DE60018459T3

DE60018459T3 - Rauchartikel mit keramik enthaltender umhüllung

Info

Publication number: DE60018459T3
Application number: DE60018459T
Authority: DE
Inventors: Alison Bushby; Kevin Gerard McAdam; Nicholas Leslie Timms
Original assignee: British American Tobacco Investments Ltd; British American Tobacco Co Ltd
Current assignee: British American Tobacco Investments Ltd
Priority date: 1999-12-07
Filing date: 2000-11-29
Publication date: 2013-01-17
Anticipated expiration: 2020-11-30
Also published as: HK1054490A1; BR0016218A; CZ301581B6; NO20022548D0; RU2236801C2; CN1407860A; NZ518355A; ES2234695T5; WO2001041590A1; CZ20021942A3; GB9928853D0; EP1237428B2; EP1237428B1; RU2002118337A; KR100634647B1; NO318513B1; CA2382926C; CA2382926A1; AU1537701A; PL203192B1

Description

Die Erfindung betrifft einen rauchbaren bzw. Rauchartikel, und insbesondere, aber nicht ausschließlich Zigaretten.
Über die Jahre wurden viele Versuche unternommen, einen rauchbaren bzw. Rauchartikel zu schaffen, der reduzierte Nebenstromrauchausbeuten besitzt. Viele dieser Versuche schlugen die Verwendung von nicht auf Tabak beruhenden Rauchmaterialien, wie z. B. Rauchmaterialien vor, die anorganische Füllmaterialien umfassen, die nicht brennbar sind und in sich selbst nur eine geringe Menge von Verbrennungsprodukten bilden. Unsere kürzliche internationale Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer WO 96/07336 offenbart einen rauchbaren bzw. Rauchartikel mit einem hohen Anteil von nicht brennbarem, anorganischem Material und mit einer im Wesentlichen nicht brennbaren Umhüllung, welche sich entlang der gesamten Länge des rauchbaren bzw. Rauchmaterialstranges erstreckt und eine Brennstoffquelle und Aerosol bildende Mittel umhüllt. Diese Anmeldung betrifft jedoch speziell Nicht-Tabak oder im Wesentlichen Nicht-Tabak enthaltende rauchbare bzw. Rauchmaterialien, und daher sein hoher anorganischer Materialgehalt. Die Umhüllung dieser Offenbarung hat sich als einigermaßen uneffektiv im Aufrechterhalten von Glut unter normalen Rauchbedingungen erwiesen, wenn ein Tabakrauchmaterial umhüllt wird. Standardmaschinenrauchbedingungen sind ein 35 ml Zug von 2 s Dauer pro Minute.
Die internationale Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer WO 98/16125 beschreibt wiederverwendbare keramische röhrenförmige Materialien, welche die mechanische Hinzufügung von Porosität durch das Vorsehen von Schlitzen, die mit einem porösen Material bedeckt sind, benötigen. Diese röhrenförmigen Materialien brennen nicht ab und benötigen üblicherweise einen umlaufenden Luftdurchgang zwischen dem röhrenförmigen Material und einem Tabakeinsatz, um eine Verbrennung zu ermöglichen. Eine Ausführungsform umfasst einen faserigen keramischen gewebten Stoff mit einer natürlichen Durchlässigkeit in Kontakt mit einem Tabakeinsatz. Der gewebte Stoff ist nicht brennbar, und ein poröses gewebtes Material wird benötigt, um es Luft zu erlauben, zu dem Tabakeinsatz hinzuzutreten, und hieraus folgend eine Verbrennung des Tabakeinsatzes innerhalb des röhrenförmigen Materials. Dieser gewebte Stoff brennt nicht ab. Eine andere Ausführungsform beschreibt ein röhrenförmiges Blatt eines faserigen Materials, das ein wenig kalziniert ist, um Bindemittelmaterial zu entfernen, wodurch Porosität gebildet wird. Wiederum verbrennt diese Variation des keramischen röhrenförmigen Materials nicht oder brennt ab nach dem Kalzinierungsschritt und ist wieder verwendbar.
Jüngst beschrieb die internationale Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer WO 99/53778 ein Zigarettennebenstrom-Rauchbehandlungsmaterial, welches aus einem Blatt von nicht verbrennbaren aktiven Komponenten gebildet ist, das während seiner Herstellung behandelt ist, um eine poröse Struktur zu bilden, die in der Lage ist, Nebenstromrauch zu beeinflussen. Das Behandlungsmaterial umfasst ein hydrophobes absorbierendes Material, welches eine signifikante Porosität und einen großen Mikroporendurchmesser hat, d. h. ein Material mit einem großen Oberflächenbereich, der in der Lage ist, partikuläres Material zu absorbieren. Das Blattmaterial enthält bevorzugt eine Sauerstoff freisetzende Komponente, die die Oxidationsbehandlung der adsorbierten Komponenten verbessert. Das rauchbare bzw. Rauchmaterial innerhalb des Blattmaterials ist geschnittener Tabak. Dieser Artikel arbeitet durch Absorbieren von nicht wässrigen Dampfphasen-Rauchmaterial und eine gründlichere Verbrennung des Materials in einer Umgebung mit erhöhtem Sauerstoff. Es gibt zusätzlich eine selektive chemische Filtration des Nebenstromrauchs. Das Nebenstromrauch-Behandlungsmaterial dieses Dokuments brennt nicht ab beim fortschreitenden Rauchen, so dass der Artikel kein übliches Aussehen während des Rauchens hat.
Beide beschriebenen Dokumente des Standes der Technik wurden nicht entwickelt, um eine Umhüllung zu schaffen, die herkömmliche Veraschungseigenschaften einer Zigarette nahe imitieren.
Die US Patentanmeldung Nr. 4 915 117 beschreibt eine Zigarette, die ein dünnes Blatt zum Halten des Tabaks besitzt. In einer Ausführungsform ist dieses Blatt ausgebildet durch das Beschichten oder Imprägnieren eines Papieres mit anorganischem Klebstoff und Trocknen des resultierenden Blattes, um ein Papier mit einer keramischen Schicht zu bilden. Das Dokument nach dem Stand der Technik beschreibt eine Umhüllung, die Papiermaterial benötigt, um die keramische Schicht zu tragen, die hierauf gebildet ist.
Diese Erfindung hat als eine Aufgabe, einen rauchbaren bzw. Rauchartikel zu schaffen, der ein übliches rauchbares bzw. Rauchmaterial enthält und eine unübliche Umhüllung, umfassend einen Anteil eines nicht brennbaren Materials, wobei die Umhüllung mit einer sichtbaren Brennlinie abbrennt, die entlang der Länge des rauchbaren bzw. Rauchartikels während des Rauchens fortschreitet.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines rauchbaren bzw. Rauchartikels mit im Wesentlichen normalen Veraschungscharakteristiken, wobei die Asche durch normale Rauchtechniken entfernbar ist, d. h. das Abschnippen durch den Konsumenten oder das Ausdrücken des rauchbaren bzw. Rauchartikels.
Die Erfindung hat zudem als eine weitere Aufgabe die Schaffung einer Umhüllung, die keine Alterung durch Wärmebehandlung benötigt, um eine poröse Struktur zu erzeugen. Die Umhüllung nach der vorliegenden Erfindung kann getrocknet werden, um Feuchtigkeit zu entfernen, wird aber nicht auf Temperaturen > 280°C erhitzt. Eine Erhitzung über 150°C wird nicht erwünscht, da die Umhüllung sich verfärbt. Eine solche Umhüllung kann bekannt sein als „grünkeramische Umhüllung”. „Grünkeramische Umhüllung” bedeutet, wie es hierin benutzt wird, eine Umhüllung, die nicht auf Temperaturen von mehr als 100°C in irgendeiner Stufe während ihrer Herstellung aufgeheizt wird.
Die Erfindung besitzt zudem eine weitere Aufgabe in der Bereitstellung einer Umhüllung, die keine mechanische Behandlung benötigt, um die notwendige Porosität bereitzustellen, damit die Umhüllung verbrennt.
Die vorliegende Erfindung schafft einen rauchbaren bzw. Rauchartikel, umfassend ein Umhüllungsmaterial, welches ein Tabakrauchmaterial umhüllt, wobei die Umhüllung einen Anteil eines keramischen Füllstoffes einer vordefinierten Form, ein Bindemittel, optional ein Brenn-Additiv und optional einen Aschenverbesserer aufweist.
Die vordefinierte Form des keramischen Füllstoffes ist eine Form, die, wenn gemischt mit einem Bindemittel in einer Umhüllung, der Umhüllung eine poröse, selbsttragende Struktur gibt, und wenn die Umhüllung während des Rauchens verbrannt wird, ihre strukturelle Integrität verliert. Die Umhüllung ist vorteilhafterweise eine grünkeramische Umhüllung.
Nach der Erfindung ist das keramische Material ein teilchenförmiges Material.
Vorzugsweise ist die vorbestimmte Form des keramischen Füllstoffes eine sphärische oder im Wesentlichen sphärische, ovale oder im Wesentlichen ovale oder eine andere unregelmäßige Form in Annäherung hieran.
Vorteilhafterweise hat der keramische Füllstoff eine Partikelgröße im Bereich von 2 bis 90 μm, und weiter bevorzugt 2 bis 75 μm und noch bevorzugter 25 bis 70 μm. Vorzugsweise ist die mittlere Partikelgröße größer als 30 μm, weiter bevorzugt größer als 35 μm und noch bevorzugter größer als 40 μm. Eine mittlere Partikelgröße von etwa 50 μm erscheint besonders vorteilhaft. Die bevorzugte Partikelgröße kann durch das Mahlen eines geeigneten keramischen Füllstoffes, der eine größere Partikelgröße hat, herunter in den vorteilhaften Bereich und/oder die bevorzugte Größe erreicht werden.
Der keramische Füllstoff besitzt eine regelmäßige oder nicht regelmäßige nicht plattenartige Partikelform. Vorteilhafterweise ist der keramische Füllstoff ein unlösliches oder schlecht lösliches Metalloxid oder Metallsalz. Der keramische Füllstoff ist vorzugsweise ein thermisch stabiles Metalloxid oder Metallsalz. Der keramische Füllstoff kann ein oder mehrere aus Tonerde, Silica, ein Alumosilicat, Siliziumcarbid, stabilisiertes oder nicht stabilisiertes Zirkoniumoxid, Zirkon, Granat, Feldspat oder anderen Materialien, die dem Fachmann bekannt sind und die die notwendige Partikelgröße besitzen, oder andere geeignete keramische Materialien sein, die auf die notwendige Größe oder Form gemahlen wurden.
Nach der Erfindung ist der keramische Füllstoff in einem Bereich von 50 bis 95 Gew.-%, bezogen auf das trockene Material in der Schlämme, welche die Umhüllung produziert, anwesend, vorzugsweise 70 bis 90% und weiter bevorzugt 70 bis 87,5%.
Vorteilhafterweise ist der Füllstoff nicht ein aktivierter Füllstoff und besitzt demzufolge einen geringen Oberflächenbereich, obwohl aktivierte keramische Füllstoffe bei der vorliegenden Erfindung funktionieren.
Vorzugsweise ist das Bindemittel ein organisches Bindemittel, welches aus einem oder mehreren von Alginaten wie Kalziumalginat, Propylenglykolalginat, einem Gummi, einer Cellulose (modifiziert oder natürlich), ein Pektin oder pektinösen Bindemitteln, Stärke oder Gruppe I oder II Metallsalze dieser Bindemittel wie Natriumcarboxymethylcellulose oder Natriumalginat ausgewählt.
Zusätzlich oder alternativ kann das Bindemittel vorteilhafterweise ein anorganisches Bindemittel sein, welches in der Lage ist, die Partikel des keramischen Füllstoffes aneinander zu zementieren. Das anorganische Bindemittel ist vorzugsweise ein aktiviertes anorganisches Material. Das anorganische Bindemittel kann eines oder mehr aus aktivierter Tonerde, Aluminiumsilikat, Magnesiumsilikat oder einem inerten Ton sein.
Vorzugsweise besitzt das anorganische Bindemittel eine Partikelgröße im Bereich von 2 bis 90 μm, vorzugsweise im Bereich von 2 bis 50 μm und noch mehr bevorzugt im Bereich von 2 bis 15 μm. Der anorganische Binder ist geeigneter Weise hydrophob.
Vorzugsweise ist das Bindemittel bei mehr als 2 Gew.-%, bezogen auf die trockenen Materialien in der Schlämmung, die die Umhüllung ausbildet, anwesend und ist vorzugsweise in einem Bereich von 3 bis 30% anwesend und noch mehr bevorzugt < 20% und noch weiter bevorzugt < 10% bezogen, auf die trockenen Materialien in der Schlämme anwesend. Am meisten bevorzugt befindet sich das Bindemittel in einem Bereich von 3 bis 10%. Die Menge des keramischen Füllstoffes und des Bindemittels, die ausgewählt sind, hängt von den Bindeeigenschaften des ausgewählten Bindemittels ab.
Das Brenn-Additiv ist üblicherweise in der Umhüllung in einem Gewicht anwesend, welches größer ist als das von Papierumhüllungen. Vorzugsweise ist das Brenn-Additiv in einem Bereich von 1 bis 15 Gew.-%, bezogen auf die trockenen Materialien in der Schlämme anwesend, die verwendet wird, um die Umhüllung zu produzieren, und ist weiter bevorzugt < 10% und noch weiter bevorzugt < 5%. Das Brenn-Additiv ist am meisten bevorzugt in einem Bereich von 2 bis 5%. Vorzugsweise ist das Brenn-Additiv ein Brandförderer. Geeignete Brenn-Additive können ausgewählt werden aus einem oder mehreren Salzen der Gruppe I oder II Metalle, wie Acetate, Citrate und andere Brandförderer, die dem Fachmann bekannt sind.
Die Brenn-Additive werden ausgewählt, um die besten Brenncharakteristiken und die akzeptabelste Aschenfarbe beim Rauchen zu ergeben. Das Brenn-Additiv kann ein Rückstand der/des ausgewählten Abbindewirkstoffe, die nachfolgend beschrieben werden, sein.
Der Ascheverbesserer ist anwesend, um Überbrückungsmittel oder Packungsverbesserungsmittel zwischen den keramischen Füllstoffpartikeln zu schaffen. Die Erfindung hat als ein Ziel die Schaffung einer Umhüllung, die abbrennt und wie ein herkömmlicher rauchbarer bzw. Rauchartikel aschen kann. Die Komponenten der Umhüllung und insbesondere der der keramische Füllstoff und der Ascheverbesserer besitzen eine Partikelgröße und/oder -form, so dass ihre Kombination die notwendige Festigkeit in der Umhüllung vor der Verbrennung schafft, aber diese Festigkeit während der Verbrennung verliert, um akzeptables Veraschen der verbrannten Produkte zu schaffen.
Der anorganische Ascheverbesserer besitzt geeigneterweise eine blättchenförmige Morphologie und ist mit dem keramischen Füllstoff gemischt, um die Permeabilität, die Veraschungsstärke, die Farbe und die Brenneigenschaften zu steuern/regeln. Der Ascheverbesserer ist optional, aber vorteilhafterweise in der Umhüllung in einem Bereich von 0 bis 5% anwesend. Materialien, die die geeignete blättchenförmige Morphologie im Vergleich mit der mehr gerundeten Form des keramischen Füllers besitzen, umfassen eine oder mehrere aus Glimmer, Kreide, Perlit, Tone wie zum Beispiel Vermiculit; Kaolinite und Talke. Diese Materialien können auch geeignet sein als der vorgesehene keramische Füllstoff, vorausgesetzt, sie können auf die geeignete Größe und Form gemahlen sein.
Alternativ kann der Ascheverbesserer ein Material mit einer sehr kleinen Partikelgröße sein, so dass die Partikel hiervon die Spalten zwischen den größeren keramischen Füllstoffpartikeln überbrücken.
In einer weiteren Alternative ist der Ascheverbesserer vorteilhafterweise ein Material, das den ph-Wert der Schlämme, die die Umhüllung ausbildet, erhöht. Geeignete Materialien, die in der Lage sind, den pH-Wert der Schlämme von 8 bis etwa 10 anzuheben, umfassen Salze der Metalle der Gruppe I oder II der Carbonate und Hydroxide.
Die Umhüllung ist vorteilhafterweise durchlässig, und vorzugsweise besitzt sie eine Durchlässigkeit geringer als 200 Coresta-Einheiten (Coresta Units = CU), und ist vorzugsweise in einem Bereich von 2 bis 100 CU. Weiter bevorzugt ist die Durchlässigkeit der Umhüllung in einem Bereich von 5 bis 50 CU und kann geringer sein als 10 CU.
Die Umhüllung sollte eine Dichte von 0,5 bis 3,0 g/cm³, vorzugsweise 0,8 bis 1,2 g/cm³ und weiter bevorzugt im Bereich von etwa 1,0 g/cm³ haben und sollte eine Zugfestigkeit besitzen, die sie in die Lage versetzt, manueller Handhabung zu widerstehen. Die Umhüllung ist vorteilhafterweise in der Lage, eine Dicke in einem Bereich von 0,2 bis 0,6 mm aufrecht zu erhalten.
Vorteilhafterweise ist die Umhüllung als Röhre gebildet in einer Weise, die in unserer früheren Anmeldung WO 96/07336 beschrieben ist.
Die Umhüllung kann ausgebildet werden durch das Herstellen einer dicken Schlämme der Umhüllungskomponenten, Beschichten der Schlämme um eine rotierende Welle und das Entfernen von überschüssiger Feuchtigkeit durch physikalische oder chemische Mittel. Alternativ kann die Schlämme als Blatt/Bogen auf eine Trommel oder eine Wandgießvorrichtung gegossen oder als hohle Röhre extrudiert werden durch einen Torpedomatrizenkopf zum Beispiel, der einen festen zentralen Abschnitt hat, oder als Blatt- bzw. Bogenmaterial extrudiert werden. Die Schlämme könnte auf eine geeignet aufgeformte Treibstoff/Aerosolbaugruppe gesprüht, beschichtet oder gepumpt werden.
Ein Extrusionsprozess wird geeigneterweise bei einem Druck ausgeübt, der nicht in schädlicher Weise die Umhüllungsdurchlässigkeit beeinträchtigt, und ist geeigneterweise nicht größer als 3 bis 4 bar (300 bis 400 kPa) an der Extrudermatrize eines Schneckenextruders zum Beispiel, und nicht mehr als 9 bar (900 kPa) für einen APV Baker Perkins Schraubenextruder. Der Extrusionsprozess kann ein Aufschäumen am Matrizenausgang benötigen, um eine zellähnliche Struktur auszubilden, wobei in diesem Fall ein größerer Druck ausgeübt werden kann am Matrizenende unter Aufrechterhaltung der Durchlässigkeit.
Nach der Extrusion oder dem Beschichten wird das hohle Extrudat oder die beschichtete Welle in geeigneter Weise Hitze am oder nach der Matrize ausgesetzt, um überschüssige Feuchtigkeit auszutreiben. Die Umhüllungsschlämme kann ein hitzeaktiviertes Bindemittel wie Kaliumsilicat, Magnesiumoxid oder Hydroxypropylcellulose bei Temperaturen oberhalb beispielsweise 40 bis 50°C enthalten. Das Aussetzen der beschichteten Welle oder des hohlen Extrudats an Hitze würde das Bindemittel aktivieren und die Umhüllung dazu bringen, abzubinden. Infrarot- oder Mikrowellenheizung ist als direkte Heizung vorteilhaft, zum Beispiel kann die Verwendung von Heißluftlüftern die Form des Extrudats beeinflussen, insbesondere bei Temperaturen > 100°C.
Die Extrusion kann durchgeführt werden unter Verwendung eines Einfach- oder Doppelschraubenextruders, eines Schneckenextruders oder einer Schlämmpumpe.
Die Umhüllung hat geeigneterweise eine Dicke innerhalb des Bereichs von 0,1 bis 1,0 mm, obwohl 2 bis 3 mm wünschenswert sein können. Die benötigte Dicke hängt vom Gewicht und der Durchlässigkeit der Umhüllung ab. Dementsprechend kann eine dichte dünne Umhüllung oder eine dicke Umhüllung mit niedriger Dichte vorgesehen sein, abhängig von der Zusammensetzung des Umhüllungsmaterials.
Alternative Abbindeverfahren für die Umhüllung umfassen die Verwendung von Wasser entziehenden Substanzen. Diese Substanzen entfernen das Wasser aus der Umhüllungsschlämme, wodurch letzlich die Umhüllung getrocknet wird. Zum Beispiel kann leichtes Magnesiumoxid in der Umhüllungsschlämmmischung bis zu 45 Gew.-% der trockenen Schlämmebestandteile vorhanden sein, abhängig von der Verweilzeit im Extruder und der Temperatur im Extruder. Der Zusatz von Magnesiumoxid kann zudem vorteilhafte sichtbare Nebenstrom verringernde Effekte haben. Alternativ kann das Umhüllungsmaterial in ein Ethanolbad oder andere stark hydrophile Substanzen extrudiert werden, wobei das Ethanol das Wasser aus dem Extrudat entzieht. Eine weitere Alternative ist die Ausfällung eines unlöslichen Alginats aus einem löslichen Alginat in der extrudierten Umhüllung. Dies kann erzielt werden durch zum Beispiel das Extrudieren einer hohlen Röhre aus zum Beispiel Natriumalginat enthaltendem Umhüllungsmaterial in ein Bad von einfachen Elektrolyten zum Beispiel eine 1,0 M Calciumchloridlösung. Calciumionen ersetzen die Natriumionen und bringen das Extrudat dazu, außerordentlich schnell abzubinden. Bei den letzteren zwei Verfahren kann das Aufsprühen des Wasser-entziehenden Mittels auf das Extrudat oder Umhüllungsplatz durchgeführt werden anstelle des Führens des Extrudats in ein Bad.
Zweiwertige oder dreiwertige Ionenlösungen wurden verwendet; eine bevorzugte Kombination war die Verwendung von Natriumalginat in der extrudierten Röhre und eine Calciumionenlösung im Bad. Das am üblichsten verwendete Salz zum Abbinden von Alginaten ist zum Beispiel Calciumchloridsalz. Dieses Salz verzögert jedoch die Brennrate der Umhüllungsröhre und das Acetatsalz wird bei dieser Erfindung eher bevorzugt.
Einige Ausfällungen können durch den Zusatz eines unterkritischen Maßes eines Ausfällungsmittels in das Extrudergehäuse erzielt werden, wobei dann die Struktur nachfolgend vollständig ausgefällt wird durch das Anheben des Grades des Ausfällungsmittels nach der Extrusion. Andere Ausfällungsverfahren umfassen die Ausfällung des Extrudats in ein hochionisches Elektrolytbad oder in ein Wassermischbares Nichtlösungsmittel für das Alginat.
Ein weiteres Verfahren umfasst, wie dies schon kurz oben angesprochen wurde, mit Bezug auf die Bindemittel, die Verwendung eines üblichen unlöslichen Alginats als Bindemittelmaterial durch das Löslichmachen mit einem Lösungsmittel und dann das Abbinden der Umhüllungsstruktur durch das Entfernen des Lösungsmittels oder den Zusatz eines absondernden Mittels.
Diese Verfahren können aufeinanderfolgend verwendet werden, zum Beispiel kann die Umhüllung sich abbinden gelassen werden durch das Ausfällen eines löslichen Alginats enthaltend Umhüllungsmaterial in einem Bad, welches Calciumionen enthält. Das Extrudat kann aufeinanderfolgend in ein Bad aus Wasser entfernenden Mitteln, wie Ethanol geführt werden und dann aufgeheizt werden, um flüssige Rückstände auszutreiben. Alternativ kann die Umhüllung nach dem Abbinden unter Verwendung der oben beschriebenen Verfahren getrocknet werden. Diese Verfahren sind insbesondere effektiv zum Erzielen einer guten Form des Extrudats wegen der Geschwindigkeit der Reaktion und dem Fehlen eine Volumenreduktion in den Abläufen, insbesondere den Trocknungsstufen.
Die Umhüllung kann eine steife Struktur haben, obwohl wir festgestellt haben, dass flexible Umhüllungen hergestellt werden können unter der Verwendung von Natriumalginat als Bindemittel, welches dann gefällt wird, so dass es Calciumalginat bildet und dann langsam getrocknet wird. Flexibilität ist vorteilhaft bezüglich der verbesserten Robustheit des Produkts während maschineller und manueller Handhabung.
Die Abbindezeit der Umhüllung, wenn sie als extrudierte Röhre ausgebildet ist, ist kritisch und hängt von der Kationen- und Anionenkombination, der Konzentration der Lösung, in die die Röhre extrudiert wird und der Verweilzeit der Röhre in dem Ionenbad ab.
Nebenstrom-reduzierende Komponenten wie Magnesiumoxid können ebenfalls in die Umhüllung eingebaut werden, um die Nebenstromverminderung zu verbessern.
Das rauchbare bzw. Rauchmaterial der Erfindung kann geeigneterweise geschnittener Tabak und kann eine konventionelle Mischung aus geschnittenem Tabakblatt und Rippen mit oder ohne einem ausgedehnten Tabakanteil sein. Schneller abbrennende Tabake, wie Maryland oder modifizierte Virginia können bevorzugte Tabake für die Verwendung bei der vorliegenden Erfindung sein, um eine akzeptable Glimmrate aufrecht zu erhalten, obwohl unmodifizierte Virginia und US gemischte Tabakmischungen jeweils für sich erfolgreich bei der vorliegenden Erfindung waren.
Vorzugsweise umfasst der rauchbare bzw. Rauchartikel zumindest 50% geschnittenen Blatttabak, weiter bevorzugt 60% und am meisten bevorzugt 70%.
Alternativ wird die Abbrennrate des rauchbaren bzw. Rauchartikels in den benötigten Bereich dadurch gebracht, dass der Anteilsschwellwert des Brenn-Additivs mit den anderen Umhüllungscharakteristiken und der Rauchmaterialzusammensetzung oder Mischung eingestellt wird.
Das Rauchmaterial kann geeigneterweise einen Anteil von Tabak, Nichttabak, Mischungen hieraus und jegliche der oben genannten, zu denen Aerosol bildende Materialien zugesetzt wurden. Diese Materialien können solche wie wieder zusammengesetzter Tabak oder alternative Rauchmaterialien umfassend jegliche der alternativen Rauchmaterialien, welche in der WO 96/07336 beschrieben sind und insbesondere die Kohlenstoff enthaltenden Brennstoffquellen, welche auf den Seiten 15 bis 18 hiervon beschrieben sind, die Aerosol-bildenden Mittel der Seiten 19 bis 22 hiervon und die Aerosol-bildenden Brennstoffquellen der Seiten 22 bis 24 hiervon; WO 97/32491 , insbesondere das Füllstoffmaterial, welche auf den Seiten 2 bis 6 hiervon beschrieben sind; WO 97/32492 , insbesondere das Material, welches auf den Seiten 2 bis 4 hiervon beschrieben sind; WO 97/32490 , insbesondere das Material, welches auf den Seiten 2 bis 6 hiervon beschrieben ist; und WO 98/57556 (ein Rauchmaterial umfassend ein Nicht-Polyol Aerosolbildner, bis zu 20 Gew.-% Tabak, Bindemittel mit nicht mehr als 20 Gew.-% und nicht weniger als 30% anorganischem Füllstoff), wobei jedes nachfolgend durch die Bezugnahme hierauf vollständig hier aufgenommen ist. Der Anteil von wieder gebildetem oder alternativem Rauchmaterial kann von 10 bis 100 Gew.-% des Rauchmaterials reichen.
Das Rauchmaterial ist vorzugsweise eingehüllt in einer inneren Umhüllung, wie einem porösen Einsteckumhüllungsmaterial oder einem porösen Zigarettenpapier. Die innere Umhüllung hält einen dichten Kontakt der brennenden Kohle mit der äußeren Umhüllung aufrecht. Der Rauchmaterialstrang besitzt deshalb einen Durchmesser der geringfügig kleiner ist als der innere Durchmesser der Umhüllung des rauchbaren bzw. Rauchartikels. Die innere Umhüllung kann einen Anteil von partikulärem Kohlenstoff enthalten, um die Verbrennung zu verbessern. Alternativ können andere Brennverbesserer enthalten sein.
Die innere Umhüllung besitzt vorzugsweise eine Durchlässigkeit von größer als 6000 CU und weiter bevorzugt von größer als 12000 CU. Die Porosität der inneren Umhüllung wird ein wenig bestimmt durch die Notwendigkeit, die innere Umhüllung zu kleben, ohne dass Klebstoff durch die Umhüllung sickert.
Der rauchbare bzw. Rauchartikel dieser Erfindung kann in vorteilhafter Weise in Kombination mit üblichen faserigen Celluloseacetatfiltern verwendet werden. Zweifach- oder Dreifachfilter, die Kohlenstoff enthalten, können ebenfalls verwendet werden.
Die Erfindung wird nun beispielhaft mit Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen hiervon beschrieben, in denen:
1 einen rauchbaren bzw. Rauchartikel nach der Erfindung zeigt, und
2 die freie Glimmzeit der Virginia Gegenprobe (Linie 2) und des Prototyps (Linie 1) zeigt.
Ein rauchbarer oder Rauchartikel 1 umfasst einen Tabakstrang 2, der in einer Umhüllung 3 umhüllt ist und an einem faserigen Celluloseacetatfilter 4 angeordnet ist.
Ein Rauchartikelumhüllung 3 wurde gebildet durch das Herstellen einer viskosen Paste, die 10% Natriumalginat (organisches Bindemittel), 82,5% Tonerde (keramischer Füllstoff) mit einer mittleren Teilchengröße von 45 μm besitzt, 2,5% Calciumcarbonat (anorganischer Ascheverbesserer) und 5% 3-Calciumcitrat (Brennzusatz) in einer Mischung auf 100 g und dann gemischt mit 60 ml Wasser hergestellt. Die Paste wurde extrudiert unter Verwendung eines Schneckenextruders durch eine 7,5 mm Außendurchmessertorpedomatrize in eine 0,75 M Calciumacetatlösung. Die extrudierte Röhre wurde in der Lösung für eine Dauer von 10 bis 60 s gelassen, entfernt, abgelängt und dann in einem Aufbereitungsraum bei 60% relativer Luftfeuchtigkeit und 22°C auf einem Auflager mit einer geeigneten Größe luftgetrocknet. Die Röhre hatte einen Umfang von etwa 23,5 mm und eine Wandungsdicke von etwa 0,5 mm. Der Feuchtegehalt des getrockneten Strangs ist etwa 2%.
Ein Tabakstrang 2 enthaltend eine Mischung von Virginiatabak wurde mittlerweile maschinell in eine poröse Einsteckumhüllung mit 12000 CU eingehüllt, um einen umhüllten Tabakstrang herzustellen mit einem äußeren Durchmesser, der einen engen Kontakt des Stranges mit den inneren Wandungen der äußeren extrudierten Umhüllung sicherstellt.
Die folgenden Beispiele wurden durchgeführt unter Verwendung zweier unterschiedlicher Tabakmischungen, die in einer herkömmlichen Papierumhüllung von 80 CU als Gegenproben umhüllt waren. Die gleichen Mischungen wurden in einem Rauchmaterialstrang verwendet, der in einer inneren Umhüllung eingehüllt war mit der unkonventionellen äußeren Hülle, die oben beschrieben wurde. Alle rauchbaren bzw. Rauchartikel waren 57 mm lang mit 27 mm faserigen Celluloseacetatfiltersträngen.
Beispiel 1
Gegenprobe und Prototyp-Zigaretten wurden wie oben beschrieben hergestellt. Das Tabakgewicht und der Tabakstrangumfang sind in Tabelle 1 angegeben. Tabelle 1

Zigarettencode Tabakgewicht abgebrannt (g) Tabakstrangumfang (mm)

USB Gegenprobe 585 24.5

USB Prototyp 344 19

Virgina Gegenprobe 585 24.5

Virginia Prototyp 344 19

Hauptstromrauchausbeuten für diese Zigaretten sind in Tabelle 2 unten gegeben.

Hauptstromrauchausbeuten (mg/Zig.)	USB Gegenprobe	USB Prototyp	Virginia Gegenprobe	Virgina Prototyp
TPM	15.85	19.17	15.49	17.49
NFDPM	12.12	12.6	12.53	11.12
NHFDPM	10.5	10.83	11.88	10.35
Wasser	2.5	5.5	1.74	5.48
Nicotin	1.23	1.07	1.22	0.95
Glycerin	1.14	1.01	0	0
Triacetin	0.48	0.76	0.65	0.77
Zug Nr.	6.4	5.7	6.9	5.6

TPM = Gesamtheit der Partikel
NFDPM = Nikotinfreie trockene Partikel
NHFDPM = Nikotinbefeuchtungsmittelfreie trockene Partikel

Nebenstromrauchausbeuten für jede Zigarette sind in der Tabelle 3 unterhalb gegeben. Tabelle 4 gibt auch die prozentuale Änderung im Seitenstromrauch zwischen den Kontrollzigaretten und den Prototypen an. Eine negative Zahl zeigt eine prozentuale Verminderung im Vergleich mit der Gegenprobe.

USB Gegenprobe USB Prototyp Virgina Gegenprobe Virgina Prototyp

TPM 3.44 2.59

NFDPM 25.1 2.6 25.6 2.2

1.48 5.21 1.18

CO 46.6 28.9 51.2 25.5

CO₂ 362 275 404 218

Tabelle 4

%-Unterschied zwischen USB Gegenprobe und Prototyp %-Unterschied zwischen Virgina Gegenprobe und Prototyp

NFDPM –89.6 –90.9

CO –38 –50.2

CO₂ –24 –46

Tabelle 3

Nebenstromrauch USB USB Virginia Virginia

ausbeuten Gegenprobe Prototyp Gegenprobe Prototyp

(mg/Zig.)

Nikotin
Die Ergebnisse zeigen, dass es einen überraschenden Abfall in den Ausbeuten der Seitenstromrauchkomponenten gibt, verglichen mit einem konventionell umhüllten Produkt. Es konnte ein 90%-iger Abfall bezüglich NFDPM erzielt werden. Es findet eine effizientere Verwendung des Tabaks statt und obwohl weniger Tabak verbrannt wird, sind die Hauptstromteerlieferungen in Übereinstimmung mit einem „Full-Flavour”-Produkt. Dementsprechend gibt es Produktgestaltungsmöglichkeiten für die Verwendung von viel weniger Tabak in Produkten mit geringerer Abgabe oder vollem Geschmack.
Beispiel 2
Eine weitere Formulierung für die Umhüllung wurde ebenfalls hergestellt, angefertigt in der gleichen Weise und umfassend 7% Natriumalginat und 3% Hydroxypropylcellulose (organische Bindemittel), 20% aktivierte Tonerde (anorganisches Bindemittel), 63,5% kalzinierte Tonerde (keramisches Füllmittel) mit einer mittleren Partikelgröße von 50 μm, 1 bis 5% Calciumcarbonat (anorganischer Ascheverbesserer) und 5% Kaliumacetat (Brennzusatz).
Ein Tabakstrang enthaltend die gleiche Mischung eines Virginiatabaks und eine poröse Einsteckumhüllung wie zuvor, wurde hergestellt unter Verwendung dieser Umhüllung.

Die Hauptstrom- und Nebenstromrauchdaten sind in der Tabelle 5 hierunter angegeben im Vergleich mit der Virginiatabakmischungskontrollzigarette (wie oben benutzt). Tabelle 5

Rauchkomponenten	Virginia-Prototyp II Hauptstromrauchausbeuten (mg/Zig.)	Seitenstrom-Rauchausbeuten (mg/Zig.)
TPM	15.71	2.19
NFDPM	8.94	2.01	(–92.1)
NHFDPM	8.91
Wasser	5.71
Nikotin	1.02	0.38	(–92.7)
Glycerin	0.00
Triacetin	0.02
Zug Nr.	7.20
CO		40.11	(–21.6)
CO₂		397.64

Die Zahlen in Klammern sind die prozentualen Verminderungen in der Nebenstromrauchausbeute, verglichen mit der Virginia-Gegenprobe in Tabelle 3.
2 zeigt die freie Glimmzeit eines Rauchartikels nach der Erfindung. Die freie Glimmzeit ist vergleichbar mit einem herkömmlichen Produkt und beträgt etwa 10 min. Die Glimmrate des erfindungsgemäßen Produktes ist geringer als die der Gegenprobe. Die Verbrauchsrate von Tabak ist gleich für beide Typen, den Prototyp in Beispiel 1 und die Virginia-Gegenprobe.
Die hergestellten rauchbaren bzw. Rauchartikel besaßen eine Asche, welche ohne Weiteres bei normalen Rauchbedingungen entfernt werden konnte und hatte eine annehmbare Farbe.
Der Mechanismus der Seitenstromverminderung mit der vorliegenden Erfindung ist das mechanische Einfangen der Seitenstromrauchpartikel. Im Wesentlichen werden die wässrigen partikulären Phasen des Seitenstromrauchs eingefangen.
Ein überraschender Vorteil der vorliegenden Erfindung ist es, die Seitenstromrauchgrade, die erzielt werden, zumindest in einer vergleichbaren Weise bezüglich der Seitenstromrauchgrade eines nicht Tabak-enthaltenden Rauchmaterials ist, welches in die Umhüllung hiervon eingehüllt ist trotz des Tabakgehalts des Rauchmaterials. Eine signifikante Filterung der Seitenstromrauchkomponenten wird deshalb erreicht.

Claims

Rauchartikel, umfassend ein Hüllmaterial, das ein Tabak-Rauchmaterial umhüllt, die Hülle umfassend keramisches Füllmaterial, ein Bindemittel, optional einen Verbrennungszusatz und optional einen Ascheverbesserer, wobei das partikulierte keramische Füllmaterial in dem Bereich von 50–95% nach Gewicht der trockenen Materialien in der Schlämme, die die Hülle produziert, vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das keramische Füllmaterial ein partikuliertes keramisches Füllmaterial einer im Voraus bestimmten Form ist, so dass, wenn es mit dem Bindemittel in der Hülle gemischt ist, die Hülle eine poröse, selbsttragende Struktur aufweist, und wenn es beim Rauchen verbrannt wird, die Hülle ihre strukturelle Integrität verliert, und wobei das keramische Füllmittel eine regelmäßige oder unregelmäßige Nichtplättchen-Partikelform hat.
Rauchartikel nach Anspruch 1, wobei die Hülle eine grüne keramische Hülle ist.
Rauchartikel nach Anspruch 1 oder 2, wobei die im Voraus definierte Form des keramischen Füllmaterials kugelförmig oder im Wesentlichen kugelförmig, oval oder im Wesentlichen oval oder eine andere daran annähernde unregelmäßige Form ist.
Rauchartikel nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das keramische Füllmaterial eine Partikelgröße in dem Bereich von 2–90 μm hat.
Rauchartikel nach Anspruch 4, wobei das keramische Füllmaterial eine Partikelgröße in dem Bereich von 2–75 μm hat.
Rauchartikel nach Anspruch 5, wobei das keramische Füllmaterial eine Partikelgröße in dem Bereich von 25–70 μm hat.
Rauchartikel nach Anspruch 6, wobei die mittlere Partikelgröße des keramischen Füllmaterials größer als 30 μm ist.
Rauchartikel nach Anspruch 7, wobei die mittlere Partikelgröße des keramischen Füllmaterials größer als 35 μm ist.
Rauchartikel nach Anspruch 8, wobei die mittlere Partikelgröße etwa 50 μm ist.
Rauchartikel nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das keramische Füllmaterial ein unlösliches oder langsam lösliches Metalloxid oder Metallsalz ist.
Rauchartikel nach Anspruch 10, wobei das keramische Füllmaterial eines oder mehrere von Aluminiumoxid, Siliciumoxid, ein Alumosilicat, Siliciumcarbid, stabilisiertes oder nicht stabilisiertes Zirconiumoxid, Zirkon, Granat, Feldspat oder ähnliche Materialien ist und die erforderliche Partikelgröße aufweist oder andere geeignete keramische Materialien, die auf die erforderliche Größe oder Form gemahlen wurden.
Rauchartikel nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das keramische Füllmaterial in dem Bereich von 70–90% vorhanden ist.
Rauchartikel nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das keramische Füllmaterial in dem Bereich von 70–87,5% vorhanden ist.
Rauchartikel nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das keramische Füllmaterial nicht ein aktiviertes Füllmaterial ist.
Rauchartikel nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Bindemittel ein organisches Bindemittel ist.
Rauchartikel nach Anspruch 15, wobei das organische Bindemittel eines oder mehrere eines Alginats wie Calciumalginat, Propylenglycolalginat, eines Gummis, einer Cellulose (modifiziert oder natürlich), eines Pectins oder pectinhaltigen Bindemittels, Stärke oder Metallsalze der Gruppe I oder II dieser Bindemittel wie Natriumcarboxymethylcellulose oder Natriumalginat ist.
Rauchartikel nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Bindemittel ein anorganisches Bindemittel ist.
Rauchartikel nach Anspruch 17, wobei das anorganische Bindemittel ein aktiviertes anorganisches Material ist.
Rauchartikel nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Bindemittel in dem Bereich von 2–30% nach Gewicht der trockenen Materialien in der Schlämme vorhanden ist.
Rauchartikel nach Anspruch 19, wobei das Bindemittel in dem Bereich von 3–10% vorhanden ist.
Rauchartikel nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Verbrennungszusatz in dem Bereich von 1–15% nach Gewicht der trockenen Materialien in der Schlämme, die zum Produzieren der Hülle verwendet wird, vorhanden ist.
Rauchartikel nach Anspruch 21, wobei der Verbrennungszusatz in dem Bereich von 2–5% vorhanden ist.
Rauchartikel nach Anspruch 22, wobei der Verbrennungszusatz aus einem oder mehreren Salzen von Metallen der Gruppe I oder II wie Acetate, Citrate ausgewählt ist.
Rauchartikel nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Ascheverbesserer in der Hülle in dem Bereich von 0–5% vorhanden ist.
Rauchartikel nach Anspruch 24, wobei der Ascheverbesserer eines oder mehrere von Glimmer, Kalk, Perlit oder Lehmen ist.
Rauchartikel nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Hülle eine Permeabilität von < 200 Coresta-Einheiten (C. U.) hat.
Rauchartikel nach Anspruch 26, wobei die Hülle eine Permeabilität in dem Bereich von 5–50 C. U. hat.
Rauchartikel nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Hülle eine Dichte in dem Bereich von 0,5–3,0 g/cm³ hat.
Rauchartikel nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Tabak Schnitttabak ist, der geschnittene Lamina und Stängel umfasst.
Rauchartikel nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Tabak eines oder mehrere von rekonstituiertem Tabakmaterial, Nichttabakmaterial oder alternativen Rauchmaterialien umfasst.
Rauchartikel nach Anspruch 22, wobei der Verbrennungszusatz ein Verbrennungsförderer ist.