Курительное изделие

(Ц) А 24 П 1/1 ЕТЕНИЯ О ПИСА ПАТЕНТ юпьдс омпан обакк енсабау идингс, Дж Девид Ше ер (08)млад- он Хь нон, Чандра У 246981. кур аэр 15 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(72) Эндрю Джексонший), Генри Томас РРейнольдс 17, МайклЭрнест Гилберт фаррКумар Банерджи (1 М)(57) Изобретение относится ктельному изделию, создающему ЯО 595329 А 3 2 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 толщи- Сфф на составляет 0,5-2,5 мм. 4 з,п. ф лы 3 ил10 20 30 35 40 45 50 Изобретение относится к курительному изделию, создающему аэрозоль, который содержит не более чем минимальное количество продуктов неполногосгорания или пиролиза.Цель изобретения - улучшение курительных свойств изделия путемуменьшения тепловых потерь в радиальном направлении.- Па фиг.1-3 изображено курительное изделие, продольный разрез.Изделие содержит горючий углеродистый топливный элемент 1 на конце2 горения, а на противоположном конце 3 - мундштук, представляющий со,бой либо заложенную фольгой бумажнуютрубку 4 (фиг,1), либо удлиненнуютрубку 5 из ацетатцеллюлозы (фиг 2и 3), в которой на оральном концекурительного изделия расположен свозможностью восприятия тепла оттопливного элемента 1 и включающееподложку 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 можетпредставлять собой слой воэдухопроницаемого волокнистого материала ипбыть выполненнь 1 м упругим из керамического волокна, например . стекловолокна, а его толщина составляет 0,5,2,5 мм. Негорящие угольные или графитовые волокна могут быть исполь-.зованы вместо керамических волокон.Топливный элемент 1 представляетсобой пробку из экструдированногоугля, имеющую отверстие 9. Конец горения топливного элемента 1 можетвыходить несколько за край элемента8 для облегчения зажигания,Подложка 7 представляет собойтвердый прристый угольный материал,хотя могут быть использованы другиетипы подложек, Материал пропитанодним или несколькими материалами,образующими аэрозоль.Изделие содержит теплопроводящийэлемент 10 для передачи тепла оттопливного элемента 1 к средству,создающему аэрозоль (фиг.2), приэтом теплопроводящий элемент 10 представляет собой алюминиевую фольгу,расположенную между теплоизолирующим элементом 8 и подложкой 7, несущей образующий аэрозоль материал сперекрыванием задней части топливного элемента 1 (фиг,2), Топливныйэлемент 1 и средство, создающее аэрозоль, могут быть соединены с мундштуком (фиг.2 и 3), представляющимсобой удлиненную трубку из ацетатцеллюлозы, путем заворачивания вобычную сигаретную бумагу 11. Внутри мундштука размещена полидропиленовая трубка 12, Фильтр 6 состоит изацетатцеллюлозы,Средство, создающее аэрозоль,выполнено в виде алюминиевой макрокапсулы 13, заполненной гранулированным материалом или смесью гранул14 и табака 15 (фиг.З). Макрокапсула расположена полностью в теплоизолирующем элементе 8. В этом случае(фиг.З) конец горения топливногоэлемента 1 не выступает за переднийконец элемента 8, Целесообразно,чтобы макрокапсула и задняя частьтопливного элемента были окружены деталью из алюминиевой фольги (фиг,2)Если фольга, которая окружает1средство, создающее аэрозоль, загнута только у орального конца, тозадний конец топливного элемента может быть вставлен в один конец фольги, а полипропиленовая трубка 12 уперта в оральный конец фольги, Весь узелзавернут в стекловолокно до диаметраобычной сигареты,При зажигании топливный элемент 1загорается, создавая тепло, используемое для улетучивания образуюшихаэрозоль материалов, присутствующихв средстве создания аэрозоля. Летучие материалы втягиваются к оральному концу 3, особенно в период затяжки, и в рот потребителя подобно дыму обычной сигареты,Поскольку тошйвный элемент имеетотносительно небольшую длину, горячий.горящий конус пламени всегда расположен вблизи источника аэрозоля, чтоувеличивает теплопередачу к средствусоздания аэрозоля и суммарное производство аэрозоля, особенно .когда используется теплоизолирующий элемент8. Кроме того, теплоизолирующий элемент ограничивает, направляет и концентрирует тепло в центральном сердечнике изделия, в результате чеговозрастает теплоперенос к материалу,создающему аэрозоль.Поскольку материал, создающийаэрозоль, Физически отделен от топливного элемента, он подвергаетсявоздействию значительно более низких,температур, чем в горящем конусе огня. Это снижает вероятность температурного разрушения источника аэрозоля и приводит к получению аэрозоляво Время затяжки, но очень мало илипочти не возникает аэрозоль во времятленияКроме того, использованиеуглеродистых топливных элементоВ иФизическое отделение создающего аэрозоль средстВа исключают наличиезначительного количества продуктовпиролиза или неполного сгорания образование побочного дыма,В связи с небольшим размером и. параметрами горения углеродистоготопливного элемента, используемого впредлагаемом изделии, топливный элемент обычно начинает гррение почтипо всей его длине в течение нескольких затяжек. Таким образом, частьтопливного элемента, прилегающая ксоздающему аэрозоль средству, быстростановится горячей, что значительноувеличивает теплоперенос к создаю-.щему аэрозоль средству, особенно вначале и середине затяжек. Посколькутопливный элемент является коротким,никогда не существует длинного участка негорящего топлива, которыйдействует в качестве поглотителякрепла, как это присуще изделиям стермическим аэрозолем. Теплоперенос1и, следовательно, подача. аэрозолятакже усиливается при использованииотверстий через топливный элемент,что вызывает тягу горячего воздухак источнику аэрозоля, особенно призатяжке. 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. 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Средство, создающее аэрозоль, находится при относительно высокойтемпературе между затяжками и дополнительное тепло, подаваемое во времязатяжек, которое значительно увеличивается посредством отверстий в топливном элементе, используется дляиспарения образующего аэрозоль материала. Этот повышенный теплопереносделает более эФФективным использование топливной энергии, снижает количество требуемого топлива и способствует подаче аэрозоля. Кроме того,кондуктивный теплоперенос, используемый в предлагаемом изделии, снижаеттемпературу горения углеродистоготоплива, что снижает соотношениеСО/СО в продуктах сгорания, получаемых топливом,При соответствующем выборе топливного элемента, изолирующей рубашки,сигаретной бумаги для бумажной обертки и теплопроводящего средстВа можнорегулировать параметры горения топлива. Это обеспечивает возможностьрегулирования теплопереноса к источнику аэрозоля, что изменяет количество затяжек и/или количество аэрозоля, получаемого потребителем,Горючие топливные элементы имеютдлину менее 30 мм, Целесообразно,чтобы содержание углерода топливногоэлемента составляло 80 - 85 мас, ,Высокое содержание углерода в топливных элементах создает минимальноеколичество продуктов пиролиза или неполного сгорания, небольшое или невидимое количество побочного дыма, минимальное количество депла и имеетвысокую теплотворную сдособность,Топливные элементы с более низкимсодержанием углерода, например, 5065 мас,%, также могут применяться,особенно если используется негорючийинертный наполнитель1Кроме того, могут быть использованы другие топливные материалы, например такие, как табак, заменителитабака и им подобные при условии,что они создают и проводят достаточное количество тепла к средствусоздания аэрозоля, чтобы добитьсятребуемого уровня аэрозоля из образующего аэрозоль материала. Плотностьиспользуемого топлива должна быть выше 0,5 г/см , что выше плотностей,используемых в курительных изделиях.Если используются другие материалы, 1595329целесообразно 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 любогоисточника углерода, Целесообразно, 1 Очтобы углеродсодержащие материалыбыпи получены с помощью пиролиза иликарбонизации целлюлозного материала(древесина, хлопок, вискоза, табак,кокосовый орех, бумага и т,п,), хотяуглеродсодержащие материалы другихисточников также могут быть использованы.Небольшие количества образующихаэрозоль веществ могут перемещатьсяиз средства образования аэрозоля и,таким образом, присутствовать в топливном элементе,Предпочтительным углеродистым топливным элементом является прессованный или экструдированный уголь, приготовленный из связующего и угля,Другие углеродсодержащие материалыдля прессования и экструзии приготав"ливают из пиролизованного хлопка илипиролизованной бумаги,Связующим, используемым при изготовлении топливноГо элемента, может быть или натрийкарбоксиметилцел-,люлоза (ЗСИС) р или последняя в сочетании с такими материалами, как хло-,рид натрия, вермикулит,. бентонит,карбонат кальция и т,п, Другие сри-.зующие включают в себя смолы, напри.мер кизепьгур, и другие производныецеллюлозы метиццедлюлозд и карбоксиметилцеллюлоза),Кроме того, топливные элементы могут включать в себя одну или болеедобавок для улуЧшения Горения, например 5 мас,флорида натрия, чтобЫулучщить параметры тления и задержкутления, 12 мас, , карбоната калия дляулучшения прикуриваемостИ, Дпя улучшения физических свойств использу-.ются такие глИны, как каолины, серпентины, аттапупьгИты И т,п,Другой углеродный топливный элемент - углеродное волокнистое тонливо, которое может быть изготовлено путем карбонизации волокнистыхматериалов, нанример,хлопка, вискозы, бумаги, полиакрилонитрила и имподобных. В целом, пиролиз с температурой 650-1000 С, предпочтителеноно 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 иликамера, которая содержит образующий аэрозоль материалы, не смешана или не является частью горючего топливного элемента, Такое устройство способствует 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 образующееаэрозоль средство включало в себяодин 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 микро- капсулы, или твердые образующие аэрозоль материалы также могут применяться при условии, что они способны высвобождать достаточное количество образующих аэрозоль паров, чтобы создавать впечатление курения табака.Термостойкие материалы, которыемогут быть использованы в качествеподложки или носителя для создающихаэрозоль материалов, должны бытьпористыми и способны удерживать образующие аэрозоль соединения, когдане 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 неактивированныугли и им подобные. Другие соответствующие материалы включают в себянеорганические твердые вещества: керамические материалы стекло глиноУ Ф5зем, вермикулит, глины, бентонит ит.пПредпочтительными материаламн. являются угольный фетр, волокна и маты, активированные и пористые угли.В зависимости от конкретного создающего аэрозоль средства состав иформа его могут быть выбраны из зерна, волокон, пористых блоков, сплошных блоков с одним или более осевымиканалами, проходящими в осевом направлении, Подложки, в частностизернистые, могут быть вмещены контейнерами, выполненными из металлической фольги,Создающее аэрозоль средство, используемое в предлагаемом изделии,располагается на расстоянии не более60 мм от конца горения топливногоэлемента. Источник аэрозоля можетизменяться по длине от 2 до 60 мм. 25Если используется незернистая подложка, она может быть снабжена однимили более отверстиями, чтобы увеличивать поверхностную площадь подложки, поток воздуха и теплоперенос.Вещества должны образовывать аэрозоль при температуре, присутствующей в источнике аэрозоля, когда оннагревается горящим топливным элементом. Такие материалы состоят из угле-рода, водорода и кислорода, но онимогут включать в себя другие материалы, Образующие аэрозоль материалы могут быть твердыми, полутвердыми илижидкими, Точка кипения материалаи/или смеси материалов приблизительно .о500 С. Вещества, обладающие такимипараметрами, включают в себя многоатомные спирты (глицерин, пропиленгликоль, триэтиленгликоль), а также 4алифатические эфиры моно-, ди- илиполикарбоновых кислот (метилстеарат,додекандиоат, диметилтетрадодекандиоат и др)Целесообразно, чтобы образующиеаэрозоль материалы включали в себя50смесь материалов с высокой точкойкипения при низком давлении паров исмесь материалов с низкой точкой кипения при высоком давлении паров,В этом случае при первых затяжкахматериал с низкой точкой кипения выдает большую часть исходного аэрозоля, тогда как при повышении температуры источника аэрозоля материалс высокой точкой кипения создаетнаибольшую часть аэрозоля.Создающий аэрозоль материал можетприсутствовать в создающем аэрозольсредстве в концентрации, достаточной,чтобы покрывать подложку,Средство создания аэрозоля такжеможет включать в себя летучие ароматизирующие вещества, такие как ментол, ванилин, искусственный кофе,экстракты табака, никотин, кофеин,жидкости и другие вещества, которыепридают аромат аэрозолю.Курительное изделие включает всебя порцию или пробку 15 табака,который добавляет табачный ароматаэрозолю. 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 потребителю.Если используется табак, горячиепары, проходя через слой табака,экстрагируют и испаряют летучие компоненты, находящиеся в табаке, ноне 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 могутбыть помещены между создающим аэрозоль средством и оральным концом, например, в виде отдельной подложки иликамеры в канале, который проходит отсоздающего аэрозоль средства к оральному концу, или в порции табака. Летучие вещества могут быть использованы вместо части или всего аэрозольного материала, так что изделие даетпотребителю неаэрозольный ароматили другой материал.Предлагаемое изделие может бытьиспользовано или может быть приспособлено для использования в качестве изделия для ввода лекарств, длявведения летучих фармакологических -или физиологически активных материалов, например эфедрина, метапротеренола, тербуталина и им подобных,алюминиевую, толщиной 0,01-0,1 мми более, Толщина и/или тип проводящего материала могут изменяться дляобеспечения требуемой теплопередачи,при этом теплопроводящий элементконтактирует или перекрывает частьтопливного элемента и создающегоаэрозоль средства и может быть выполнен в виде контейнера, который вме рцает создающий аэрозоль материал .Теплоизолирующие элементы содержат неорганические или органическиеволокна, выполненные из стекла, глинозема, кремнезема, стекловидные материалы, минеральную вату, угли, силиконы, боры, органические полимеры,целлюлозы и им подобные, включаясмеси этих материалов, Неволокнистые изолирующие материалы (кремне Оземный аэрогель, перлит, стекло иим подобные), выполненные в виде сетки, лент или другой формы, также могут быть использованы, Целесообразноиспользовать упругие изолирующие элементы, чтобы способствовать имитациичувства сигареты. Эти материалы действуют в первую очередь как изолируюцая рубашка, сохраняющая значительную часть тепла, образованную Зогорящим топливным элементом, на средство создания аэрозоля, Посколькуизолирующая рубашка становится горячей вблизи горящего топливного элемента в ограниченной мере, она также может проводить тепло к средствусоздания аэрозоля,Изолирующие материалы включают всебя керамические волокна, напримерстекловолокно. Изолирующее волокно 4 Онаворачивается по меньшей мере начасть топливного элеменга и какую-.либо другую часть изделия до конечного диаметра от 7 до 3 мм. Таким образом, толщина изолирующего слоя 45должна составлять 0,5 - 2,5 мм, приэтом стекловолокно, имеющее низкуюточку размягчения, например 650 С,опр едпочтительно,Если в качестве изолирующегосредства используется волокно, целесообразна перегородка у оральногоконца изделия, содержащая кольцевой:элемент 16 из пакли ацетата целлюлозы высокой плотности, которая примыкает к волокнистому изолирующемусредству и уплотнена у оральногоконца, например, клеем, чтобы перекрывать воздух через паклю. Средство создания аэрозоля - топливо прикрепляется к мундштуку, например к заложенной фольгой бумагеили трубкам из ацетата целлюлозы//пластмассы, хотя мундштук можетбыть выполнен отдельно, например, ввиде держателя сигареты. Этот элемент изделия образует канап, которыйобеспечивает подачу испаренногоаэрозоля в рот потребителя. Благодаря его длине (50-60 мм и более) канал удерживает горячий конус пламениот рта и пальцев потребителя.Соответствующий мундштук долженбыть инертным по отношению к образующему аэрозоль материалу, иметьвлагозащитный внутренний слой, обеспечивать минимальные потери аэрозоля из-за конденсации или фильтрациии выдерживать температуру на границес другими элементами изделия,Мундштук может включать в себяфильтрующий ободок, который исполь-,зуется для придания изделию внешнеговада обычной сигареты с фильтром.Такие фильтры включают в себя -фильтры из ацетата целлюлозы низкойплотности и полые пластмассовыефильтры, например фильтры из полипропилена, Кроме того, полная длинаизделия или части его может бытьобернута в сигаретную бумагу.Аэрозоль является химическипростым, содержащим воздух, окислыуглерода, аэрозоль, который несетлюбые желаемые ароматизирующие идругие материалы, воду и следы других материалов. Влажный, полностьюизмельченный или мелкодисперсныйматериал 01 ТРМ) не обладает мутагенной активностью,Дополнительное преимуществопредлагаемого изделия - относительное отсутствие пепла, создаваемогово время использования, по сравнениюс количеством пепла от обычной сигареты. Когда источник топлива горит,он преобразует углерод в окислы углерода при сравнительне небольшомколичестве пепла, и таким образомнет необходимости сбрасывать пепелво время использования изделия.Формула изобретения1Курительное изделие, содержацее топливный элемент на конце горения и на противоположном конце -14 1595329 13 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-10 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, а 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 тепло- изолирующим элементом и средством, создающим аэрозоль с перекрыванием задней части топливного элемента. 1 б 2 5 Фиа Составитель Л.АникинаРедактор Н.Тупица Техред М,Ходанич рект 5 Подписноем и открытиям при ГКНТ СССРнаб д, 4/5 ЗаказВНИИПИ и осударственного комитет 113035, Москва, о изобретен 35, Раушска оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10