г-Г, Д-Д на фиг. 2 соответственно; на фиг. 7 -активный элемент табачного изделия, аксо-.(54) ТАБАЧНОЕ ИЗДЕЛИЕ КОМ(57) Использование: в таб которые не создают видимо тока табачного дыма. Сущ ния; табачное иэделие сод элемент и массу ароматиз риала, Ароматизированный зуется посредством пе ароматизирующему матери углеродного источника тепл ции и излучения. 22 з,п.ф-л 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 нэ 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) состо ит иэ активного элемента 11, трубки 12 ка меры 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 сига-. ретную бумагу.Активный чае углеродный ис и,Гагарина, 10 Заказ 2988 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5ароматизирующего вещества, который выделяет ароматиэированные 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 в 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 обьем пустот свыше примерно 50% и размер пор между частицами древесного угля1 - 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 м /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-бутандиол или пропиленгликоль, который может широко диспергироваться среди частиц табака и тонко измельченного 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, подобнгые спагетти, примерно одного диаметра. Выдавленные пряди режут на отрезки одинаковой толщины. Гранулы предпочтительно имеют одинаковый размер и содержат смесь из 15-95% материала табака, 30 странство 25, Слой 21 ароматизирующеговещества удерживается во внутренней гильзе 23 между выступом 24 и источником 20 тепла на одном конце и сеткообратным хомутиком 26, который удерживается в грану лах слоя 21, при этом позволяя аэрозолюпроходить через него в трубку 12 камеры расширения на другом конце. Трубка 12 камеры расширения придает изделию 10 длину и внешний вид обычной сигареты, 40 Мундштучная часть 12 внутренней гильзыпроходит за мундштучный конец гильзы 22, отражающей радиантную энергию, и входит в трубку 12 камеры расширения, При помощи уголков 14 удерживаются вместе актив ный элемент 11 и трубка 12 камерырасширения. Сигаретная оберточная бумага 14 имеет достаточную пористость, чтобы воздух мог проходить сквозь бумагу 14 и гильзу 22 для поддержания горения источ ника 22 тепла. Бумага может быть перфорирована, например, лазером в зоне гильзы22.Алюминиевыи вкладыш 27, вставленный во внутреннюю гильзу 23 позади хому тика 26, закрывает открытый конецактивного 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 5 10152025 5-35 О 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 слоя21 ароматизирующего вещества подвергаются пиролизу, а не горят, даже если их 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 отражения радиантной энергии ипредпочтительно внутреннюю гильзу 23 внутри гильзы 22, (Термин "гильза", как он применяется здесь, относится к составной гильзе), Внутренняя гильза 23 отфальцована для образования упорной кромки 24, ко-. торая удерживает углеродный источниктепла 20, свешивающийся с внутренней стенки гильзы 22, отражающей радиантную энергию, при этом остается кольцевое про 1836036г эов в камере расширения вызывает охл ждение насыщенных паровдля образован 1 я устойчивого аэрозоля, в результате у еньшается конденсация на любом из сег- . ментов 29 и 200 мундштука, тем самым уве л 1 чивается подача аэрозоля к курильщику. Сепень расширения и охлаждения можно р гулировать посредством изменения разера отверстия 28 и объема камеры 12 расирения. 10Элемент 13 мундштука может представлять собой полую трубку или может включ ть в себя сегмент 29 фильтра.Элемент 13 мундштука предпочтительо включает в себя два сегмента 29 и 200 15 ундштука, Сегмент 29 представляет собой ильтерную пробку 201 из ацетата целлюозы, обернутую полоской 202, Сегментом 00 является стержень из табачного наполителя, окруженный оберточной лентой 20 03, который, помимо дополнительного охаждения аэрозоля и обеспечения некотоой фильтрации, может придать ополнительный вкус табаку, Табачный наолнитель в сегменте 20 предпочтительно 25 азрезают на стандартные 30 резов/дюйм, днако он может быть крупнее для умень ения фильтрования. Например, табачный аполнитель можно разрезать примерно на 5 резов/дюйм. Оба сегмента 29 и 200 эле ента 13 мундштука обмотаны вместе обер- очной лентой 204, и весь элемент 13 ундштука прикреплен к остальной части зделия 10 при помощи полоски 205.В активном элементе 11 образовано 35 ольцевое пространство 25, так, что достаочно воздуха проходит к источнику 20 тепла для поддержания горения и следовательно уменьшается до минимумароводимость тепла к внешней поверхно сти, По первой причине гильза 22 для отраения радиантной энергии перфорированаимеет по крайней мере примерно 9,5 Д открытой поверхности и проницаемость примерно 9,1 - 15,1, измеренную следую щим 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 50 отражения радиантной энергии, которая включена в устройство 90. Азот накачиваютв отверстие 95 со скоростью 2 л/мин. Отвер 1 стие 96 открыто в атмосферу.Газ откачива 1 ют из отверстия 97 со скоростью 1 л/мин. 55 ,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 некогорым количеством газа азота. На конце 1 рубчатой секции 93 под трубчатой секцией 94 установлен зонд 98 масс-спектрометра, ко 1 орый соединен 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 гильзы 22. Проницаемость гильзы 22 определена как количество миллилитров кислорода в 1 мин на 1 см площади поверхности наружгной стенки гильзы 22, измеренное зондом 98, как определено масс-спектрометром 900.Проницаемость гильзы 22 для отражения радиантной энергии определяет массовый расход сгоревшего источника 20 тепла, Желательно, чтобы иэделие 10 могло гарантировать примерно 10 затяжек в условиях ГТС (2-секундная затяжка 35 мл, сделанная 1 раз в 1 мин.), Если массовый расход при горении источника 20 тепла слишком высокий, то каждая затяжка, сделанная курильщиком, будет давать дополнительный аромат, потому что газы, достигающие слоя 21 ароматизирующего материала, будут горячими. Однако поскольку за каждую затяжку расходуется больше источника тепла 20, 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 меньше аромата, так как гильзы будут холоднее. Также, если массовый расход слишком низкий, то источник тепла 20 может погаснуть прежде; чем курильщик будет готов сделать другую затяжку, Было обнаружено, что предпочтительный массовый расход составляет примерно 9-11 мг/мин, Для достижения такого интервала массового расхода горения предпочтительна проницаемость 9.1 - 15,1,Поток воздуха в элементе 11 проходит в ароматизирующий слой 21 через канал 206 в источнике тепла 20. Желательно, чтобы по возможности больше площади поверхности источника тепла 20 находилось в контакте с потоком воздуха для максимизации конвекционной теплопередачи к ароматизирующему слою 21 и чтобы горение было повозможности полным. Для этого канал 206 имеет многостороннее сечение, например, в форме восьмиугольной звезды. Площадь поверхности канала 206 в предпочтительной конструкции превышает площадь поверхности внешней поверхности источника тепла 20.5 10 15 20 25 30 40 45 50 55 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 металлиэированной 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 гарнируту, подобную той, которую применяют в изготовлении обычных сигаоет 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 каландируют 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 иэ твердой каландированной бумаги. В предпочтительной конструкции промежуточный слой 82 также включает в себя три слоя бумаги, отработанной, например, окисью магния для уменьшения термической деградации, или бумагу другого соответствующего огнеупорного типа, сигаретную бумагу, намотанную между полосками пластика из бумаги и фольги. Внутренняя гильза 23 непроницаема для воздуха, поскольку ароматизирующий слой 21 должен быть свободен от кислорода так, цтобы не могло произойти воспламенение табака, которое может ввести в аэрозоль компоненты термического разложения и ухудшение вкуса, Слои 80 и 81 фольги поддерживаются без воздуха, а радиантное тепло отражается назад для увеличения аромата; Конечно, можно другими способами поддерживать ароматиэирующий слой 21 без воздуха, например в зоне ароматиэирующего слоя 21 гильзу 22 для отражения радиантной энергии можно покрыть 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 ароматизирующего материала.Внутреннюю гильзу 23 складывают так, чтобы образовать кромку 24, которая должна быть достаточно широкой для удержания на месте источника 20 тепла,Активный элемент 11 снабжен отражательным колпачком 15, который прочно охватывает гильзу 22 для отракения тепла, Колпачок 15 имеет одно или несколько отверстий 16 для доступа воздуха в активный элемент 11, Предпочтительно отверстия 16 расположены по периферии колпачка 15, В предпочтительной конструкции имеются шесть разнесенных под одинаковым углом отверстий диаметром 0,080 дюйма. Колпачок 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 источник 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.10 40 45 50 55 Предпочтительно, чтобы изделие 10 имело внешний диаметр 7,9 мм, как и у о ычной сигареты. Углеродный источник 20 т пла имеет диаметр предпочтительно 4,6 м б и длину 10,1 мм, тогда как активный э емент 11 имеет общую длину 26 мм.Мундштук 13 имеет длину 21 мм, подел нную между фильтром 29 из ацетата целл лозы длиной 10 мм и табачным стержнем 2)0 длиной 11 мм, Трубка 12 камеры расшир ния имеет длину 33, так, что общая длина и делия 10,79 мм, которую можно сравнить с обычной "длинной" сигаретой. В предпочт тельных конструкциях кромка 24 имеет ирину 2,6 мм,Другая, особенно поедпочтительная к нструкция табачного изделия показана на иг, 10-13.В конструкции 100. показанной на фиг. 1 - 13, распорка 101 внутри активного элеента 110 удерживает гранулы ароматизирующего материала в слое 21 в пространственной связи от конца углеродного источника 20 тепла. Применение распорки 101 обеспечивает более равноерный нагрев конца слоя ароматизирующего материала смежно с источником 20 тепла, потому что струя горячих газов, вытяг ваемых через канал 206, имеет время расространяться до ее достижения ароматизирующего слоя 21. Таким образом о а нагревает больше конец слоя,21 аромат зирующего материала. Включение расорки 101 препятствует вспышке ароматизирующего слоя 21 при зажигании т бачного изделия 100, При отсутствии расорки 101 пламя, втягиваемое через канал 206 во время зажигания изделия, может ривести к воспламенению или вспышке лоя 21 ароматизирующего материала, а огда распорка 101 присутствует, пламя асп ространяется над распоркой .101.Расорка 101 предпочтительно металлическая, апример представляет собой алюминиеый диск, который предпочтительно затемен, так что он будет поглощать тепло от глеродного источника тепла 20 и излучать го в направлении слоя 21 ароматизируюего материала.Включение распорки 101 обеспечивает также другие преимущества. Например, она репятствует выпадению из ароматизируюего слоя 21 через канал 206 мелких частиц, апример частиц измельченного табака, и ащищает передний конец табачного издеия 100 между колпачком 15 и источником 0 тепла или препятствует выпадению издеия 100 вместе, если колпачок 15 отсутствут. Также распорка 101 допускает плотнение до различной степени некоторого количества гранул в слое 21 арома 1 изирующего материала посредством перемещения распорки 101 ближе или дальше от хомутика 26. Различная степень уплотнения слоя 21 ароматизирующего материала приводит к различной степени сопротивления затяжки изделия 10, а также различным характеристикам аромата. Наконец, оаспорка 101, которая удерживает гранулы слоя 21 ароматизирующего материала в стороне от источника 20 тепла, также препятствует миграции ароматизирующих соединений из гранул источника 20 тепла, где они могут быть подвержены пиролизу и ухудшать вкусили образовывать продукты термическогоразложения. формула изобретения 1. Табачное изделие с мундштуком, содержащее 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 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 ароматизирующего материала, способная выделять аэрозоль при прохождении через него нагретого воздуха, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения эффективного нагревания ароматизирующего материала горячими газами и теплом от источника тепла, источник тепла закреплен в гильзе на расстоянии от внутренней стенки гильзы с образованием между ними кольцевого пространства, масса ароматизирующе 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, и непроницаемой смежно со слоем ароматизирующего материала для исключения горения слоя ароматизирующего материала,2. Изделие поп,1, отл ич а ю ще е с я тем, что гильза на внутренней стенке имеет отражател ь тепла,3;Изделие по пп,1 и 2,отличаю,- щ е е с я тем, что гильза выполнена из бумаги.4, Изделие по пп. 2 и 3, о т л и ч а ющ е е с я тем, что бумага гильзы свернута в спираль.5. Изделие по и п.2 - 4, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что отражатель тепла представляет собой лист алюминия, футерующий внутреннюю стенку гильзы.6, Иэделие поп,1, отл ича ю щееся тем, что гильза выполнена из алюминиевой или другой металлической фольги и бумаги.7, Изделие по пп.5 и 6, о тл и ч а ющ е е с я тем, что лист алюминия перфорирован,8. Иэделие по пп. 2 - 7, о тл и ч а ющ е е с я тем, что бумага является пористой или перфорированной.9. Изделие по пп.2-8, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что проницаемость гильзы 9,1- 15,1,10. Изделие по п 7, отл ич а ю ще ес я тем, что гильза имеет проницаемость 9,1-15,1, а алюминиевый лист - не менее 4открытой площади.11. Изделие по пп. 1 - 9, о тл и ч а ющ е е с я тем, что гильза содержит внутреннюю воздухонепроницаемую гильзу, размещенную смежно со слоем ароматизирующего материала.12. Изделие по п,11, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что внутренняя гильза содержит выступ для крепления источника тепла,13, Изделие по пп.11, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что внутренняя гильза выполнена из слоев металлической фольги и бумаги.14, Изделие по п.12,.о т л и ч а ю щ е ес я тем, что внутренняя гильза содержит два слоя алюминиевой или другой металлической фольги, окружающих бумажный слой.15, Изделие по пп, 1-13, о т л и ч а ющ е е с я тем, что на удаленном конце активного элемента расположен перфорированный кольцевой колпачок для отражения лучевой энергии.16. Иэделие по п,1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что источник тепла дополнительно5 содержит по меньшей мере одну горючуюдобавку,17, Изделие по любому иэ пп, 1 - 16, о тл и ч а ю ще ес я тем, что ароматизирующийслой содержит табак,10 18, Изделие по п.16, отл и ч а ю щеес я тем, что ароматизирующий слой содержит множество содержащих табак таблеток,19, Изделие по любому из пп, 1-17, о тличающееся тем,чтосодержитсредство15 для охлаждения аэрозоля,20, Иэделие по п.18, отл и ч а ю ще ес я тем, что средство для охлаждения аэрозоля содержит отверстие на мундштуковомконце активного элемента и камеру расши 20 рения смежно с отверстием в направлениимундштукового конца табачного изделия.21. Изделие по любому иэ пп.1 - 19, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что между источникомтепла и ароматизирующим слоем располо 25 жена распорка,22. Изделие по п.20, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что распорка содержит алюминиевый или другой металлический зажим,23. Изделие по пп, 20 и 21, о т л и ч а ю 30 щ е е с я тем, что распорка выполнена1836036 ЪХ ЮФл гпг ЯЯ 2 В