BG97577A

BG97577A - Горивен компонент за изделия за пушене и метод за получаването му

Info

Publication number: BG97577A
Application number: BG97577A
Authority: BG
Inventors: Robert L Meiring; Vernon B Barnes; Max W Cole; Keith S Moser; Jeffrey K Rogers
Original assignee: Reynolds Tobacco Co R
Priority date: 1992-03-25
Filing date: 1993-03-24
Publication date: 1994-05-27
Also published as: NO931087L; CN1052390C; RU2097997C1; CA2466075A1; FI97942C; AU3550193A; BR9301251A; PL171236B1; SI9300148A; FI931328A0; CN1077360A; ES2133338T3; HUT68369A; KR930019151A; CA2527939A1; HRP930490A2; SK22993A3; CZ43893A3; MY115774A; PL298219A1

Abstract

Метод за непрекъснато формиране на горивен компонент за изделия за пушене, при който непрекъснато се екструдира горивна смес, образуваща екструдат с предварително определена форма, след което той с е нарязва, характеризиращ се с това, че екструдатът непрекъснато се обвива със задържащ слой, който се свързва към него и се формира съставен елемент, като нарязването на екструдата се извършва след о бвиването му със задържащия слой.

Description

ОБЛАСТ НА ТЕХНИКАТА

Настоящото изобретение се отнася до артикул и за пушене, като цигари и по-специално до горивните компоненти на такива артикули за пушене, до артикули за пушене като цигари, които включват горивни компоненти произведени съгласно настоящото изобретение, и до методи и апарат за получаване на такива компоненти и артикули, които намират приложение в цигарената индустрия.

ПРЕДШЕСТВУВАНО СЪСТОЯНИЕ НА ТЕХНИКАТА

Цигарите, пурите и лулите са популярни форми на артикулите за пушене. Много продукти за пушене и артикули за пушене са били предлагани в продължение на години като подобрения, или като алтернативи, на тези разпространени форми на артикули за пушене на тютюн.Примери на подобрени

артикули за пушене са цигарите и лулите описани в патенти на САЩ №№ 4,793,365, 4,771,795, 4,756,318, 4,714,082 и

4,708,151, които обобщено описват горивен елемент, метод за генериране на физически отделен аерозол, и отделна част за устния край.

Европейските патентни публикации 0174645(А2) и 0212

234 (А2), които тук се споменават за справка описват много вариантни форми на артикули за пушене, които обикновено включват (1) едно патронче генериращо аерозол включващо горивен елемент за отделяне на топлина предавана на един аерозолно формиращ материал, който може да съдържа материал с аромат на тютюн, (2) една гилза или обвивка обхващаща патрончето, гилзата за предпочитане включва изолиращ материал около горивния елемент и материал съдържащ тютюн около аерозолно формиращия материал или, алтернативно, един изолиращ материал около цялото генерираща аероз патронче и, по избор, (3) една част за устния край, която може да съдържа филтър. Общо, патрончето за генериране на аерозол има една капсула с генериращия аерозол материал с горивния елемент на единия к р 3 Й ·

В Американския патент 5,129,133 се описва една формована цигара, в която един въглероден материал се формова около обвития аерозолно генериращ материал така че въглеродният и генериращият аерозол материали са разположени надлъжно по дължината, като между тях има един преграден слой. Алтернативно генериращият аерозол материал може да обхваща въглеродния материал с един междинен преграден слой.

Преди настоящото изобретение, при производството на цигари и други артикули за пушене, които използват въглеродни горивни елементи с отделно средство за генериране на аерозол, е било необходимо първо да се Формова отделно въглеродния горивен елемент, и след това да се вмъкне формования горивен елемент в конструкцията на цигарата в правилната посока. Горивният елемент обикновено се формова като се произвежда една водна паста от въглерод или въглероден материал, тя се пресова през матрица с желаната форма на напречното сечение,, втвърдява се екструдираната паста в самокрепяща се въглеродна запушалка, а втвърдения пресован материал с желаната дължина се нарязва с желаната дължина.

Поставянето на такива горивни елементи в цигарите или другите артикули за пушене е сложен метод, който изисква ориентирането на горивния елемент, подаването на ориентирания горивен елемент към едно устройство, което ще обедини горивния елемент с физически отделното средство за генериране на аерозол, типично като се вмъкне ориентирания горивен елемент в отворения край на една празна металическа тръбичка, която съдържа един субстрат носещ материал, който образува аерозол. Комбинираният горивно/аерозолен генератор след това трябва да се ориентира по обичайния начин, да се подаде към един монтажен апарат и да се монтира в остатъка от структурата на цигарата. Виж примерно патент на САЩ 4,893,637, където се описва апарат и методи за производство на компоненти на артикул за пушене. Описва се един метод за производство на една гилза или обвивка с подвижна крепежна част, където крепежната част, за предпочитане една празна тръбичка, е обхваната от един пресован и възвръщаш, формата си материал, ползваш, едно ново формиращо устройство за непрекъснато високоскоростно производство. Формацията на устройството за· пушене включва вмъкването на горивно/аерозолния генератор в гилзата или обвивката, като в същото време се отстранява подвижната крепежна част.

ТЕХНИЧЕСКА СЪЩНОСТ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТО

Настоящото изобретение предоставя метод за непрекъснато формуване на горевен елемент състоящ се от една гилза или обвивка обхващаща екструдирана горивна смес за ползване в артикулите за пушене, като примерно, артикули за пушене от тип цигари.

Това изобретение освен това предоставя нови горивни

компоненти и апарат за получаването на такива горивни компоненти, които разрешават много от производствените усложнения и осигуряват подобрени артикули за пушене.

В съответствие с настоящето изобретение се формира един горивен компонент за артикул за пушене чрез непрекъснато екструдиране на смес за образуването на предварителна форма, обхващаща непрекъснато екструдираната смес със слои материал за образуване на обвит цилиндър или част от сместа, за предпочитане свързвайки горивния елемент към слоя материал, и нарязвайки получената част от сместа на определени дължини за ползване при монтирането на артикулите за пушене. За предпочитане е слоят материал, обхващащ горивния елемент да помага за запазването на горивния елемент в горивния компонент» За предпочитане е запазващият слои да включва един пресован, възстановяващ формата си материал, примерно фибро-изолиращ материал. Обхващащият материал може допълнително да включва множество слоеве, примерно, слои изолиращ материал, като фибро стъкло, слой материал съдържащ източник на аромат за пушене, като тютюн или тютюнев лист, или други материали съдържащи тютюневи екстракти или ароматизатори. Ако е желателно, всякакви допълнителни слоеве могат да

бъдат обвити с един допълнителен изолиращ слои. За предпочитане обхващащият слой (слоеве) е загърнат с

хартия или друг подходящ материал за улеснение на обработката и за задаването на един външен диаметър. Например, могат да се ползват различни видове цигарена хартия за непрекъснатото обвиване на обхващащите слоеве преди фазата на подрязването.

Преди настоящото изобретение, директното екструдиране на един горивен елемент в горивния компонент се смяташе за непрактично поради редица причини. Едната причина бе, че горивната смес, когато се екструдира, има много малка структурна интеграция и е с малка вероятност да преодолее необходимите правила на производствения процес. Друг проблем произтича от вътрешната природа на екструзията. Екструдерите се различават значително по номиналната мощност, дължаща се на разнообразието на смесите, реологията на материалите преминаващи през матрицата и други фактори. И все пак необходимите видове машини за монтирането на горивните компоненти при артикулите за пушене изискват постоянното доставяне на материала за консистентен изход. Друг проблем е структурната цялост на завършения продукт. Екструзията на горивото насочено по права линия в един обгръщаш слой се смяташе че води до откъсването , което представлява недостатък. С други думи, или преди или след запалването, самият горивен елемент може да изпадне от обвиващия (те) слой (еве).

Сега се открива, че е възможно да се екструдират директно горивни елементи и да се произвеждат горивни компоненти при един ефективен производствен процес и да се получава един горивен компонент, в които горивния елемент е свързан към обвиващия задържащ материален слой, като с това се преодолява изпадането.

В една предпочитана реализация на изобретението, формираният компонент съдържа един източен екструдиран горивен елемент, обхванат от и свързан към един задържащ слой, за предпочитане формиран в пресован еластичен материал, задържащия слой е обвит с хартиен опаковачен или подобен на него материал. В настоящия документ се ползват свързан и обвързан за материала в задържащия слой, който е свързан или прилепнал към външната повърхност на екструдирания горивен елемент, по такъв начин че част от задържащия материал, горивния елемент, или веще- ството създаващо адхезията или връзката трябва да бъде разрушена или унищожете, за да се отдели материала от екструдата.

В предпочитани примерни изпълнения, екструдираният горивен елемент включва един въглероден горивен елемент използван като гориво, за предпочитане съдържащ една въглеродна паста, свързващо вещество и вода, с или без други ароматизатори или материали, които се изсушават последователно, за да образува горивния елемент.

В дадени предпочитани реализации, горивния елемент също включва тютюн или източник на тютюнев или друг аромат. Примерно, горивния елемент също съдържа до около 207. от теглото тютюн, предпочита се да е около 5% до 157. от теглото, за да внася вкуса на тютюнев пушек към крайния продукт за пушене.

Пресованият, възобновяваш, се слои се формира за предпочитане чрез използването на фибров материал под формата на лента с дължина достатъчна да се обвие около екструдираната смес и с дебелина достатъчна да осигури желания външен диаметър за компонента.

В някои предпочитани реализации се ползват множество еластични слоеве. Особено предпочитани са изпълненията в които горивният елемент е обвит с изолираш, слои, примерно стъклофибри, който на свой ред е обвит със слой тютюнева хартия, която на свой ред е обвита с друг слой от стъклофибри.

Предпочита се, обвитият цилиндър да се обвие допълнително с външна хартиеноподобна опаковка за формирането на част от сместа осигуряваща предварително определения външен диаметър на компонента.

Има множество фактори, които допринасят за успеха на настоящото изобретение. Един предпочитан аспект на настоящето изобретение е контрола на съдържанието на влага на въглеродната каша,която се екструдира в горивния елемент. Установи се, че съдържанието влага на въглеродната каша трябва да се поддържа между 207. и 457. от теглото, предпочита се около 347. до 407. от теглото, според условията на екструзията и състава на горивната смес, за да се получи една каша, чиито реологични свойства разрешават екструзията, работата с екструдата,

както е описано по-долу с цел произвеждането на прилепваш, (кохерентен) горивен елемент.

При тези обхвати нивото на водното съдържание, което трябва да се поддържа за оптимално екструдиране зависи до известна степен от изходната температура на екструдера и матрицата, които се ползват за пресоване на екструдата. Примерно, при екструдери с бутало,, въпреки че не са с непрекъснато действие, тенденцията е да се екструдира при по-ниски температури, а също така може да се ползува и по-ниско съдържание на влагата в горивната смес. Обаче, при екструдерите с винтове и непрекъснато действие тенденцията е да се получава екструда при по-висока температура, т.е. 50-В0°С. В тези случаи по-голямата част от водата се изпарява от горивната смес когато екструдатът излиза от матрицата. Екструдатът се охлажда в резултат на такова изпаряване, но крайният екструдат може да съдържа много малко водно съдържание, ва да разреши обработка при следващи производствени операции. Така при такива ситуации би трябвало да се ползува по-високо начално водно съдържание.

Друг предпочитан аспект на настоящото изобретение е, че се използува действителната производствена скорост на екструдата от екструдера, за да се контролира скоростта на машината, която обвива слоя на материала около екструдирания горивен елемент. За предпочитане това се осъществява като скоростта на екструдата се измерва с измерващо средство за скорост след като той излезе от екструдера и като се използува така измерената скорост за управляване на скоростта ма обвиващия апарат. Този подход спомага да се компенсират несъответствията в изходната

..... Q скорост наблюдавана понякога на изхода на екструдерите.

Друг начин да се компенсира несъответствието на изхода на екструдера е в захранващата линия между екструдера и средството за обвиване да се включи една линия за закъснение. Тя трябва да бъде с подходящи размери и геометрия, за да компенсира нормалното несъответствие при доставките от екструдера и трябва да избягва острите огъвания в линията на екструдата, с оглед, да се избегнат пукнатините или накъсванията на екструдата. За предпочитане е да се ползва едновременно управление на средството за обвиване и закъснителния кръг, за да се стабилизира скоростта на доставяне на екструдата към средството за обвиване. Друг особено предпочитан аспект на това изобретение в производствените операции е употребата на въздушно фолио при поддържането на екструдата по време на пътя между екструдера и обвиващото средство. Едно въздушно фолио е опорното средства, чрез което движението на екструдата между екструдера и средството за обвиване е по-скоро частично осигурявано от въздушни струйки, от колкото от механичен контакт. Такава опора е важна при избягване на неравномерното получаване на механично дефектни горивни компоненти. Въздушното фолио също допринася за известно охлаждане и изсушаване на екструдата, докато се транспортира до устройството за обвиване.

Много важен елемент за успешното прилагане на настоящото изобретение е метода, чрез който горивния елемент се свързва с обвиващия материал. За предпочитане, обвиващият материал се третира с един прокарващ свързващо вещество материал преди да бъде обвит около горивния

елемент. Примерно, в случай на стъклофибри като обвиваш, материал, връзката между обвиващия материал от стъклофибри и въглеродния горивен елемент може да се получи чрез реактивизиране на пектиново свързващо вещество, нормално включено катомалък процент от теглото на стъклофибривовия материал, което вещество се намира в търговската мрежа. Предпочита се материалът от стъклофибри да се навлажнява с малко количество вода преди да се ползва за обвиване на екструдата. Предпочита се, стъклофибрите да се овлажнят с малко вода, достатъчно по време на техния контакт с екструдата така, че пектинът да има възможност да се овлажни и активира от прибавената влага. Количеството влага прибавена чрез тази процедура е малко, предпочита се точно толкова, колкото е достатъчно да активира пектина за задържане на горивния елемент в горивния компонент. Характерно е, че количеството прибавена вода е от порядъка на 17.-27. от теглото на крайния горивен елемент. Водата може да се прибавя чрез малка отворена тръбичка, за предпочитане тръбичка с отвор от 18-20 микрона. Предпочита се също да се използват валци за намазване, така че добавената вода към еластичния материал да се разпределя над част от площта на стъклената вата, която ще контактува с външната повърхност на горивния елемент.

Стъклената вата или другия обвиващ материал се предпочита да се предоставя и доставя по начина даден в патент на САШ, № 4,893,637, които описва едно средство за формоване състоящо се от една фуния или тръба с извити повърхности за провеждане краищата на лентата около горив ния елемент.При ползването i~ia повече от един лентообразен слой, може да се приложи множество от формоващи методи за формоването на всеки от слоевете около горивния елемент. Но същите лентообразни материали могат да се формоват постепенно като се ползва едно самостоятелно формоващо средство съгласно този патент. Примерно, за да се получат горивните компоненти във вида сандвична структура, описана по-горе, т.е използвайки два слоя от стъклофибри с един междинен лист от тютюнева хартия по средата, тютюневият листов слой може да се подава в същото формоващо средство едновременно с единия или другия от стъкленофибровите слоеве. В такъв случай, формоващото средство води краищата на двата стъкленофиброви слоя и на тютюневия лист така, че двата слоя обхващат горивния елемент.

Крайните етапи за производство на горивния компонент са обвиването на компонента в цигарена или друга подходяща хартия, залепването на хартията така, че компонентът да се задържа заедно с нея и нарязването му на желаните дължини. Предпочита се това всичко да-се извършва на същото устройство, като съществуват редица търговски машини, които извършват тези операции. За сега се предпочита KDF -2, машина за производство на цигарен филтър, производство на HAUNI, Хамбург, Германия. Предпочита се скоростта на машината KDF - 2 да се контролира чрез линейната скорост на екструдата, която се изважда от екструдера, както е споменато по-горе.

Безсъмнение най-голямото предимство получавано от настоящото изобретение е достигането на определена скорост и производителност. Според известния метод, екструдът трябва да мине през дълга последователност от

подсушаващи средства, като например, въздушно фолио, за да се подсушат сегментите на горивния материал, така че те да могат да се обработват и съхраняват. След това сегментите трябва да се съберат, натоварят на тави, които на свои ред се подават в зареждащите машини за подаване горивните елементи в машината за монтиране в подходящата посока, както примерно е описано в патент на САЩ № 4,782,644.

Новият метод е предназначен за масовото производство на горивни елементи, които след това могат да се присъединят към другите части на артикулите за пушене с добре известната технология за производство на цигари. Оперирайки с пълна скорост, KDF-2 може да обработва около 122 линейни метра за минута от екструдата. Нарязани на групи от 4 или повече, съгласно метода могат така да се произвеждат хиляди горивни компоненти за минута.

Първоначалната цел на въздушното фолио е преди всичко да осигури с минимум контакт трансфера между екструдера и устройството за обвиване/нарязване, а не толкова като средство за изсушаване на екстрадата. Чрез метода на директното инжектиране направен възможен от настоящото изобретение, горивният елемент е с все още високо водно съдържание, примерно, около 28% до 30% когато е включен в горивния компонент. По голямата част от изсушаването става докато горивните елементи са в горивните компоненти, като крайното съдържание на влага е от около 27. до 107., предпочита се от 47. до 6% от теглото. Поради това, повечето от изсушаващото оборудване е премахнато, както и тавите, обработващата, подаващата машина.

монтиращата машина и ефикасно за целия монтажен процес.

Не само, че значително се намалява обработващото и необходимо оборудване, но и значително се подобряват крайните продукти. Фактът, че горивният елемент е свързан към обграждащия материал е от значение ва предотвратяване изпадането на горивния елемент. Редукцията при обработката означава, че горивните елементи са подложени на далеч по-малко изпъкналости, заяждания от матрицата, напуквания и неспазване на правилата на работа, в резултат на едно значително подобряване на качествата на целия продукт и значително намаляване на степента на отпадъците.

Освен това, мястото на горивните елементи в горивния компонент е по-консистентно в сравнение с резултатите от метода, при кбйто горивните елементи се вкарват. Така крайните продукти за пушене могат да се направят поплътни, без трудности за пушача при запалването на горивния елемент, който се загубва в цигарата по време на монтажния процес.

Предпочита се горивните елементи съгласно настоящото изобретение да се ползват заедно с физически отделено генериращо аерозол средство, което съдържа вещество, носещо образуващ аерозол материал. Предпочита се средството за генериране на аерозол да се разположи надлъжно на горивния елемент, за предпочитане на 1 до 10 мм зад горивния елемент с оглед да се намали фитила. Предпочита се субстратът да бъде от хартия.

Предпочита се артикулите за пушене, като цигарите, включващи горивните елементи съгласно настоящото изобретение, да включват освен това и една част за устния край на цигарата, за провеждането на аерозола произведен

от цигарата към пушача. Предлаганите устни краища включват една част от навит на ролка тютюн разположен в долната част на аерозолното генериращо средство, при един филтър с ниска ефективност, примерно, един полипропиленов филтър разположен в долната част на запушалката от тютюнева хартия, на устния край на цигарата.

По време на пушенето, топлината от горящия горивен елемент бързо се предава на аерозолно генериращо средство в цигарите, като се ползуват компонентите съгласно това изобретение и тави топлина води до изпаряването на аерозолно формиращия материал съдържащ се в него, който на свой ред се доставя към клиента като един “подобен на пушек аерозол през устния край на артикула за пушене.

β допълнение на гореспоменатите предимства, някои предлагани компоненти съгласно настоящото изобретение са в състояние да осигуряват един аерозол, който е химически прост, състоящ се основно от въздух, оксиди на въглерод, вода, образовател на аерозол включващ всякакви желани аромати или други желани летливи материали и незначителни количества от други вещества.

Други предлагани реализации включват известни количества от тютюн в горивната смес, и/или съдържат някаква форма на тютюн, примерно, нарязан филтър, тютюнева хартия, тютюнев екстрат и т.н. в изолационния слой, обгръщащ горивния елемент и/или заграждащ генератора на аерозол. Такива артикули за пушене предават подобрен аромат на пушека.

Полученият WTPM чрез предлаганите цигари съгласно това изобретение, за предпочитане има малка или неизмеряема активност според теста на AMES, т.е.желателно

е да има малка или незначителна доза съответствуваща на взаимната връзка между WTPM произведен от получените цигари по настоящото изобретение и броя на възвръщанията случващи се по време на стандартния тест на микроорганизми изложени на тези продукти. Съгласно изложенията на AMES теста, една значителна доза от зависими резултати посочва наличието на мутагенни материали в изпитваните продукти. Виж (Ames et at., Mut. Res., 31:347-364 /1975/.

Както се използва тук и само за целите на това приложение, “аерозол се дефинира като пари, газове, частици и подобни, както видими , така и невидими, и поспециално тези компоненти възприемани от потребителя като пушекоподобни, генерирани от действието на топлината на запаления горивен елемент върху вещества, съдържащи се в средството за генериране на аерозол, или където и да е в артикула. Така дефиниран, израза аерозол също включва летливите ароматни вещества и/или други летливи вещества,

независимо от това дали произвеждат видим аерозол.

Както е използвано тук въглероден се отнася до ползването на поне 507. въглерод в твърдото материално съдържание на горивния елемент или използвана паста за неговото получаване.

КРАТКО ОПИСАНИЕ НА ФИГУРИТЕ

ФИГУРА 1 е надлъжно напречно сечение илюстриращо една реализация на горивен компонент на един артикул за пушене, получен съгласно настоящото изобретение.

ФИГУРА 2 е поглед на един от краищата на една реализация на Фиг. 1.

ФИГУРА 3 е надлъжно напречно сечение показващо една реализация на цигара ползваща един горивен компонент, както това е показано на фиг. 1 и фиг. 2

ФИГУРА 4 е схематично изображение на една реализация на апарат за получаване на компоненти за артикули за пушене съгласно настоящото изобретение.

ФИГУРА 5 е схематично изображение на друга реализация на апарат за получаване на компоненти за артикули за пушене съгласно това изобретение.

ФИГУРА 6 е схематично изображение на предлагана ‘спрей“ система ползвана при апарата от фиг. 4.

ПРИМЕР ЗА ИИЗПЪЛНЕНИЕ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТО

Според настоящото изобретение, горивните компоненти на един артикул за пушене могат да се получат чрез непрекъснат процес. Ползвайки чертежите, и специално фиг 1, всеки горивен компонент 10 съдържа една екструдирана смес 12 обградена от и свързана към един задържащ материал 15 и по желание обвита с един външен обвиващ хартиено-подобен обвиващ материал 18. Компонентите са обикновено с диаметър от около 7-3 мм, с дължина променя ща се според желаните характеристики за излъчена топлина на горивния елемент в артикула за пушене. Дължината също по желание се подбира така, че след като угасне горивния елемент, една част от горовният елемент все още прилепнала към задържащия слой. Лесно могат да се направят и горивни елементи с други диаметри и конфигурации.

За реализациите на настоящото изобретение ползващи една екструдирана смес 12 съдържаща един въглероден горивен материал за горивния елемент, горивният материал обикновено се получава от фибро-целулозен материал чрез пиролиза при от около 400 до 900°С, предлага се от около 550 до 750°С, в една не оксидираща атмосфера. Пиролизният материал се нарязва на. фибри с къса дължина, смесени със свързващо вещество, вода и други подходящи вещества, като например, натриев карбонат или други източници на натрий за оптимална характеристика на запалване и тлеене, аспарагин за разкрояване на продуктите за пушене, вида на тютюна за получаване на аромата, или други материали по желание, и след това се екструдира в желаната форма. Контролът на нивото на натрия в горивото и използването на аспарагина е описано в патент на САЩ № 5,178,167, цитиран тук за справка.

Горивната конфигурация и смес зависят от характеристиките, които трябва да има горивния елемент, когато се ползва в артикула за пушене. Примерно, горивните елементи могат да се получат от една смес със състав 907. от теглото на твърдодървесна въглеродна каша марка KRAFT, сведена до среден размер на частицата от 12 микрона и 107. на Келко HV амониев алгинатен свързващ материал» Предлага се тази смес от въглероден прах и свързващ материал да се смеси заедно с воден разтвор на натриев карбонат с подходящата якост, за да се образуват пресовани смеси, от които горивните елементи се обработват в техните окончателни форми, съдържащи от 2000 до около 20 000 ppm натрий /Na/, измерен чрез индукционно свързана атомно плазменна емисионна спектроскопия (ICPAES) . Приблизително 307. от теглото на разтвор на Na^CD³може да се прибави към сместа вместо част от или цялата зода за образуването на различни екструзирани смеси.

Други подходящи източници на въглероди са въглеводородите, които се намират е черупката на кокоса, като например РХС въглеводороди срещани като РСВ и експериментални въглеводороди срещани като Lot В-11030САС-5, Lot В-11250-САС-: 115 и Lot 089 - А12-САС-45 произвеждани от Calgon Carbon Corporation, Pittsburgh,PA.

Твърдодървесната въглеродна каша се получава, примерно, чрез карбонизиране на несъдържаща талк груба хартия от марка Grand Prairie Canadian Kraft под азотно покритие, постепенно увеличавайки температурата, достатъчно да минимизира оксидирането на хартията, до една крайно карбонизираща температура поне 750°С. Крайният въглероден материал се охлажда под азот до наймалко 35°С и след това се стрива до фина пудра със средна големина на частиците около 12 микрона в диаметър (измерено ползвайки Microtrac) .

Горивната смес се екструдира през една матрица, която дава напречно-пресечената форма на горивните елементи. Примерно, както е показано на фиг» 1-3, екструдираните горивни пръчици имат шест равномерно разположени периферни жлебчета или шлица, всеки с дълбочина от около 0,762 мм и ширина от около 0,610 мм. Предпочита се вътрешната повърхност на шлица да е заоблена както е посочено, за подобряване на структурната цялост.

Както е описано горе, горивният елемент се съдържа в горивния компонент съгласно настоящото изобретение, от задържащия слой. За предпочитане е задържащото средство да обвива цялата надлъжна периферия на горивния елемент. Този слой може също да се простира извън единия или двата краища на горивния елемент, ефективно отбягвайки горивния елемент, отделяйки го от другите компоненти на цигарата. Използваната възобновяваща природа на задържащото средство може да разреши нейното частично разполагане в кой да е от шпицовете по периферията на горивния елемент. Изплозваното задържащо средство също така подпомага за задържането на топлината и за ограничаване на количеството радиално протичаш, атмосферен въздух, който в противен случай протича към горивния елемент по време на ползването му. Използваното задържащо средство действува по този начин като изолиращо вещество.

Задържащият материал може да съдържа стъклени фибри (примерно стъкло от тип OWens - Corning “С), една фибросмес от тютюнев филтър/стъкло, нагъната или нарязана тютюнева хартия, нагъната или нарязана хартия, пълнител за нарязан тютюн, или други подобни»

Както се вижда от фиг. 3, едно типично устройство за пушене от цигарен тип включващо предпочитаните горивни компоненти на настоящото изобретение, съдържа горивния компонент 10, който е съседен по дължината си на аерозолно генериращо средство 20. Както е описано, генериращото аерозол средство съдържа един субстрат 21, който носи аерозолно формиращия материал, като глицерин и една опаковка 22, като носеща хартия.

Аерозолното генериращо средство 20 може да бъде удобно обвито от една опаковка или тръбичка 23 от неогъваема хартия или друг подходящ материал. Средствата за генериране на аерозол се разполага в тръбичката 23 така, че да е на разстояние от нейните краища. Според дължината на субстрата, между субстрата и предния

елемент, субстрата, и/или да се използва на друго място в артикула за пушене съгласно настоящото изобретение.

Предпочита се субстратът да бъде монолитен, като когато субстрата е от хартиен тип, строго се препоръчва той да се постави в едно празно пространство свързано с горивния елемент. Изисква се една връзка осъществена чрез празно пространство, за да се минимизира контакта между горивния елемент и субстрата, което предотвратява движението на аерозолно формиращите материали към горивото както и ограничаването на всякакви обгаряния или нагар на хартиения субстрат. Празното място 24 може да се осигури от ограничаващата природа на горивния елемент в изолиращото и задържащо средство, или като създава едно физическо пространство (т.е. една празнина) между горивния елемент и субстрата по време на производството.

Мястото за устния край 30 се предоставя за подаването на аерозола към устата на пушача. Обикновено устната част е с извита форма и съдържа тютюневи материали (като например, един цилиндричен пълнеж от избран тютюн) и един филтърен елемент.

Една подходяща горивна смес съдържа от около 60 до 99 процента от теглото въглерод; от 1 до' около 207. от теглото подходящо свързващо вещество; от около 1 до 5% от теглото съединение, отделящо амоняк и от около 2000 до 20 000 ppm натрий измерен чрез индуктивно куплиран плазма атомно-емисионен спектроскоп (ICP-AES). Съединенията способни да разтварят натрия при условия на горене на горивната смес включват съединения като урея, неорганични и органични соли (примерно, амониев карбонат, амониев алгинат, или моно-, ди-, тр^-амониев фосфат);амино захари

край на устната част 30 може да има вакуум или пространство 26. Това пространство 26 може да съдържа тютюн, като нарязан филтър или тютюневи листа, по желание. Предпочита се, аерозолния генератор и горивния компонент да бъдат свързани заедно от друга обвиваща хартия 25, която може да се разположи от края на запалването на горивния компонент. Субстратът 21 и горивният елемент 12 се предпочита да се разделят от пространство 24, което подпомага да се предотврати движението на аерозолно формиращия материал и прегряванията на субстрата.

По нататък цигарата съдържа една устна част

30,направена от една ролка 31 от тютюнева хартия или друг подходящ, материал, вързан към един филтър 35 с ниска ефективност, примерно направен от полипропилен или друг

подходящ, материал.

За по-лесно обработване, ролката 31 от тютюнева хартия и филтърът 35 са обвити съответно с хартии 32 и 36 и тези два компонента могат на свои ред да се комбинират с една обвивка 33.

Предпочита се устния край 30 да се свърже към предния край на цигарата чрез друга хартия 37, както е показано на фиг. 3.

Едно предпочитано аерозолно генериращо средство включва един формиращ аерозол материал (като глицерин), тютюн в някакъв вид (като тютюневи пудри, тютюнев екстрат или прах) и други аерозолно формиращи материали и/или агенти на тютюневи аромати, като какао, ликьори и захар. Общо аерозолно формиращия материал се носи от един субстрат, такъв като нагъната хартия, или друга форма на субстрата. Тютюневият материал може да обвива горивния (като поолино фруктоза или аспарагин фруктоза); амино киселини, особено алфа амино киселини) като глутамин, глицин,, аспарагин, пролин, аланин, систин, аспарагинова киселина, фенилаланин или глутаминова киселина; ди--, или три-~пептиди; четвъртични амониеви съединения и подобните им. Тези горивни смеси са описани подробно в патент на САШ, № 5,178,167, изложението на който е включено тук като

справка.

Ползвайки фиг. 4, влажната смес може да се екструдира като се ползува екструдер с плъзгащо бутало 30, такъв като например НЕТ-120А от Hydramet American Inc. Екструдираната смес 12 изолира от една матрица като непрекъснат екструдат с желаната форма на напречно сечение и се подава върху един конвейер с въздушно фолио

52. Екструдатът 12 след това контактува върху един ролер

53, който може да бъде един тахометър за измерване линейната скорост на потока на екструдата, чиято скорост може да се ползва, за да се управлява скоростта на обвиващото средство 60, като например модифициран KDF-2. Нормално, екструдатът се формова върху един забавящ или закъснителен кръг 55 между тахолорера 53 и неработещия ролер 54, за да се акомодират различията в скоростта между компонентите на апарата, означавайки екструдера 50 и KDF-2 60. За обвиването на екструдата със слой материал, се предоставя един задържащ материал 58. :3а предпочитане е, задържащият слои да включва материал, който ще подпомогне образуването на връзка с външната повърхност на горивните елементи, преди да бъдат обвити около тези горивни елементи. Там където задържащия слой е от фибростъкло съдържащо примерно около 3 до 57. от

теглото пектин, връзката може да се осигури като се напръска поне част от повърхносттта на стъклофибрите с вода, достатъчна по отношение на обвивката на горивния елемент така, че пектинът в стъклената вата да се активизира и свърже горивните елементи.

Предпочитаният въздушен конвейер 52 представлява канал съдържаш, шаблон с отвори в камера с въздух при ниско налягане за крепене на екструдата, когато той излиза от екструдера и когато се придвижва, за да се смеси или комбинира с лентата от материал когато влиза в машината KDF-2. Конвейерът с въздушно фолио може да бъде прекъснат, като примерно се ползват неработещите колела , за да се образува един кръг 55 на екструдата така че промените в скоростта на KDF-2 и екструдера няма да навредят на екструдата.

Средството за обвиване 60 се предпочита да бъде т.нар. търговска машина за филтър, произвеждана от Хамбург HAUNI, с марката на KDF--2. Средството за обвиване едновременно обвива задържащия слой около горивния елемент с една хартиена обвивка и отрязва частта от сместа с определена дължина.

Друга предпочитана реализация на апарата за получаване на горивни компоненти съгласно настоящото изобретение е схематично дадена на фиг. 5. Показано е, че сместа се екструдира в желаната форма като се ползва универсален екструдер 80. Подходящ екструдер от този тип е Baker Perkins MP 50 35 DE XLT; предпочита се да се снабди с един винт включващ набор от прави винтови сегменти, лопаткови сегменти и винтови сегменти.

При излизане от екструдера, екструдатът 12 се допира до колелото на тахометъра 81, която линейна периферна скорост се измерва точно чрез подходящи методи. Примерно, скоростта на ротация на тахо-колелото може да се измери от фотосензор (не е посочен) монтиран на зъба на колелото на предавката 81. Сигналите от скоростния датчик се предават на едно управляващо устройство 82 за управлението на скоростта на обвиващото и подрязващо устройство 100. След това напуска тахоколелото 83, което помага да се компенсира между екструдера и обвиващото и подрязващо устройство. След това екструдатът влиза във въздушния конвейер 84, за да бъде пренесен към секция 85, където задържащия слой на лентовия материал 90 се поставя около горивния елемент. Примерно, горивния елемент може да се обвие с еластична вата на OWENES CORNING G-gLASS.

За подробности относно свойствата на този материал виж Chimical and Biological Studies of New Cigarette Prototypes That Heat Instead of Burn Tobaccoq R.J. Reynolds Tobacco Co./1988/.

В машината за обвиване и подрязване 100, слоят от стъклена вата на свой ред се обвива от хартиена опаковка, предпочита се хартия от тип дадена в патент на САЩ N? 4,938,238, новостите на който са включени тук като справка. Компонентите могат да се произведат като се подава екструдата и лентовия материал, примерно, на една машина за филтър 60 тип HAUNI KDF-2, оборудвана с едно формоващо устройство описано в патент на САЩ N? 4,893,637. Композитният материал се обвива с една хартия описана в патент на САЩ № 4,938,238 или чрез друга цигарена хартиена опаковка, в машината за обвиване. След като обвивката 18 (фиг. 2) се обвие и прилепи около еластичния слой 15, диаметърът на композита се фиксира. Напречно на обвиващото устройство се монтира режещото устройство за нарязване с определена дължина на обвития вече композит за следващо обработване при производството на артикулите за пушене. Обикновено дължината е множество от желаните размери, които ще се ползват за всеки артикул за пушене. Примерно, ако се ползва дължина на компонента от 10 мм за всеки артикул, дължината на обвитата част от композита може да бъде ( примерно 40 мм, образуваща множество от 4

горивни компонента които след това могат присъединят към съответните субстрати, да се нарежат и за да формират предния край на цигарата, която на свой ред може да се монтира към отделните парчета за устния край, за да се направи цигарата.

Както е описано на фиг. 5 едно устройство за свързване на задържащия материал или вата към повърхността на горивния елемент включва източник на материал въвеждащ свързващо вещество 91, една тръба 92 носеща материала в близост до подаваната за обвиване около екструдата мата и тясна тръбичка 93 за разпръскване на свързващия материал по повърхността на лентовия материал 90, преди обвивката да се нанесе около екструдата. Разположението на устройството за полагане на свързващия материал зависи от обема на свързващия материал, който се ползва и от закъснителния период за достатъчно осъществяване на връзките при наличен контакт между горивния елемент и обгръщащия материал.

Примерно, в случая на стъклено - влакнестата мата съдържаща пектин, материала допринасящ за свързването е такъв, че активизира пектин^ да създава връзки. Предпочи—

та се, свързващия материал да е вода. Мястото на средството за приложение на въвеждащия свързването материал е според съдържанието на пектина в матата, скоростта на системата, т.н. така че стъклено-влакнестата мата да се навлажнява с активизиращия материал достатъчно предварително във времето така, че пектинът или другият свързващ материал да може да се активизира по времето, когато той се нанася около горивния елемент или малко по-късно след това. Количеството на водата използвана за активизирането на лентовия материал е много малко, в размер от около 1 до 37. от теглото на горивния компонент.

Въвеждащия свързващ агент може да се нанесе към екструдата, като се използва една захранваща тръба и иглоподобен член със скорост на протичане управлявана от силата на тежестта на подаването от едно захранване при определено издигане, или чрез измерване,, или друго подходящо средство готово, доставено от опитен работник.

Една по-подробна схема на едно подходящо устройство за въвеждане на свързващ материал е показано на фиг.6. водата или друг свързващ материал 112 се подава от източник 110 и се напръсква през тясна тръбичка 111 върху един разпределящ се или разширяващ се валец 113.Разпределящият валец 113 контактува до една част от повърхността на задържащия слой, който се допира до повърхността на горивния елемент в готовия горивен компонент. Както е показано ролерът е разположен така, че да осъществява контакт със задържащия слой 90 както се подава от аркообразна повърхност 114 на средството за обвиване, както е описано в патент на САШ, № 4,893,637. Практически, мястото за нанасяне на свързващия материал се определя от скоростта на екстру

дата и други фактори споменати по-горе, така че се прилага достатъчен свързваш, материал за достатъчен период от време така, че да се осъществи свързване. При стъклена мата водата се оставя да контактува достатъчно време със задържащия слой, за да се даде възможност на пектина или на друг свързващ материал да се активизират. Предпочита се повърхността на разпределящия валец 113 да е назъбена, ва да подпомогне разпределянето на материала водещ до свързване. За образуването на връзка между екструдата и еластичния слой, еластичният слой съдържаш, активизиращия се свързващ материал от водата се предпочита да бъде навлажнен точно преди да обгърне горивния елемент. Предпочита се водата да се ползва като навлажняващ агент, за да втечни или по друг начин да активира свързващите материали върху повърхността на материалния слой за адхезия или свързващ с повърхността на екструдата при изпарението на водата. Могат да се ползват и други подходящи разтворители според състава на сместа на обвиващия слои, състава на свързващия агент и сместа на екструдата. може също да се ползува един допълнителен свързващ агент в разтвора или в овлажняващия агент, или върху повърхността на екструдата, за следващо осъществяване на адхезията или връзките. Примерно, пектин или NaCMC може да се разтвори във вода, за да осигури адхезията между еластичния слой и екструдата.

В предпочитаните горивни компоненти на настоящото изобретение, горивният елемент е един въглероден материал, съдържащ поне около 507. елемента въглерод. Горивният елемент обисновено е дълъг поне 50 мм, предпочита се най-малка дължина Ц: мм. Препоръчва се максималната дължина на горивния елемент да бъде около 20 мм, при предпочитана дължина от 16 мм или по-малко» Препоръчва се на горене да се подложи една значителна дължина от горивния елемент, а една значителна част от горивния

елемент да се проектира в артикула за пушене така, че да не гори когато артикула се пуши. Това дава възможност връзката между една значителна част от горивния елемент

да остане недокосната от топлината генерирана по време на процеса на пушене. Така, при 16 мм дължина на горивото, първите 6 мм може да се подложат на горене с една кислородна бариера или елемент на топлинен резервоар поставен така, че горивото от само себе си да изгасне на около 6 мм. Пушенето на такъв артикул е вероятно да разруши връзката между горивния елемент малко над точката на гасене, примерно, до 8 мм от оригиналния край на запалване на горивния елемент. Въпреки това, връзките между горивния елемент и обграждащия материал ще се запазят, примерно тези между 8 мм и 16 мм от запаления край на елемента, така че да осигуряват значителна

гаранция срещу изпадане на горивния елемент.

Горивният елемент съгласно настоящото изобретение може да се екструдира в голямо разнообразие от форми.

Използваните материали за компресуем еластичен, обгръщащ слой 15 в практиката на настоящото изобретение могат да бъдат всякакви материали, които могат да се поставят около екструдата 12, за да осигурят един горивен компонент 10 с външна цилиндрична повърхност, която за предпочитане осигурява известна еластичност при производството и по време на употребата. Еластичния материал за предпочитане е топлоустойчие при условията на ползване в артикула за пушене.

Примери за полезни материали включват стъклени или керамични влакна, тютюн, еластомерни смеси, нагъната лентова хартия и подобни.

Когато тютюнът или хартията, съдържаща тютюн се ползва за образуването на еластичен слой, тютюнът може да отделя аерозол, примерно, аромати такива когато с^е ползва

като аерозолно генериращ компонент според настоящото изобретение.

Предпочита се, материалите за образуване на задържащия слои в горивните компоненти, съобразно настоящото изобретение, да бъдат също така изолационни материали.

Както се ползва тук термина изолационен материал се отнася до всички материали, които първично действуват като изолатори. Приема се, че тези материали не са значително горливи по време на употребата, но могат да се разтварят по време на употреба, както е при ниско температурните градуси на фибро стъклото. Подходящи изолатори имат термична проводимост в г-кал/(сек)(см²)( °С/см) от по-малко от около 0.05, предпочита се поне по-малка от 0.005. Виж Hach’s Chemical Dictionary, 34, 4th ed.,1969 и Lange’s Handbook o0 Chemistry, 10, 272—274 Ilth ed. , 1973. Предлаганите изолационни материали образуват един слой 15, обикновено около 0.5 мм, като повече се предпочита поне около 1.0 мм дебелина» Компонентите на изолиращия и/или задържащия материал, който обгръща горивния елемент могат да се променят. Този материал за предпочитане е такъв с тенденция да не гори или пък да е материал който гори, но не разлага.

Примери за подходящи материали включват фибро стъклото и други материали от типа оописан в патент на САЩ N? 5,105,838, европейска патентна публикация № 336,690 и страници 48-52 от монографията; Chemical and Biological Studies of New Cigarette Prototypes That Heat Instead of Burn Tobacco, R.J. Reynolds Tobacco Co,, (1988). Горивният компонент 10 се обвива с един или повече пластове от цигарена хартия 18. Предпочитаните хартии не трябва да

горят явно по време на горенето на горивния елемент.

Допълнително, хартията за предпочитане трябва да има контролируеми тлеещи свойства и трябва да дава една сива, цигароподобна пепел.

Настоящото изобретение е описано подробно, включвайки предлаганите реализации» Обаче, трябва да се оцени, че хората квалифицирани в техниката, вземайки в предвид настоющото изобретение, могат да правят модификации и/или подобрения на това изобретение съобразно изложеното в следващите претенции.

Claims

ПАТЕНТНИ ПРЕТЕНЦИИ

1» Метод за непрекъснато формоване на горивен компонент за артикул за пушене, характеризиращ се с това, че горивна смес се подлага на непрекъснато екструдиране за получаването на екструдат с предварително определена Форма, като непрекъснато пресованата горивна смес се обвива непрекъснато с един задържащ слой от материал, свързваш, се с горивната смес, при което се получава горивния компонент.
2« Метод съгласно Претенция 1, характеризиращ се с това, че горивната смес е въглеродна.
3. Метод съгласно Претенция 1, характеризиращ се с това, че включва фаза за нарязване на горивния компонент на предварително определени дължини.
4. Метод съгласно Претенция 1, характеризиращ се с това, че горивният компонент допълнително се обвива, за да се получи определен външен диаметър на горивния компонент.
5. Метод съгласно Претенции 1 или 2, характеризиращ се с това, че методът включва и навлажняването на екструдата преди фазата на обвиването.
6. Метод съгласно Претенция 2, характеризиращ се с това, че задържащия слой включва стъклени фибри съдържащи пектин.
7. Метод за непрекъснато формоване на горивен компонент за артикул за пушене, характеризиращ се с това, че горивна смес съдържаща въглерод се подлага на непрекъснато екструдиране за получаването на екструдат с предварително определена форма, като непрекъснато пресованата горивна смес се обвива непрекъснато със свиваем, еластичен слой от материал, при което се получава горивния компонент и нарязването му на предварително определени дължини.,
8. Метод съгласно Претенция 7, характеризиращ се с това, че горивният компонент се обвива преди етапа на нарязване, при което се получава определен външен диаметър.
9. Метод съгласно Претенции 7 или 8, характеризиращ се с това, че екструдатът наи-напред се навлажнява, след което се обвива»
10.. Горивен компонент за артикул за пушене, характеризиращ се с това, че представлява екструдиран въглероден горивен компонент, чиято външна повърхност е обвита със свиваем, еластичен слои от материал, които прилепва по дължина към повърхността на горивния компонент.
11. Компонент съгласно Претенция 10, характеризиращ се с това, че допълнително включва външна обвивка, обгръщаща еластичния слой.
12. Компонент съгласно Претенция 10, характеризиращ се с това, че екструдатът съдържа въглерод.
13.. Компонент съгласно Претенция 12, характеризиращ се с това, че дължината му е в границите от 12 до 16 мм.
14. Компонент съгласно Претенция 12, характеризиращ се с това, че еластичният слой съдържа стъклени фибри.
15. Компонент съгласно Претенция 12, характеризиращ се с това, че еластичният слой съдържа нагъната лента от обработена хартия
16. Компонент съгласно Претенция 15 се с това, че лентата е релефна.
17. Компонент съгласно Претенция 10 еластичния слой съдържа тютюн.
18. Компонент съгласно Претенция 10 х ар ак тер и зи р ащ в който х ар ак тер и зи р аш, се с това, че еластичния слой съдържа нагъната хартиена лента.
19. Компонент съгласно Претенция 18, характеризираш, се с това, че лентата съдържа тютюн или тютюнев продукт.
20. Компонент съгласно Претенция 18 или 19, характеризиращ се с това, че лентата е релефна.
21. Артикул за пушене, характеризиращ се с това, че представлява горивен компонент включващ екструдат с предварително определена дължина, като външната повърхност на този екструдат е обвита със свиваем, еластичен слои от материал, прилепнал по дължина към екструдата, който съдържа въглерод.
22. Артикул съгласно Претенция 21, характеризираш, се с това, че еластичния слой съдържа изолиращ материал.
23. Артикул съгласно Претенция 21, характеризиращ се с това, че еластичния слои съдържа изолиращ елемент.
24. Апарат за получаване на горивен компонент за артикул за пушене, характеризиращ се с това, че се състои от екструдер, устройство за измерване на линейната скорост на екструдата, устройство за обвиване на екструдата, устройство за прехвърляне на екструдата от екструдера към обвиващото устройство и устройство, което компенсира скоростта на излизане на екструдата от екструдера по отношение но скоростта на обвиване в устройството за обвиване.
25. Апарат съгласно Претенция 24, характеризираш, се с това, че компенсиращото скоростите устройство включва и устройство за измерване на линейната скорост на екструдата и устройство за промяна на скоростта на обвиването в резултат на измерената скорост на екструдата.