SK281464B6 - Palivová zložka fajčiarskeho výrobku, spôsob jej výroby a zariadenie na vykonávanie tohto spôsobu - Google Patents

Abstract

Opísaná je palivová zložka (10) fajčiarskeho výrobku, najmä cigarety, ktorá obsahuje vytlačovaný palivový prvok vytvorený z plynule vytlačovanej zmesi (12), ktorého vonkajší obvod je obklopený stlačiteľnou pružnou vrstvou plášťového materiálu (15), zlepenou s pozdĺžnou obvodovou plochou palivového prvku. Vytlačovaná zmes obsahuje uhlíkatý materiál a súvislý pás takého uhlíkatého materiálu je delený na úseky dĺžky 12 až 16 mm a obklopený sklenými vlákna alebo upravovaným papierom. Pri spôsobe výroby sa plynule vytlačovaný podlhovastý palivový prvok z vytlačovanej zmesi obklopí obalovou stlačiteľnou pružnou vrstvou plášťového materiálu na vytvorenie kompozitného dielu. Zariadenie na výrobu palivovej zložky má medzi vytlačovacím strojom (50, 80) a obaľovacím a odrezávacím strojom (100) umiestnené meracie ústrojenstvo na meranie lineárnej rýchlosti vytlačovanej zmesi (12) pre vytvarovaný palivový prvok.ŕ

Description

Oblasť techniky

Vynález sa dotýka fajčiarskych výrobkov, najmä cigariet, predovšetkým spaľovacích zložiek takých fajčiarskych výrobkov, ako sú cigarety, ktoré obsahujú palivovú zložku vyrobenú spôsobom podľa vynálezu, pričom vynález sa dotýka tiež spôsobu výroby palivovej zložky a zariadenia na vykonávanie tohto spôsobu.

Doterajší stav techniky

Cigarety, cigary a fajky predstavujú obľúbené formy fajčiarskych výrobkov. Mnoho fajčiarskych výrobkov a fajčiarskych pomôcok bolo v priebehu času zdokonaľované a boli vyvíjané ďalšie typy obľúbených fajčiarskych predmetov. Príklady zdokonaleného vyhotovovania týchto fajčiarskych výrobkov vo forme cigariet a fajok sú opísané v US-PS 4 793 365,4 771 795,4 756 318,4714 082 a4708 151, ktoré všeobecne obsahujú palivový prvok, fyzikálne oddelený dielec produkujúci aerosól a samostatný náustkový dielec.

V EP-PP 0 174 645 (A2) a 0 212 234 (A2) sú opísané niekoľké vyhotovenia rôznych druhov fajčiarskych výrobkov, ktoré sú podrobnejšie opísané v ďalšej časti opisu a ktoré sú vybavené nádobkou (1) produkujúcou aerosól a obsahujúcou palivový prvok tvorený spáliteľným materiálom a produkujúcim teplo, ktoré sa prevádza do materiálu uvoľňujúceho po svojom zahriatí aerosól, ktorý môže obsahovať tabak alebo tabakové aromatické látky puzdrom (2) alebo plášťom obklopujúcim nádobku a obsahujúcim izolačný materiál, ktorý obklopuje palivový prvok a látku obsahujúcu tabak okolo materiálu produkujúceho aerosól, prípadne v alternatívnom vyhotovení izolačný materiál okolo celej nádobky produkujúcej aerosól, a náustkový dielec (3), ktorý môže obsahovať filtračný prvok. Nádobka produkujúca aerosól obsahuje všeobecne puzdro obsahujúce látku generujúcu aerosól a vybavené na jednom konci palivovým prvkom.

V US-PS 5 129 133 je opísaná vytlačovaná cigareta, pri ktorej je uhlíkatý materiál vytlačovaný okolo obaleného materiálu produkujúceho aerosól tak, že uhlíkatý materiál a látka produkujúca aerosól sú umiestnené súbežne vedľa seba v pozdĺžnom smere a medzi nimi je umiestnená bariérová vrstva. V alternatívnom vyhotovení môže látka produkujúca aerosól obklopovať uhlíkatý materiál, pričom tiež v tomto prípade je medzi oboma vrstvami umiestnená barierová vrstva.

Pred nájdením riešenia podľa vynálezu bolo považované za potrebné pri výrobe cigariet alebo iných fajčiarskych výrobkov, ktoré používajú uhlikaté palivové články a prvky so samostatnými látkami produkujúcimi aerosól, aby bol najskôr samostatne vytvorený uhlíkatý palivový prvok a potom, aby sa tento dohotovený palivový prvok vložil do konštrukcie cigarety v správnej priestorovej orientácii. Palivový prvok bol predovšetkým vyrábaný z pasty obsahujúcej vodu a uhlík alebo uhlíkatý materiál vytlačovaním tejto pasty ústím vytlačovacieho stroja, pričom ústie malo určený tvar svojho prierezu, a potom sa vytlačený útvar po stuhnutí do tuhej uhlíkovej tyčky rozrezal na palivové prvky, ktoré mali požadovanú dĺžku.

Vkladanie takýchto palivových prvkov do cigariet alebo iných fajčiarskych výrobkov bolo komplexným procesom, ktorý vyžadoval správnu orientáciu palivového prvku, privádzanie správne orientovaných palivových prvkov do zariadenia, ktoré bolo schopné kombinovať palivové prvky s fyzikálne oddelenými prostriedkami produkujúcimi aerosól predovšetkým vkladaním správne orientovaných pali vových prvkov do otvoreného konca dutých kovových trubičiek, ktoré obsahovali substrát nesúci látku produkujúcu aerosól. Kombinovaný palivový/aerosólový generátor potom musel byť spravidla náležíte orientovaný, privedený do vkladacieho prístroja a vložený do ostávajúcich častí konštrukcie cigarety, ako je podrobnejšie opísané v US-PS 4 893 637 opisujúcim spôsob a zariadenie na zhotovenie častí fajčiarskych výrobkov. V tomto spise je opísaný spôsob výroby puzdra alebo plášťových prvkov majúcich odoberateľný podperný člen, vytvorený najmä vo forme dutej trubičky, ktorý je obklopený stlačiteľnou a pružnou vrstvou materiálu pomocou novoriešeného formovacieho ústrojenstva, ktorým sa vykonáva obaľovanie podperného člena plynulým postupom na dosiahnutie vysokej výrobnej rýchlosti. Vytváranie fajčiarskeho výrobku zahrnuje vkladanie palivového prvku/generátora aerosólu do puzdra alebo plášťa pri súčasnom odoberaní odoberateľného podperného člena.

Úlohou vynálezu je vyriešiť spôsob plynulého vytvárania palivovej zložky obsahujúcej puzdro alebo plášť obklopujúci vytlačovaný palivový prvok zo zmesového materiálu, určený na použitie vo fajčiarskych výrobkoch, najmä cigaretách alebo im podobných predmetoch.

Vynálezom má byť vyriešená tiež palivová zložka fajčiarskych výrobkov a zariadenie na výrobu takej palivovej zložky, ktoré by vyriešilo mnohé výrobné problémy a zložitosti a zaistilo vytvorenie zdokonaleného fajčiarskeho výrobku.

Podstata vynálezu

Táto úloha je vyriešená spôsobom plynulého vytvárania palivovej zložky fajčiarskych výrobkov, ktorého podstata spočíva v tom, že sa plynulé vytlačuje spáliteľná zmes do tvaru vytlačovaného podlhovastého útvaru so zvoleným tvarom prierezu a plynulé vytlačovaný podlhovastý útvar zo spáliteľnej zmesi sa obklopí obalovou vrstvou plášťového materiálu na vytvorenie kompozitného dielca, pričom obalová vrstva sa spojí so spáliteľnou zmesou a podlhovastý útvar sa rozreže na časti s požadovanou dĺžkou, ktorá je potrebná na použitie vo fajčiarskych výrobkoch. Vrstva obalového materiálu, ktorá obklopuje palivový prvok, udržuje materiál palivového prvku spolu v palivovej zložke. Obalová vrstva obsahuje vo výhodnom vyhotovení vynálezu stlačiteľný pružný plášťový materiál, najmä vláknitý izolačný materiál. Obklopujúci obalový materiál môže výhodne obsahovať viac vrstiev a tiež vrstvu materiálu obsahujúceho zdroj vône pripomínajúcej dym, napríklad tabak alebo tabakový papier, alebo iné látky obsahujúce tabakový extrakt, alebo aromatickú zložku. Ak je to požadované, je možné použiť ďalšie vrstvy, obklopujúce ako prídavné izolačné vrstvy základnú obalovú vrstvu. Obalová vrstva alebo obalové vrstvy sú ďalej obalené cigaretovým papierom alebo iným vhodným materiálom na uľahčenie manipulácie s touto časťou fajčiarskych výrobkov a tiež na dosiahnutie požadovaného vonkajšieho priemeru tohto dielca. Je napríklad možné použiť rôzne typy cigaretových papierov na plynulé obaľovanie obalovej vrstvy pred zahájením rozrezávacej operácie.

Pred nájdením riešenia podľa vynálezu bolo považované z mnohých dôvodov za nepraktické vytlačovanie palivového prvku priamo do podoby palivovej zložky fajčiarskeho výrobku. Jedným z týchto dôvodov bola skutočnosť, že palivová zmes má po svojom vytlačení veľmi malú štrukturálnu integritu a súdržnosť a že teda vytlačovaný podlhovastý útvar veľmi pravdepodobne nemôže prestáť bez väčšej ujmy na svojej celistvosti všetky otrasy, ktorým je vystavený v priebehu výrobného procesu. Ďalší problém vyplýva z vlastnej povahy vytlačovaného útvaru. Tento vytlačovaný podlhovastý útvar má veľmi premenlivú výstupnú rýchlosť v dôsledku zmien v zložení zmesi, zmien Teologických vlastností zmesi prechádzajúcej vytlačovacím ústím vytlačovacieho stroja a iných faktorov. Doposiaľ používané stroje na zostavovanie cigariet a iných fajčiarskych výrobkov z jednotlivých samostatných dielcov vyžadujú prívod materiálu konštantnou rýchlosťou, aby sa zaistil optimálny výkon. Ďalší problém vyplýva z malej štrukturálnej integrity dohotovenej zložky, pričom sa predpokladalo, že priame vytlačovanie palivového prvku do obklopujúcej vrstvy vyrieši hlavné problémy. Inými slovami, palivový prvok môže pri doposiaľ známych riešeniach vypadnúť buď pred alebo po zapálení fajčiarskeho výrobku z obalovej vrstvy.

Teraz bolo zistené, že je možné vytlačovať palivové prvky priamo a vyrábať palivové zložky fajčiarskych výrobkov výhodným výrobným postupom, ktorým je možné vytvoriť palivovú zložku, v ktorej je palivový prvok zlepený s obalovou vrstvou, ktorá súčasne udržuje nesúdržný materiál palivového prvku spolu v jeho pôvodnom tvare valcovitej tyčky, a tým rieši problém s rozpadávaním palivového materiálu.

Vo výhodnom vyhotovení vynálezu je palivová zložka fajčiarskych výrobkov podľa vynálezu vytvorená podlhovastým palivovým prvkom, ktorý je obklopený prilepeným obalovým materiálom, vytvoreným najmä zo stlačiteľného pružného materiálu, pričom obalová a súčasne pridržiavacia vrstva je ďalej obalená cigaretovým papierom alebo podobným obalovým materiálom. V tomto opise sa pojmy „lepený“ a „spojený“ používajú v súvislosti s materiálom v obalovej vrstve, ktorá je zlepená alebo inak adhézne viazaná na vonkajší povrch vytlačovaného podlhovastého útvaru palivového prvku takým spôsobom, že niektoré časti obalového materiálu, palivového prvku alebo látky zaisťujúce vzájomné spojenie oboch vrstiev musia byť porušené alebo poškodené, aby sa obalový materiál oddelil od vytlačeného podlhovastého útvaru.

Vo výhodnom konkrétnom vyhotovení obsahuje vytlačovaný podlhovastý útvar uhlíkatý materiál, použiteľný ako spáliteľná látka, predovšetkým obsahujúci uhlíkovú pastu, spojivo a vodu, pričom táto zmes môže alebo nemusí obsahovať ďalšie aromatické látky alebo materiály a po vyformovaní sa zmes vysuší na palivové prvky.

V inom výhodnom vyhotovení obsahuje palivový prvok tabak alebo zdroj tabakovej alebo inej vône. Palivový prvok môže obsahovať v hmotnostných množstvách do 20 % tabaku, predovšetkým 5 % až 15%, aby sa výslednému fajčiarskemu výrobku dodala tabaková aróma.

Stlačiteľná pružná obalová vrstva je vytvorená najmä z vláknitého materiálu vo forme rúna majúceho šírku dostatočnú na obalenie okolo vytlačovaného podlhovastého útvaru a majúce hrúbku dostatočnú na zaistenie požadovaného vonkajšieho priemeru palivovej zložky fajčiarskeho výrobku.

V niektorých výhodných vyhotoveniach je použitý väčší počet pružných obalových vrstiev. Výhodné je najmä také vyhotovenie, v ktorom je palivový prvok obklopený vrstvou izolačného materiálu, najmä sklených vlákien, ktorá je zase na vonkajšej strane obklopená vrstvou tabakového papiera, ktorý môže byť obalený ďalšou vrstvou sklených vlákien.

Takto obalený tyčkový útvar je potom obklopený ďalším papierovým obalom na vytvorenie kompozitného diel ca, ktorý má vopred určený vonkajší priemer na vytvorenie zložky.

Existuje rada rôznych faktorov, ktoré podmieňujú úspešnosť riešenia podľa vynálezu. Jedným z významných hľadísk riešenia podľa vynálezu je riadenie vlhkosti uhlíkatej zmesi, ktorá je vytlačovaná do palivového prvku. Bolo zistené, že vlhkosť uhlíkatej kašovitej hmoty by mala byť udržovaná medzi 20 % až 40 % hmotnostnými, predovšetkým medzi 34 % až 4(J % hmotnostnými, v závislosti od podmienok vytlačovacej operácie a na zložení palivovej zmesi, aby sa získala vlhká zmes, ktorá má reologické vlastnosti umožňujúce vatlačovanie a pritom súčasne manipuláciu s vytlačeným tyčkovým útvarom, a tým výroby súdržných palivových prvkov.

Vlhkosť udržovaná v týchto medziach, ktorá je podmienkou pre optimálnu vytlačovateľnosť závisí do istej miery od výstupnej teploty vytlačovacieho stroja a vytlačovanej hubice, ktoré sú používané na vytváranie vytlačovaného podlhovastého útvaru. Napríklad piestové vytlačovanie zariadenie, i keď nie sú plynulé pracujúcimi zariadeniami, majú snahu vytlačovať hmotu s nižšou teplotou, a tým je tiež možno používať zmesi s nižšou vlhkosťou. Avšak plynulé pracujúce závitovkové vytlačovacie stroje majú snahu produkovať extrudáty pri vyšších teplotách, napríklad pri teplotách od 50 °C do 80 °C. V takých prípadoch uniká z vytlačovaného útvaru väčšie množstvo vody pri jeho výstupe z vytlačovacej hubice. Extrudát sa v dôsledku odparovania vody ochladzuje, ale výsledný vytlačovaný útvar môže obsahovať príliš málo vody na to, aby dovolil ďalšiu manipuláciu s vytlačovaným útvarom v priebehu výrobného procesu. V týchto prípadoch je nutné použiť väčšie množstvo vody na začiatku vytvárania zmesi.

Iným dôležitým hľadiskom riešenia podľa vynálezu je využitie skutočnej výrobnej rýchlosti, s ktorou vystupuje vytlačovaný útvar z vytlačovacieho zariadenia, na riadenie rýchlosti stroja, ktorý obaľuje obalovou vrstvou materiálu okolo palivového prvku. Tento proces je realizovaný záberom vytlačovaného prvku s ústrojenstvom na meranie rýchlosti jeho postupu po jeho výstupe z hubice a využitím takto zistenej rýchlosti na riadenie chodu obaľovacieho zariadenia. Toto opatrenie napomáha kompenzovať zmeny rýchlosti výstupu vytlačovaného prvku, ktoré sa v niektorých prípadoch objavujú na výstupe vytlačovacieho stroja.

Inou cestou na vyrovnávanie zmien výstupnej rýchlosti vytlačovaného prvku je vytvorenie zdržovacej alebo oneskorovacej slučky na dráhe, po ktorej je vedený vytlačovaný podlhovastý útvar medzi vytlačovacím strojom a obaľovacím ústrojenstvom. Oneskorovacia slučka by mala mať dostatočnú veľkosť a geometriu na kompenzáciu normálnych odchýliek rýchlosti prívodu vytlačovaného prvku a nemá obsahovať ostré ohyby a hrany v dráhe vedenia, aby nedošlo k zlomeniu alebo vytváraniu trhlín vo vytlačovanom prvku. Výhodne sa využíva ako riadenie rýchlosti obaľovacieho zariadenia, taktiež oneskorovacej slučky, aby sa dosiahla čo najväčšia stabilizácia rýchlosti podávania vytlačovaného podlhovastého útvaru k obaľovaciemu zariadeniu.

Ďalším veľmi výhodným vybavením podľa vynálezu, ktoré sa najlepšie prejavuje vo výrobnom procese, je použitie vzduchovej vrstvičky na podoprenie vytlačovaného prvku v priebehu jeho vedenia medzi vytlačovacím strojom a obaľovacím zariadením. Vzduchová vrstvička tvorí podperné ústrojenstvo, ktorým je vytlačovaný prvok podopieraný pri svojej doprave medzi vytlačovacím strojom a obaľovacím ústrojenstvom, takže vytlačovaný prvok je podopretý lúčmi vzduchu. Toto podopretie môže byť veľmi výhodné na zamedzenie produkcie nerovnomerných a mecha nicky poškodených palivových prvkov. Vzduchová vrstvička tiež pomáha chladeniu a sušeniu vytlačovaného prvku v priebehu jeho dopravy do obaľovacieho ústrojenstva.

Veľmi dôležitým prvkom v úspešnom vykonávaní spôsobu podľa vynálezu je taký postup, pri ktorom je palivový prvok zlepený s obalovým materiálom. Obalový materiál je výhodne upravený a je naň ešte pred ovinutím okolo palivového prvku nanesená látka vyvolávajúca zlepenie. Napríklad v prípade použitia sklenených vlákien na obalový materiál je spojenie alebo zlepenie medzi vrstvou obalového materiálu zo sklenených vlákien s uhlíkatým palivovým prvkom dosiahnuté opätovnou aktiváciou pektínového spojivového činidla, ktoré je normálne obsiahnuté v malom percentovom množstve z celkovej hmotnosti sklenených vlákien v tomto komerčne dodávanom vláknitom materiáli. Vláknitý materiál zo sklenených vláken je vo výhodnom vyhotovení mierne zvlhčený malým množstvom vody ešte pred použitím na obalenie vytlačovaného prvku. Je výhodné, aby sklenené vlákna boli zvlhčené malým množstvom vody v mieste nachádzajúcom sa v dostatočnom odstupe pred miestom svojho dotyku s vytlačovaným prvkom, uvažované proti smeru pohybu, aby paktín mal dostatočný čas k svojmu zvlhčeniu a aktivovaniu prídavnou vlhkosťou. Množstvo pridanej vlhkosti pri tomto procese je malé predovšetkým iba také, aby to stačilo na aktivovanie pektínu, ktorý potom má udržovať palivový prvok v palivovej zložke fajčiarskeho výrobku. Objem pridanej vody sa pohybuje v hmotnostnom množstve medzi 1 až 2 % z celkovej hmotnosti palivového prvku. Voda môže byť dodávaná tenkou dierovanou trubičkou, najmä trubičkou vybavenou otvormi s priemerom 18 až 20 mikrónov. Je tiež výhodné použiť nanášací valec tak, že voda nanášaná na pružný obalový materiál je rozvádzaná aspoň na časť plochy sklených vlákien, ktoré sú v dotyku s vonkajšou plochou palivového prvku.

Rúno zo sklených vlákien alebo iný obalový materiál je predovšetkým upravený a dopravovaný spôsobom opísaným v US-PS 4 893 637, ktorý opisuje lievikovité tvarovacie dielce, ktoré majú zaoblené povrchové plochy na vedenie okrajov pavučiny vláknitého materiálu okolo palivového prvku. Ak sa má na obvod palivového prvku naniesť viac ako jedna vrstva, je možné použiť väčší počet formovacích ústrojenstiev na vytvorenie každej vrstvy okolo palivového prvku. Avšak rovnaké materiály vo forme pavučín môžu byť vytvorené súčasne pomocou jednoduchých formovacích ústrojenstiev podľa tohto patentového spisu. Napríklad na výrobu palivových zložiek majúcich sendvičový typ štruktúry, ktorý bol opísaný v predchádzajúcej časti, to znamená, ktorý obsahuje dve vrstvy sklených vlákien medzi nimi je jedna vrstva tabakového papiera, môže byť tabakový papier privádzaný do toho istého formovacieho ústrojenstva spoločne s jednou alebo druhou vláknitou vrstvou. V takom prípade vedie formovacie ústrojenstvo okraje oboch vrstiev zo sklených vlákien a tabakový papier tak, že obidve vrstvy obaľujú palivový prvok.

Konečnou pracovnou operáciou pri výrobe palivovej zložky fajčiarskeho výrobku je obalenie zložky cigaretovým alebo iným vhodným papierom a utesnenie papiera, aby jednotlivé dielce zložky boli držané pohromade, a rozrezanie zložky na časti požadovanej dĺžky. Tieto operácie sa výhodne vykonávajú na jedinom zariadení, pričom na trhu je rad takých zariadení vhodných na tieto pracovné operácie. Výhodné je použitie stroja KDF-2, vyrábaného firmou Hauni z Hamburgu a určeného na výrobu cigaretových filtrov. Je zvlášť výhodné, že rýchlosť práce stroja KDF-2 môže byť riadená lineárnou postupnou rýchlosťou vytlačovaného prvku, vystupujúceho z vytlačovacieho stroja.

Nepochybne najväčší prínos riešenia podľa vynálezu znamená zvýšenie výrobnej rýchlosti a produktivity. Pri vykonávaní doposiaľ známych postupov musel vytlačovaný prvok prechádzať celou radou sušiacich ústrojenstiev so vzduchovými vankúšmi, aby sa dosiahlo vysušenia segmentov palivového materiálu do tej miery, že sa s nimi mohlo ďalej manipulovať a že sa mohli skladovať. Segmenty sa potom museli zhromažďovať a nakladať do zásobníkov, ktoré boli zase vkladané do podávacích zariadení na podávanie palivových prvkov do vkladacich strojov, ktoré vkladali tieto prvky v správnej priestorovej orientácii do ďalších dielcov cigarety, ako je to opísané napríklad v US-PS 4 782 644.

Spôsob podľa vynálezu je možné ešte zdokonaliť a upraviť na výrobu palivových prvkov vo väčšom počte, pričom tieto prvky potom môžu byť spojované s ďalšími časťami fajčiarskych výrobkov známymi postupmi, používanými pri výrobe cigariet. Pri svojej plnej prevádzkovej rýchlosti môže stroj KDF-2 spracovať asi 101,60 m vytlačovaného prvku za minútu. Ak sa potom rozdelí vytlačovaný podlhovastý útvar na jednotlivé palivové prvky, dochádza sa k záveru, že spôsobom podľa vynálezu je možné vyrobiť tisíce palivových zložiek fajčiarskych výrobkov za minútu.

Základnou úlohou vrstvičky vzduchu na dopravnom ústrojenstve pre dopravu vytlačovaného útvaru je obmedziť na čo najmenšiu mieru kontakt s dopravníkom medzi vytlačovacím strojom a obaľovacím zariadením; táto úloha je dôležitejšia než vlastné sušenie vytlačovaného prvku. S použitím priamej vstrekovacej metódy podľa vynálezu môže mať palivový prvok vysoký obsah vody, pohybujúci sa medzi asi 28 % až 30 %, ešte vo chvíli, keď je vkladaný do palivovej zložky fajčiarskeho výrobku. Väčšina sušenia prebieha, až keď je palivový prvok uložený v palivovej zložke fajčiarskeho výrobku, pričom konečná vlhkosť sa pohybuje v hmotnostnom množstve od 2 % do 10 %, najmä od asi 4 % do asi 6 %. Tým odpadá nutnosť použitia väčšiny sušiacich ústrojenstiev a zásobníkov a tiež manipulačných a dopravných ústrojenstiev, vkladacieho zariadenia a vlastne celého vkladacieho procesu.

Použitím spôsobu podľa vynálezu sa nielen výrazne obmedzuje použitie spracovacích a manipulačných zariadení a ďalšieho vybavenia, ale dosahuje sa tiež podstatné zlepšenie výsledného produktu. Skutočnosť, že palivový prvok je zlepený s okolitým obalovým materiálom je veľmi účinným opatrením, ktoré dokonale zamedzí vypadnutie palivového prvku. Znížením počtu manipulačných a spracovacích ústrojenstiev sa tiež podstatne zníži počet otrasov, nárazov, namáhaní na ohyb a ďalších nepriaznivých pôsobení, čo vedie k podstatnému zlepšeniu celkovej kvality výroby a k podstatnému zníženiu počtu odpadových kusov.

Okrem toho sa umiestnením palivových prvkov vnútri palivovej zložky získa podstatne konzistentnejší výrobok než pri použití vkladacieho procesu. Tým je tiež výsledný fajčiarsky výrobok podstatne súdržnejší a nevyskytujú sa u neho obtiaže so zapálením spaľovacieho prvku, ktorý bol vložený do cigarety v priebehu vkladacieho procesu.

Palivové prvky podľa vynálezu sú výhodne používané spoločne s oddelenými dielcami produkujúcimi aerosól, ktoré obsahujú substrát nesúci látku tvoriacu aerosól. Dielce alebo prostriedky produkujúce aerosól sú umiestnené v pozdĺžnom smere v susedstve palivového prvku, predovšetkým sú umiestnené v odstupe 10 mm za palivovým prvkom, aby sa obmedzil priamy prenos ohňa. Výhodným substrátom je papierový substrát.

Podľa ďalšieho výhodného vyhotovenia vynálezu obsahujú fajčiarske výrobky, najmä cigarety, náustkový dielec

SK 281464 Β6 na náustkovom konci cigarety, ktorým sa dopravuje produkovaný aerosól z cigarety do úst fajčiara. Výhodne riešený náustkový dielec obsahuje segment stočeného tabakového papiera, umiestneného v smere prúdenia vzduchu za prostriedkami produkujúcimi aerosól, ďalej filter s nízkou účinnosťou, napríklad polypropylénový filter, umiestnený vo smere prúdenia vzduchu za tyčkou z tabakového papiera na náustkovom konci cigarety.

V priebehu fajčenia je teplo z horiaceho palivového prvku rýchle prenášané na prostriedok produkujúci aerosól v cigarete, a týmto teplom sa uvoľní vyparovanie látky tvoriacej aerosól, obsiahnutej v týchto prostriedkoch alebo dielcoch, pričom takto produkovaný aerosól, pripomínajúci dym, je dopravovaný náustkovým dielcom fajčiarskeho výrobku.

Okrem uvedených výhod sú niektoré výhodné znaky vynálezu schopné zaistiť produkciu aerosólu, ktorý je chemicky jednoduchý a pozostáva v podstate zo vzduchu, oxidu uhlíka, vody, látok tvoriacich aerosól, vrátane požadovaných aromatických látok alebo iných prchavých materiálov a stopových množstiev iných látok.

Ďalšie výhodné vyhotovenie vynálezu sa dotýka obsahu určitého množstva tabaku v palivovej zmesi a/alebo obsahu istých foriem tabaku, napríklad rezaného fileru, tabakového papiera, tabakového extraktu a podobne, v izolačnom materiáli obklopujúcom palivový prvok a/alebo obklopujúcom generátor aerosólu. Také fajčiarske výrobky potom dodávajú dym s lepšou chuťou a vôňou.

WTPM produkovaný cigaretou podľa vynálezu má najmä malú alebo dokonca nemerateľnú aktivitu, zisťovanú Amesovým testom, to znamená, že je tu malý alebo nepatrný dávkový vzťah medzi WTPM produkovaným cigaretou podľa vynálezu a počtom revertantov vyskytujúcich sa vo štandardných skúšobných mikroorganizmoch vystavených pôsobením tohto produktu. Podľa výsledkov Amesovho testu naznačuje platná dávková odozva prítomnosť mutagénnych materiálov v testovaných produktoch, ako je zjavné z publikovaného materiálu Amesa a kolektívu, Mut. Res., 31: 347 - 364 (1975) aNagaa a kolektívu, Mut. Res., 42: 335 (1977). Pod pojmom „aerosól“ sa v tomto opise rozumejú pary, výpary, plyny, častice a podobne, viditeľné alebo neviditeľné a predovšetkým také zložky, ktoré sú užívateľom považované za „podobné dymu“ a ktoré sú produkované pôsobením tepla z horiaceho spaľavacieho palivového prvku na zlúčeniny obsiahnuté v prostriedkoch produkujúcich aerosól umiestnených kdekoľvek vo fajčiarskom výrobku. Ako už bolo povedané, pojem „aerosól“ tiež zahrnuje prchavé aromatické látky a/alebo iné prchavé činidlá bez ohľadu nato, či produkujú viditeľný aerosól.

Pod pojmom „uhlíkatý“ materiál sa rozumejú také materiály, ktoré obsahujú najmenej 50 % uhlíka v pevnom látkovom podiele palivového prvku alebo v paste použitej na výrobu palivového prvku.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Vynález bude bližšie objasnený pomocou príkladov vyhotovenia zobrazených na výkresoch, kde znázorňujú obr. 1 pozdĺžny rez časti palivovej zložky fajčiarskeho výrobku vytvorený podľa vynálezu, obr. 2 čelný pohľad na palivovú zložku fajčiarskeho výrobku z obr. 1, obr. 3 pozdĺžny rez príkladným vyhotovením cigarety vybavenej palivovou zložkou podľa vynálezu, ktorá je zobrazená na obr. 1 a 2, obr. 4 bočný schematický pohľad na zariadenie na výrobu palivových zložiek fajčiarskych výrobkov podľa vynálezu, obr. 5 schematický bočný pohľad na iné príkladné vyhotovenie zariadenia na výrobu palivových zložiek fajčiarskeho výrobku podľa vynálezu a obr. 6 schematický bočný pohľad na príkladné vyhotovenie postrekovacieho ústrojenstva použitého v zariadení podľa obr. 4.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Palivová zložka fajčiarskeho výrobku podľa vynálezu môže byt vyrábaná v plynulom výrobnom procese. Ako je očividné z výkresov a najmä z obr. 1, každá palivová zložka 10 obsahuje natlačovanú zmes 12 obklopenú pridržiavacim plášťovým materiálom 15 a najmä obaleným vonkajším papierovým obalom 18. Palivová zložka 10 cigarety má spravidla priemer okolo 7 až 8 mm a jej dĺžka sa mení v závislosti od požadovaného množstva produkovaného tepla a od požadovaného priebehu vývinu tepla v palivovej zložke 10 fajčiarskeho výrobku. Dĺžka palivovej zložky 10 sa spravidla volí tak, že po vyhorení palivového prvku zostane určitá časť palivového prvku, ktorá je stále viazaná na pridržiavaciu obalovú vrstvu. Je však možné vyrobiť palivové prvky s inými priemermi, dĺžkami a konštrukčnými vyhotoveniami.

Pri príkladnom vyhotovení je v palivovom prvku použitá vytlačovaná zmes 12 obsahujúca uhlíkový palivový materiál, ktorý je vyrobený najmä z vláknitého celulózového materiálu pyrolýzou pri teplote od 400 °C do 900 °C, predovšetkým pri teplote od asi 550 °C do asi 750 °C, v atmosfére neobsahujúcej kyslík. Pyrolyzovaný vláknitý' materiál sa potom rozseká na krátke vlákna, ktoré sa potom zmiešajú so spojivom, najmä s uhličitanom sodným alebo s podobným zdrojom sodíka pre optimálne zapaľovacie a tlecie vlastnosti, s asparagínom na úpravu produkovaného dymu, s tabakom na dosiahnutie potrebnej arómy alebo iných požadovaných materiálov, ktoré sa potom vytvarujú vytlačovaním do požadovaného tvaru. Nastavenie obsahu sodíka v spáliteľnej látke a použitie asparsgínu je opísané v US-PS 5 178 167, ktorého niektoré poznatky sú uvedené tiež v tomto opise.

Telesné vytvorenie a materiálové zloženie palivovej zložky 10 cigarety alebo všeobecne fajčiarskeho výrobku je závislé od charakteristiky palivového prvku, ktorý má byť použitý vo fajčiarskom výrobku. Palivové prvky môžu byť napríklad vyrobené zo zmesi obsahujúcej v hmotnostných množstvách 90 % sulfátovej buničiny z tvrdého dreva, ktorá je karbonizovaná a rozomletá na Častice s priemernou veľkosťou 12 mikrónov, a 10 % spojiva Kelco HV na báze alignátu amonného. Táto zmes uhlíkového prášku a spojiva je predovšetkým zmiešaná s vodným roztokom uhličitanu sodného a má po vytvarovaní vytlačovaním do tyčkového tvaru dostatočnú pevnosť, aby vytvárala vytlačovaný prvok, z ktorého potom môže byť palivový prvok vytvorený do jeho konečnej podoby, v ktorej palivový materiál obsahuje od 2000 do 20 000 dielov sodíka Na na milión dielov zmesi, merané indukčné viazanou plazmovou atómovou emisnou spektroskopiou (1CP-AES). Miesto časti rozrábacej vody alebo všetkej rozrábacej vody je možné použiť Na₂CO₃ v hmotnostnom množstve približne 30 %, aby sa vytvorili rôzne druhy vytlačovaných zmesí.

Ďalším vhodným zdrojom uhlíkového materiálu sú uhlíkové materiály zo šupiek kokosových orechov, napríklad uhlíky PXC, ktoré sú na trhu ako PCB, a experimentálne uhlíkové materiály, najmä Lot B-11030-CAC-5, Lot B5

-11250-CAC-l 15 a Lot 089-A12-CAC-45, ktoré dodáva firma Calgon Carbon Corporation, Pittsburg, PA.

Celulózový uhlíkový materiál z tvrdého dreva môže byť vyrobený napríklad karbonizáciou nebieleného sulfátového papiera Grand Prairie Canadian Kraft, hardwood páper bez obsahu mastenca pod dusíkovou vrstvou, pri ktorej sa zvyšuje teplota stupňovité, aby sa obmedzila oxidácia papiera na minimum, na karbonizačnú teplotu najmenej 750 °C. Výsledný karbónový materiál sa ochladí na asi 35 °C a potom sa rozomelie na jemný prášok s priemernou veľkosťou častíc 12 mikrónov v priemere, merané pomocou Microtracu.

Zmes spáliteľných látok sa vytlačuje hubicou, ktorá má prierez odpovedajúci prierezu zhotovenej palivovej zložky cigarety alebo iného fajčiarskeho výrobku. Napríklad, ako je zjavné z obr. 1 až 3, vyformované palivové tyčky sú vybavené šiestimi rovnomerne od seba vzdialenými obvodovými pozdĺžnymi štrbinami alebo drážkami, z ktorých každá má hĺbku 0,76 mm a šírku asi 0,6 mm. Vnútorné okraje pozdĺžnych drážiek sú zaoblené, ako je to zjavné z výkresov, aby sa dosiahla lepšia konštrukčná integrita.

Ako bolo uvedené v predchádzajúcej časti, palivový prvok je udržovaný v palivovej zložke fajčiarskeho výrobku podľa vynálezu obvodovou obalovou vrstvou. Obalová vrstva predovšetkým obklopuje palivový prvok po celej jeho dĺžke. Táto vrstva môže dokonca prebiehať ešte za jeden alebo oba konce palivového prvku, a tým vytvára zahĺbenie na oboch čelných koncoch palivovej zložky, ktoré oddeľuje palivový prvok od ostatných častí cigarety. Obalová vrstva môže mať výhodne pružný charakter, ktorý jej umožní preniknúť čiastočne do pozdĺžnych drážiek na obvode palivového prvku. Výhodné vyhotovenie obalovej vrstvy vo funkcii obklopujúceho a pridržiavacieho prostriedku tiež napomáha udržovať teplo a obmedzuje množstvo radiálne prúdiaceho atmosférického vzduchu, ktorý by mohol inak prúdiť do palivového prvku v priebehu fajčenia cigarety. Výhodne vytvorený obalový pridržiavací prostriedok pôsobí tiež ako izolačný člen.

Obalový materiál, udržujúci palivový prvok spolu, môže výhodne obsahovať sklené vlákna, napríklad vlákna zo skla Owens-Coming „C“, alebo zmes tabakového fileru a sklených vlákien, stláčaného alebo drveného karbónového papiera, rezaného tabakového filera alebo podobne.

Ako je zjavné z obr. 3, typický fajčiarsky výrobok cigaretového typu, obsahujúci spáliteľný palivový prvok podľa vynálezu, obsahuje palivovú zložku 10, vedľa ktorej v pozdĺžnom smere priamo susedí aerosólový prvok 20 produkujúci aerosól. Aerosólový prvok 20 produkujúci aerosól, ktorý je zobrazený v príklade na výkrese, obsahuje substrát 21, ktorý je nosičom látky produkujúcej aerosól, napríklad glycerol, a obal 22, napríklad zábranový papier. Aerosólový prvok 20 produkujúci aerosól je podobne ako pri iných známych výrobkoch tohto typu obklopený vonkajším obalom alebo trubičkou 23 z tuhého papiera alebo podobného vhodného materiálu. Aerosólový prvok 20 produkujúci aerosól je umiestnený v trubičke 23 tak, že je vzdialený od oboch jej koncov. V závislosti od dĺžky substrátu 21 môže byť medzi substrátom 21 a predným koncom náustkového dielca 30 ponechaný voľný priestor alebo medzera 26. Táto medzera 26 môže obsahovať tabak, pokiaľ je to vhodné, napríklad rezaný filter alebo tabakový papier. Aerosólový prvok 20 a palivová zložka 10 sú vo výhodnom príkladnom vyhotovení vzájomne spojené ďalším vonkajším obalovým papierom 25, ktorý môže byť ukončený v odstupe od zapaľovacieho konca palivovej zložky. Substrát 21 a palivový prvok tvorený vytlačovanou zmesou 12 sú výhodne od seba oddelené druhou medzerou 24, ktorá pomáha obmedzovať unikanie materiálu tvoriaceho aerosól a zamedzuje tiež prehriatiu substrátu 21.

Cigareta ďalej obsahuje náustkový dielec 30 vytvorený zo zvitku 31 tabakového papiera alebo podobného vhodného materiálu, pripojeného k filtru 35 s nízkou účinnosťou, napríklad vytvoreného z polypropylénu alebo podobného vhodného materiálu. Na uľahčenie manipulácie sú zvitok 31 tabakového papiera a filter 35 obalené papiermi 32, 36, pričom tieto dve súčiastky cigarety môžu byť zase kombinované s vonkajším obalom 33. Vo výhodnom príkladnom vyhotovení môže byť náustkový dielec 30 spojený s predným koncom cigarety pomocou ďalšieho vonkajšieho obalu z obalového papiera 37, ako je to zobrazené na obr. 3.

Aerosólový prvok 20 produkujúci aerosól obsahuje látku, ktorá je schopná vyvíjať aerosól, napríklad glycerín, tabak v určitej forme, napríklad tabakový prach, tabakový extrakt alebo tabakovú drť a ďalšie látky tvoriace aerosóly a/alebo zložky tabakovej vône, napríklad kakao, sladké drievko (glycyrrhiza) a cukor. Látky tvoriace aerosól sú obvykle nanesené na substráte ako nosiči, ktorým je napríklad zmačkaný papier, zmačkaný tabakový papier a iné podobné druhy materiálu slúžiaceho ako substrát. Palivový prvok môže byť obklopený tabakom, ktorý môže obklopovať tiež substrát a/alebo môže byť použitý na ktoromkoľvek mieste fajčiarskeho výrobku podľa vynálezu.

Substrátom je najmä monolitický substrát. Ak je tento substrát vytvorený z materiálu podobného papieru, je výhodne, keď je tento substrát umiestnený v odstupe od palivového prvku. Tento vzájomný odstup oboch spomenutých častí fajčiarskeho výrobku je žiaduci, aby sa obmedzil kontakt medi palivovým prvkom a substrátom, a tým sa zamedzilo migrácii látok produkujúcich aerosól do paliva a aby sa tiež obmedzilo ošľahnutie alebo spálenie substrátu z papiera. Druhá medzera 24 môže byť vytvorená vybraním vytvoreným odsadením čela palivového prvku od konca obalovej vrstvy alebo vytvorením voľného priestoru medzi koncami oboch týchto častí, napríklad vo forme štrbiny medzi palivovým prvkom a substrátom v priebehu výroby.

Náustkový dielec 30 je upravený na dodávanie aerosólu do úst fajčiara. Tento náustkový dielec 30 má všeobecne valcový tvar a obsahuje tabakové materiály, napríklad vo forme valcovej dávky zlisovaného tabaku a filtračný prvok.

Jedna z výhodných palivových zmesí obsahuje v hmotnostnom množstve okolo 60 až 99 % uhlíka, od asi 1 do 20 % vhodného spojiva, od asi 1 do asi 5 % zlúčeniny uvoľňujúcej amónium a od asi 2000 do 20 000 dielov sodíka na milión dielov zmesi, merané pomocou združenej plazmovej atómovej emisnej spektroskopie (ICP-AES). Zlúčeninami schopnými uvoľňovať amónium v priebehu horenia palivovej zmesi sú také zlúčeniny, ako je močovina, anorganické a organické soli, napríklad uhličitan amónny, alginát amónny, mono-, di-, trifosforečnan amónny, aminocukry, napríklad prolinová fruktóza alebo asparginová fruktóza, aminokyseliny, najmä alfa aminokyseliny, napríklad glutamín, glycín, asparagín, prolín, alanín, cystín, kyselina asparágová, kyselina fenylalaninová alebo glutámová, dialebo tri-peptidy a podobne. Tieto palivové zlúčeniny sú podrobnejšie opísané v US-PS 5 178 167, na ktorý sa niektoré časti tohto opisu odvolávajú.

Na obr. 4 je zobrazené zariadenie na výrobu palivových prvkov podľa vynálezu, v ktorom sa vlhká zmes vytlačuje pomocou piestového vytlačovacieho stroja 50, napríklad typu HET-120A, vyrábaného firmou Hydramet Američan Inc. Vytlačovaná zmes 12 vystupuje z vytlačovacej hubice vo forme súvislého podlhovastého útvaru, vytvoreného vytlačovaním a majúceho požadovaný tvar prierezu, a potom sa uloží na povrchovú plochu profilového dopravníka 52.

Vytlačovaná zmes 12 potom prichádza do kontaktu s prvou kladkou 53, ktorá je spojená s otáčkomerom na meranie rýchlosti postupu vytlačovaného podlhovastého útvaru, pričom zistená rýchlosť posuvu sa môže využiť na nastavenie rýchlosti obaľovacieho ústrojenstva 60, tvoreného napríklad modifikovaným typom stroja KDF-2. Za normálnych podmienok vytvára vytlačovaný podlhovastý útvar oneskorovaciu slučku 55 medzi prvou kladkou 53 a druhou voľnou vodiacou kladkou 54, aby sa tak vyrovnávali nerovnomemosti v rýchlosti jednotlivých častí tohto zariadenia, najmä rozdiely v rýchlosti činnosti vytlačovacieho ústrojenstva a obaľovacieho ústrojenstva KDF-2. Obaľovací plášťový materiál 58 sa privádza k vytlačovanému podlhovastému útvaru, aby vytvoril na povrchu tohto útvaru obalovú vrstvu, ktorá udržuje materiál jadra z vytlačovanej zmesi 12 pohromade. Obaľovací plášťový materiál na vytvorenie obaľovacej vrstvy obsahuje také zložky, ktoré sa podieľajú na vytváraní väzby s vonkajším obvodom palivového prvku ešte pred obalením palivových prvkov vonkajšími obalovými vrstvami. V prípadoch, keď je obalová plášťová vrstva zo sklených vlákien obsahujúcich v hmotnostnom množstve napríklad od asi 3 % do asi 5 % pektínu, môže byť vzájomná väzba vytvorená nastriekaním vody na aspoň časť povrchu vláknitého útvaru zo sklených vlákien v dostatočnom predstihu pred obaľovaním palivového prvku, aby sa pektín vo vláknitom útvare zo sklených vlákien stačil aktivovať a mohol zaistiť spojenie s palivovým prvkom.

Profilový dopravník 52 je výhodne vytvorený ako kanálik obsahujúci vo svojom dne sústavu otvorov usporiadaných do obrazca a napojených na pretlakový prívodný systém na prívod vzduchu pod miernym pretlakom, aby sa na dne kanálika vytvoril tenký vzduchový film, ktorý nesie vytlačovaný podlhovastý útvar zo spáliteľného materiálu na miesto stretnutia alebo spojenia s pásom plášťového materiálu 58 pred vstupom do obaľovacieho ústrojenstva 60, napríklad do stroja KDF-2. Profilový dopravník 52 pre dopravu vytlačovaného podlhovastého útvaru na tenkej vrstvičke vzduchu môže byť prerušený napríklad vložením dvojice voľne otočných kladiek 53, 54, medzi ktorými sa môže vytvárať na podlhovastom útvare spaľovacieho materiálu oneskorovacia slučku 55 tak aby, rozdiely v rýchlosti chodu obaľovacieho ústrojenstva 60 a vytlačovacieho stroja 50 nespôsobili prerušenie podlhovastého útvaru zo spaľovacieho materiálu.

Obaľovacie ústrojenstvo 60 je výhodne predstavované bežne používaným strojom na výrobu cigaretových filtrov, vyrábaným napríklad firmou Hauni z Hamburgu pod označením KDF-2. Obaľovacie ústrojenstvo 60 jednak obaľuje vrstvu plášťového materiálu 15, obklopujúcu palivový prvok, papierovým obalom a rozrezáva kompozitný útvar na dielce vopred určenej dĺžky.

Iné príkladné vyhotovenie zariadenia na výrobu palivovej zložky 10 fajčiarskeho výrobku podľa vynálezu je schematicky zobrazené na obr. 5. Ako je z tohto príkladu zjavné, zmes je vytlačovaná do požadovaného tvaru pomocou miešacieho vytlačovacieho stroja, napríklad dvojzávitovkového miešacieho vytlačovacieho stroja 80. Vhodným typom takého dvojzávitovkového miešacieho vytlačovacieho stroja je Baker - Perkins MP-50-35 DE XLT, ktorý je vybavený závitovkou zostavenou zo skupiny dopredných posúvacích závitovkových segmentov, z lopatkových segmentov a podávacích závitovkových segmentov.

Vytlačovaná zmes 12 prichádza po výstupe z dvojzávitovkového miešacieho a vytlačovacieho stroja 80 do styku s prvou rýchlomemou kladkou 81, ktorej lineárna obvodová rýchlosť je presne meraná pomocou vhodného mera cieho ústrojenstva. Rýchlosť otáčania prvej rýchlomemej kladky 81 môže byť meraná pomocou neznázomeného fotosenzora upraveného na registrovanie priechodu zubov ozubeného kolesa spojeného s prvou rýchlomemou kladkou 81. Signály zo snímača rýchlosti sú prenášané riadiacim ústrojenstvom 82 na riadiacu jednotku, ktorá ovláda rýchlosť činnosti obaľovacieho a odrezávacieho stroja 100.

Podlhovastý útvar z vytlačovanej zmesi 12 po opustení prvej rýchlomemej kladky 81 padá dole do tvaru oneskorovacej alebo zásobnej slučky 83, ktorá napomáha kompenzovať rozdiel v rýchlostiach pracovnej činnosti vytlačovacieho stroja 80 a obaľovacieho a odrezávacieho stroja 100.

Vytlačovaný podlhovastý útvar zo spáliteľnej vytlačovanej zmesi 12 potom prichádza na vzduchový dopravník 84 na dopravu na tenkej vrstvičke vzduchu, ktorým je dopravovaný do obaľovacej stanice 85, v ktorej je obalová plášťová vrstva tvorená rúnom alebo podobným vláknitým útvarom 90 nanesená okolo palivového prvku. Palivový prvok môže byť napríklad obalený pružným vláknitým útvarom zo sklených vlákien Owens-Coming „C“. Podrobnejšie informácie o tomto materiáli, týkajúce sa najmä jeho vlastností, sú uvedené na str. 48 až 52 monografie s názvom Chemical and Biological Studies of New Cigarette Prototypes That Heat Instead of Bum Tobacco, vyd. R. J. Reynolds Tobacco Co. (1988).

V obaľovacom a odrezávacom stroji 100 je obalová vrstva zo sklených vlákien ešte obaľovaná papierovým obalom, napríklad papierom opísanom v US-PS 4 938 238.

Jednotlivé časti fajčiarskeho výrobku môžu byť vyrábané prívodom vytlačovaného podlhovastého útvaru a vláknitého materiálu do napríklad obaľovacieho ústrojenstva 60 na výrobu cigaretových filtrov, napríklad do stroja Hauni KDF-2, ktorý je vybavený tvarovacím ústrojenstvom, opísaným v US-PS 4 893 637. Zložený dielec ciga.rety je obalený papierom opísaným v US-PS 4 938 238 ale-bo iným cigaretovým obalovým papierom v obaľovacom zariadení. Po obalení pružného plášťového materiálu 15 papierovým obalom 18, zobrazeným na obr. 2, je priemer tohto zloženého prvku spoľahlivo zaistený. Rezacie ústrojenstvo je usporiadané kolmo na obaľovacie ústrojenstvo a odrezáva z podlhovastého útvaru jednotlivé zložené prvky s vopred stanovenou dĺžkou, pričom tieto rozrezané prvky sa ďalej spracúvajú pri výrobe fajčiarskych výrobkov. Dĺžka jednotlivých dielov je predovšetkým násobkom požadovanej veľkosti na použitie vo fajčiarskych výrobkoch. Ak je napríklad pre každý fajčiarsky výrobok použitá zložka s dĺžkou 10 mm, môže byť dĺžka obalených uložených prvkov rovná napríklad 40 mm, takže odpovedá dĺžke štyroch palivových zložiek 10, ktoré sa môžu vytvoriť ďalším rozrezaním v ďalšej pracovnej operácii a následne sa môžu spojiť so substrátom, aby sa tak vytvorila predná časť cigarety, ktorá potom môže byť spojená so samostatným náustkovým dielcom 30 na vytvorenie cigarety.

Ako je zobrazené na obr. 5, ústrojenstvo na spojenie obalového materiálu alebo vláknitého útvaru s povrchom palivového prvku obsahuje zdroj 91 materiálu zaisťujúceho vzájomné zlepenie alebo podobné spojenie, prívodné potrubie 92 na prívod tohto spojivového materiálu do blízkosti vláknitého útvaru, ktorý je privádzaný na obvod vytlačovaného podlhovastého útvaru, a trubičku 93 s malým priemerom na nastrekovanie spojivového materiálu na povrch pásu rúna alebo podobného vláknitého útvaru 90. Umiestnenie ústrojenstva na nanášanie spojivového materiálu je závislé od množstva tohto nanášaného materiálu na zaistenie vzájomného spojenia a od času potrebného na vyvolanie spojivého účinku, aby tak dochádzalo k účinnému spojeniu medzi palivovým prvkom a obklopujúcim materiálom v okamihu vzájomného kontaktu oboch týchto častí.

Napríklad pri použití vláknitého útvaru zo sklených vlákien, obsahujúceho pektín, je materiálom vyvolávajúcim vzájomné zlepenie každý taký materiál, ktorý je schopný aktivovať lepivé vlastnosti pektínu. Umiestnenie ústrojenstva na nanášanie materiálu vyvolávajúceho vzájomné spojenie je závislé od obsahu pektínu vo vláknitom útvare, od rýchlosti celého systému a podobne, takže vláknitý útvar zo sklených vlákien je zvlhčený aktivujúcim sa materiálom v dostatočnom časovom predstihu, aby pektín alebo iný spojivový materiál mohol byť dostatočne aktivovaný v priebehu času, keď je ovíjaný okolo palivového prvku alebo krátko potom. Množstvo vody použitej na aktivovanie vláknitého útvaru je veľmi malé a pohybuje sa rádové v hmotnostnom množstve od asi 1 % do asi 3 % hmotnosti palivovej zložky 10.

Látka vyvolávajúca vzájomné zlepenie oboch častí môže byť nanášaná na vytlačovaný podlhovastý útvar pomocou prívodného potrubia a ihlového nanášacieho prvku, v ktorom je prietok spojivovej látky riadený gravitačným prívodom zo zdroja umiestneného v nastavenej výške alebo pomocou meracieho ústrojenstva, prípadne pomocou iných vhodných ústrojenstiev a prostriedkov na riadenie prietoku spojivového činidla, ktoré sú odborníkom známe.

Detailnejšie zobrazenie niektorých časti ústrojenstva na nanášanie činidla na vyvolanie vzájomného zlepenia spojovaných častí je na obr. 6. Voda alebo iná látka 112 vyvolávajúca lepiaci účinok je dodávaná zo zdroja 110 a je nastrekovaná trubičkou 111 s malým priemerom na nanášací alebo rozdeľovači valec 113. Nanášací a rozdeľovači valec 113 je v kontakte s časťou povrchu obalovej vrstvy, ktorá príde do styku s povrchom palivového prvku v dohotovenej palivovej zložke. Ako je zjavné z obr. 6, nanášací a rozdeľovači valec 113 je umiestnený tak, aby prichádzal do styku s vláknitým útvarom 90 tvoriacim obalovú vrstvu palivového prvku v okamihu, keď je privádzaný na oblúkovú povrchovú plochu 114 obaľovacieho ústrojenstva, ako je to opísané v US-PS 4 893 637. V praxi je umiestnenie ústrojenstva na nanášanie činidla na vyvolanie lepivého účinku určené rýchlosťou pohybu vytlačovaného podlhovastého útvaru a inými faktormi uvedenými v predchádzajúcej časti opisu, aby tak bolo zaistené, že dostatočné množstvo látky vyvolávajúce lepivý účinok bolo nanášané na obklopujúci materiál po dostatočne dlhý čas, aby mohlo dôjsť k potrebnému zlepeniu. V prípade použitia vláknitého materiálu zo sklených vlákien sa nanáša na obalovú vrstvu voda, ktorá sa nechá dostatočne dlho pôsobiť, aby sa umožnila aktivácia pektínu alebo iného spojivového materiálu. Povrch nanášacieho alebo rozdeľovacieho valca 113 je výhodne ryhovaný, aby sa dosiahlo účinnejšie rozdelenie látky vyvolávajúcej lepivý účinok.

Na zlepenie vytlačovanej tyčky spaľovacieho materiálu a pružnej obalovej vrstvy je pružná vrstva po vytvorení obalovej vrstvy, obsahujúca vodou aktivovateľný spojivový materiál, zvlhčená najmä ešte pred jej obalením okolo palivového prvku. Voda je výhodne používaná ako zvlhčovacie činidlo na rozpustenie alebo inú aktiváciu lepiacich látok na povrchu vrstvy materiálu, ktorý má prísť do styku alebo ktorý sa má zlepiť s povrchom vytlačovaného podlhovastého útvaru po odparení vody. Je však možné použiť tiež iné rozpúšťadlá, ktorých druh závisí od zloženia obalovej obklopujúcej vrstvy, od zloženia spojivovej látky a od zloženia vytlačovaného podlhovastého útvaru. V rozpúšťadle alebo vo vode môže byť prípadne obsiahnutá ďalšia prídavná lepiaca látka alebo môže byť táto látka nanesená na povrchu vytlačovaného podlhovastého útvaru, aby sa ďalej podporilo dobré zlepenie oboch týchto častí a ich vzájomná súdržnosť. Vo vode môže byť rozpustený napríklad pektín alebo NaCMC, aby sa zvýšila súdržnosť medzi pružnou obalovou vrstvou a vytlačovaným podlhovastým útvarom.

Vo výhodnom vyhotovení palivovej zložky podľa vynálezu je palivovým prvkom uhlíkový materiál, obsahujúci v hmotnostnom množstve najmenej 50 % elementárneho uhlíka. Palivová zložka fajčiarskeho výrobku má dĺžku najmenej asi 10 mm a je predovšetkým najmenej asi 12 mm, pričom maximálna dĺžka palivového prvku je asi 20 mm, pričom za výhodnú sa ešte považuje dĺžka 16 mm alebo i menej. Je vhodné, aby podstatná dĺžka palivového prvku bola vystavená možnosti zhorenia a značná časť palivového prvku je usporiadaná vo fajčiarskom výrobku tak, aby nezhorela v priebehu fajčenia fajčiarskeho výrobku. Tým sa zachová spojenie medzi podstatnou časťou dĺžky palivového prvku a obalového materiálu, ktorým nie je narušené teplom vyvíjaným v priebehu fajčenia. Tak napríklad pre palivový prvok dĺžky 16 mm môže byť vystavené spaľovaniu prvých 6 mm dĺžky a zvyšok je kyslíkovou bariérou alebo poklesom teploty vystavený takým podmienkam, že spáliteľný materiál po zhorení 6 mm dĺžky sám zhasne. Pri fajčení takého fajčiarskeho výrobku je možné predpokladať, že dôjde k porušeniu zlepenej väzby medzi palivovým prvkom a obalovým materiálom v mieste nachádzajúcom sa v malej vzdialenosti od miesta uhasnutia spaľovacieho materiálu, napríklad vo vzdialenosti 8 mm od počiatočného zapaľovacieho konca palivového prvku. V ostatnej časti je spojenie medzi palivovým prvkom a obalovým materiálom zachované, napríklad v dĺžkovom úseku medzi 8 mm a 16 mm dĺžky od zapaľovacieho konca palivového prvku zostáva lepený spoj neporušený, takže je zaistená značná bezpečnosť proti možnosti vypadnutia palivového prvku z fajčiarskeho výrobku v priebehu fajčenia.

Palivový prvok podľa vynálezu môže byť vytváraný vytlačovaním v rôznych tvaroch svojho priečneho prierezu.

Materiálom pre pružný obal z plášťového materiálu 15, obklopujúci a udržujúci pohromade palivový prvok, môže byť v praktickej aplikácii vynálezu akýkoľvek materiál, ktorý môže byť ovinutý okolo vytlačovanej zmesi 12 vo forme podlhovastého útvaru, aby sa vytvorila palivová zložka 10 majúca vonkajšiu valcovú plochu, ktorá má predovšetkým určitú pružnosť pre výrobu a pre použitie. Pružný materiál je stabilný pri vyšších teplotách za podmienok, pri ktorých je používaný fajčiarsky výrobok podľa vynálezu.

Príkladom takých vhodných materiálov sú sklené alebo keramické vlákna, tabak, elastoméme zlúčeniny, zhrnutý papier vo forme roličky a podobne.

Ak je na vytvorenie pružnej obalovej vrstvy použitého tabaku alebo papiera obsahujúceho tabak, môže tento tabakový materiál uvoľňovať aerosól, napríklad arómu podobného druhu ako pri použití zložiek produkujúcich aerosól, ktoré sú použité pri riešení podľa vynálezu.

Vo výhodnom vyhotovení je možné na obalové materiály, udržujúce pohromade palivový prvok podľa vynálezu, použiť tiež izolačné materiály.

Pod pojmom „izolačný materiál“ sa v tejto súvislosti rozumejú všetky materiály, ktoré pôsobia predovšetkým ako izolačné prvky. Tieto materiály predovšetkým v priebehu použitia nehoria, ale môžu sa taviť pri fajčení cigarety podľa vynálezu, pričom týmito materiálmi môžu byť sklené vlákna s nižšou odolnosťou proti vysokým teplotám. Vhodné izolačné materiály majú tepelnú vodivosť v g-cal/(sec) (cm²)(°C/cm) predovšetkým menšiu ako 0,05 výhodnejšie menšiu ako 0,02 a najvýhodnejšie menšiu ako 0,005 a sú opísané v Hachovej „Chemical Dictionary“, 34,

SK 281464 Β6 štvrté vydanie, 1969 a v Langovej „Handbook of Chemistry“, 10, str. 272 - 274, jedenáste vydanie, 1973. Výhodnými druhmi izolačných materiálov sa vytvárajú vrstvy plášťového materiálu 15 s hrúbkou najmenej asi 0,5 mm, výhodnejšie najmenej 1,0 mm. Zloženie izolačného a/alebo obalového materiálu, udržujúceho pohromade palivový prvok, ktorý obalový materiál obklopuje, môže byť rôzne. Materiálom sú výhodne materiály, ktoré nemajú tendenciu horieť alebo materiály, ktoré síce horia, ale ktoré sa nerozpadajú. Príklady takých vhodných materiálov sú sklené vlákna a ďalšie materiály opísané v US-PS 5 105 838, EP-PA 336 690 a str. 48 až 52 monografie s názvom „Chemical and Biological Studies of New Cigarette Prototypes That Heat Instead of Bum Tobacco, R. J. Reynolds TobaccoCo. (1988).

Palivová zložka 10 je predovšetkým obalená najmenej jednou vrstvou papierového obalu 18. Vhodné drahý takých obalových cigaretových papierov nemajú horieť otvoreným plameňom v priebehu horenia palivového prvku. Papier by okrem toho mal mať kontrolovanú rýchlosť tienia a mal by vytvárať šedý cigaretový popol.

Vynález bol v predchádzajúcom opise opísaný podrobne, vrátane príkladov uskutočnenia. Konkrétne vyhotovenie jednotlivých prvkov fajčiarskeho výrobku podľa vynálezu však môže byť obmeňované a zdokonaľované v rozsahu patentových nárokov, ako je to odborníkom zrejmé.

Claims (18)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Palivová zložka fajčiarskeho výrobku, vyznačujúca sa tým, že obsahuje vytlačovaný palivový prvok vytvorený z vytlačovanej zmesi (12), ktorého vonkajší obvod je obklopený stlačiteľnou pružnou vrstvou plášťového materiálu (15), zlepenou s pozdĺžnou obvodovou plochou palivového prvku.
2. 2. Palivová zložka podľa nároku 1,vyznačujúca sa tým, že stlačiteľná pružná vrstva plášťového materiálu (15) je vybavená vonkajším obalom (18).
3. 3. Palivová zložka podľa nároku 1, vyznačujúca sa tým, že palivový prvok z vytlačovanej zmesi (12) obsahuje uhlíkatý materiál.
4. 4. Palivová zložka podľa nároku 3, vyznačujúca sa t ý m , že jej dĺžka je od 12 mm do 16 mm.
5. 5. Palivová zložka podľa nároku 1,vyznačuj ú ca sa tým, že stlačiteľná pružná vrstva plášťového materiálu (15) obsahuje sklené vlákna.
6. 6. Palivová zložka podľa nároku 1, vyznačujúca sa tým, že stlačiteľná pružná vrstva plášťového materiálu (15) obsahuje zhrnutý pás upravovaného papiera.
7. 7. Palivová zložka podľa nároku 1, vyznačujúca sa tým, že stlačiteľná pružná vrstva plášťového materiálu (15) obsahuje tabak.
8. 8. Palivová zložka podľa nároku 6, vyznačujúca sa tým, že zhrnutý pás upravovaného papiera obsahuje tabak alebo tabakový produkt.
9. 9. Palivová zložka podľa nároku 6 alebo 8, v y z n a čujúca sa tým, že papierový pás je vybavený rezaným reliéfom.
10. 10. Spôsob plynulého vytvárania palivovej zložky fajčiarskeho výrobku podľa nárokov laž 9, vyznačujúci sa tým, že sa plynulé vytlačuje vytlačovaná zmes do tvaru vytlačovaného podlhovastého palivového prvku so zvoleným tvarom prierezu a plynulé vytlačovaný podlhovastý palivový prvok z vytlačovanej zmesi sa obklopí obalovou stlačiteľnou pružnou vrstvou plášťového mate riálu na vytvorenie kompozitného dielu, pričom obalová vrstva sa spoji s vytlačovanou zmesou.
11. 11. Spôsob podľa nároku 10, vyznačujúci sa t ý m , že vytlačovaná zmes pre palivový prvok sa pripraví z uhlíkatej zmesi.
12. 12. Spôsob podľa nároku 10, vyznačujúci sa t ý m , že kompozitný diel sa rozreže na časti požadovanej dĺžky.
13. 13. Spôsob podľa nároku 10, vyznačujúci sa t ý m , že kompozitný diel sa obalí na dosiahnutie vonkajšieho priemeru kompozitného člena.
14. 14. Spôsob podľa nároku 10 alebo 11, vyznačujúci sa tým, že vytlačovaný podlhovastý palivový prvok sa pred obaľovacou operáciou zvlhčí.
15. 15. Spôsob podľa nároku 14, vyznačujúci sa t ý m , že do obalovej vrstvy sa pridávajú sklené vlákna s obsahom pektínu.
16. 16. Zariadenie na výrobu palivovej zložky fajčiarskych výrobkov spôsobom podľa nárokov 10 až 15, obsahujúce vytlačovací stroj a obaľovací a odrezávací stroj, vyznačujúce sa tým, že medzi vytlačovací stroj (50, 80) a obaľovací a odrezávací stroj (100) je umiestnené meracie ústrojenstvo na meranie lineárnej rýchlosti vytlačovanej zmesi (12) pre vytvarovaný palivový prvok, za ktorým je umiestnený dopravník (84) vytlačovanej zmesi (12) a obaľovacia stanica (85) napojená na zdroj vláknitého materiálu (90) a prostriedky na kompenzovanie rozdielu medzi rýchlosťou pohybu vytlačovanej zmesi na výstupe z vytlačovacieho stroja (50, 80) a rýchlosťou obaľovacieho ústrojenstva.
17. 17. Zariadenie podľa nároku 16, vyznačujúce sa t ý m , že kompenzačné prostriedky obsahujú ústrojenstvo na meranie lineárnej rýchlosti vytlačovanej zmesi(12), ústrojenstvo na meranie rýchlosti obaľovania vytlačo--. vanej zmesi (12) a riadiace ústrojenstvo (82) spojené s ústrojenstvami na meranie rýchlostí.
18. 18. Zariadenie podľa nároku 17, vyznačuj úce sa t ý m , že ústrojenstvo na meranie lineárnej rýchlosti vytlačovanej zmesi (12) obsahuje rýchlomemú kladku (81) zasahujúcu tangenciálne do dráhy vytlačovanej zmesi (12).