DD295081A5

DD295081A5 - Einrichtung zum erzeugen von tabakaehnlichen aerosolen

Info

Publication number: DD295081A5
Application number: DD85341720A
Authority: DD
Inventors: Andrew J Sensabaugh; Henry T Ridings; Iv John H Reynolds; Michael D Shannon; Chandra K Banerjee; Ernest G Farrier
Original assignee: �K@�K@��@��@��k��
Priority date: 1984-09-14
Filing date: 1985-09-13
Publication date: 1991-10-24
Also published as: LV5376A3; LT2059B; TR24464A; JO1429B1; BG46304A3; PH24137A; US5076292A; US4714082A; LV5374A3; ZA856484B; DD285926A5; US4793365A; LV5375A3; SU1595329A3; CA1305387C; SU1658809A3; DD295080A5; UA816A1; JPH0345658B2; MN430A8

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Erzeugen von tabakaehnlichen Aerosolen. Es sollen sowohl am Anfang des Produktes als auch im weiteren Rauchvorgang bedeutende Aerosolmengen erzeugt, keine groeszere thermische Degradation des Aerosolerzeugers verursacht, die Anwesenheit von Produkten der Pyrolyse oder unvollstaendigen Verbrennung vermieden und keine bedeutenden Mengen eines Seitenstromrauches erzeugt werden. Dies wird erreicht durch a) ein Brennstoffelement * b) ein physikalisch getrennt angeordnetes aerosolerzeugendes Mittel (12) mit einem aerosolbildenden Stoff; und c) ein Isolierglied, das zumindest einen Teil des Brennstoffelementes umgibt.{Rauchware; Aerosol; Brennstoffelement; Stoff, kohlenstoffhaltig; Element, waermeleitend; Substrat; Tabakfuellung; Mundstueck; Papierhuelse; Filterstueck; Folienstreifen; Zigarettenpapier}

Description

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Erzeugen von tabakähnlichen Aerosolen, die im wesentlichen reduzierte Mengen an Produkten unvollständiger Verbrennung und Pyrolyse im Vergleich zu den einer konventionellen Zigarette normalerweise erzeugten Mengen enthalten.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Zahlreiche Rauchwaren wurden in der V irgangenheit - besonders in den letzten 20 bis 30 Jahren - vorgeschlagen, keine hatte jedoch einen geschäftlichen Erfolg aufzuweisen.

Tabakersatzstoffe wurden aus einer umfangreichen Menge von behandeltem und unbehandeltem Pflanzenmaterial hergestellt, wie beispielsweise aus Maisstengeln, Eukalyptusblättern, Lattichblättern, Maisblättern, frischen Maisblütengriffeln, Luzerne u.a. Zahlreiche Patente verweisen auf vorgeschlagene Tabakersatzstoffe, die durch das Verändern von Zellulosestoffen - zum Beispiel durch Oxydation, Wärmebehandlung oder durch den Zusatz von Stoffen, um die Eigenschaften der Zellulose zu verändern - hergestellt wurden. Eine der vollständigen Aufstellungen dieser Ersatzstoffe ist im US-Patent4.079.742 zu finden. Trotz dieser umfangreichen Bemühungen kann von keinem dieser Produkte gesagt werden, daß es als Tabakersatzstoff überzeugt.

Viele Rauchwaren basieren auf der Erzeugung eines Aerosols oder Dampfes, 'einige dieser Produkte erzeugen angeblich ein Aerosol oder einen Dampf ohne Wärme, siehe z. B. US-Patent4.284.089. Die Aerosole oder Dämpfe dieser Waren können den Tabakrauch jedoch nicht adäquat simulieren.

Einige vorgeschlagene aerosolerzeugende Rauchwaren haben eine Wärme- oder Brennstoffquelle verwendet, um ein Aerosol zu erzeugen. Keine dieser Waren war jedoch kommerziell erfolgreich und hat einen großen Absatz gefunden. Das Fehlen solcher Rauchwaren auf dem Markt hat vielfältige Gründe, dazu gehört unzureichende Aerosolerzeugung sowohl am Anfang als auch während der gesamten Lebensdauer des Produktes, schlechter Geschmack, Fehlgeschmack aufgrund thermischer Degradation des Rauchbildungsstoffes und/oder Geschmacksstoffes, das Vorhandensein substantieller Pyrolyseprodukte und des Seitenstromrauches sowie unansehnliches Aussehen.

Eine der frühesten dieser vorgeschlagenen Waren wird Im US-Patent2.907.686 beschrieben. Darin ist ein Zigarettenersatzstoff vorgesehen, der einen absorbierenden Kohlenbrennstoff enthält, vorzugsweise eine 63,5mm lange Holzkohlestange, die brennbar ist, um heiße Gase und einen vom Brennstoff getragenen Geschmacksstoff zu erzeugen, der sich zum Abdestillieren in Verbindung mit der Erzeugung der heißen Gase eignet. Es ist weiter vorgeschlagen worden, daß ein separater Trägerstoff, z. B. Lehm, für den Geschmacksstoff varwendet und ein Rauchbildungsmittel, wie z. B. Glyzerin, dem Geschmacksstoff zugesetzt werden könnte. Der vorgeschlagene Zigarettenersatzstoff ist mit einer konzentrierten Zuckerlösung beschichtet, um eine undurchlässige Schicht zu schaffen und damit zu bewirken, daß die heißen Gase und Geschmacksstoffe zum Mund des Benutzers fließen. Man geht davon aus, daß die Anwesenheit des Geschmacksstoffes und/oder rauchbildender Mittel im Brennstoff der Rauchware eine wesentliche thermische Degradation dieser Mittel und einen damit verbundenen Fehlgeschmack verursachen würde. Des weiteren glaubt man, daß die Ware die Tendenz aufweisen würde, wesentlichen Seitenstromrauch zu erzeugen, der die unangenehmen Produkte der thermischen Degradation enthält.

Eine andere solche Ware wird im US-Patent3.258.01 S beschrieben. Darin wird eine Rauchware vorgeschlagen, die einen äußeren Zylinder aus Brennstoff mit guten Glimmeigenschaften aufweist, vorzugsweise freigeschnittenen Tabak oder rekonstituierten Tabak, der ein Metallröhrchen umgibt, das Tabak, rekonstituierten Tabak oder eine andere Nikotinquelle und Wasserdampf enthält. Beim Rauchen erhitzt der brennende Brennstoff der Nikotinquellenstoff, damit Nikotindampf und möglicherweise aerosolerzeugender Stoff- einschließlich Wasserdampf - freigesetzt werden, die mit erhitzter Luft, die in das offene Ende des Röhrchens eintritt, gemischt wird. Ein wesentlicher Nachteil dieser Ware liegt im Herausragen des Metallröhrchens, wenn der Tabakbrennstoff verbraucht ist. Andere augenscheinliche Nachteile dieser Rauchware sind: die Anwesenheit wesentlicher Tabakpyrolyseprodukte, der wesentliche Tabakseitenstromrauch und die Asche, ebenso wie die mögliche Pyrolyse des Nikotinquellenstoffes in dem Metallröhrchen.

Das US-Patent 3.356.094 enthält eine Lösung, bei der das herausragende Metallröhrchen eliminiert ist. Es wird ein Röhrchen verwendet, das aus einem Stoff, z. B. aus bestimmten anorganischen Salzen oder epoxidgebundenem Keramikmaterial, der beim Erwärmen zerbrechlich wird, hergestellt ist. Dieses zerbrechliche Röhrchen wird dann entfernt, wenn der Raucher Asche vom Ende der Rauchware entfernt. Obwohl diese Ware einer konventionellen Zigarette sogar ähnelte, wurde scheinbar kein kommerzielles Produkt jemals auf den Markt gebracht.

Im US-Patent 3.738.374 ist die Verwendung von Kohlenstoff oder Graphitfasern, Vlies oder Gewebe verbunden mit einem Oxidationsmittel als Ersatzzigarettenfüllung vorgesehen. Der Geschmack wird erzielt, indem ein Geschmack oder Aroma in das öffnungsende einer fakultativen Filterspitze gemischt wird. Die US-Patent 3.943.941 und 4.044.777 und dasGB-Patent 1.431.043 schlagen die Verwendung von faserartigem Kohlenbrennstoff vor, der mit flüchtigen Fest- oder Flüssigstoffen gemischt oder imprägniert wird, die in der Lage sind, in den Rauchstrom zu destillieren oder sublimieren, um .Rauch" zu schaffen, der beim Brennen des Brennstoffes inhaliert wird. Zu den aufgezählten raucherzeugenden Mitteln gehören mehrwertige Alkohole, die beispielsweise Propylenglykol, Glyzerin und 1,3-Butylenglykol, und Glyzerinester, wiez. B. Triacetin. Obwohl gewollt ist, daß die flüchtigen Stoffe ohne chemische Veränderung destillieren, glaubt man, daß die Mischung dieser Stoffe mit Brennstoff zu einer wesentlichen thermischen Zersetzung der flüchtigen Stoffe und zu einem bitteren Geschmack führen wird. Ähnliche Produkte werde.ι in den US-Patenten 4.286.604 und 4.326.544 vorgeschlagen.

Im US-Patent 4.340.072 ist eine Rauchware mit einer Brennstoffstange mit einem zentralen Luftdurchgang und einer Mundstückkammer, die ein aerosolbildendes Mittel jnthält, vorgeschlagen. Die Brennstoffstange ist vorzugsweise ein Formteil oder Strangpreßteil aus rekonstituiertem Tabak und/oder Tabakersatzstoff, obwohl auch die Verwendung von Tabak, einer Mischung aus Tabakersatzstoff und Kohlenstoff oder einer Natriumkarboxymethylzellulose (SCMC) und Kohlenstoffmischung vorgeschlagen wird. Es wurde auch vorgeschlagen, daß das aerosolbildende Mittel, Körnchen, Mikrokapseln eines Geschmacksstoffes in Triacetin oder Benzylbenzoat die Nikotinquelle bilden. Beim Brennen tritt Luft in den Luftdurchgang, wo sie mit Verbrennungsgasen von der brennenden Stange vermischt wird. Der Fluß dieser heißen Gase spaltet die Körnchen oder Mikrokapseln, damit diese den flüchtigen Stoff freisetzen. Dieser Stoff bildet ein Aerosol und/oder wird in das Hauptstromaerosol überführt. Man glaubt, daß diese Waren teilweise aufgrund der langen Brennstoffstange unzureichend Aerosol aus dem Aerosolbildungsstoff produzieren, um akzeptabel zu sein, insbesondere in den ersten Zügen. Die Verwendung von Mikrokapseln oder Körnchen kann des weiteren die Aerosolzufuhr aufgrund der zur Spaltung des Wandmaterials erforderlichen Wärme verschlechtern. Außerdem ist scheinbar die gesamte Aerosolzufuhr von der Verwendung einer großen Menge Tabaks oder Tabakersatzstoffen abhängig, die wesentliche Pyrolyseprodukte und Seitenstromrauch liefern würde, was bei dieser Art Rauchware nicht erwünscht wäre.

Das US-Patent 3.516.417 schlägt eine Rauchware mit einem Tabakbrennstoff vor, die mit der Rauch ware gemäß US-Pastent 4.340.072 Identisch ist, mit der Ausnahme, daß ein Tabakstöpsel mit doppelter Intensität anstelle des gekörnten Geschmackstoffes oder Mikrokapselgeschmackstoffes verwendet wird, (siehe Abbildung 4 und Spalte 4, Zeilen 17-35). Ähnliche auf Tabak basierende Brennstoffartikel wurden In den US-Patenten 4.347.855 und 4.391.285 beschrieben. Die europäische Patentanmeldung 117.335 beschreibt ähnliche Rauchwaren mit einer pyrolysierten Holzzellulosowärmequelle, die ca. 65mm lang ist und einen axialen Durchgang aufweist. Diese Waren würden etwa die gleichen Probleme aufweisen wie die gemäß US-Patent 4.340.072 vorgeschlagenen Rauchwaren.

Im US-Patent 4.474.191 sind .Rauchvorrichtungen" beschrieben, die einen Lufteintrittskanal aufweisen, der-außer während des Anzündens der Vorrichtung - durch eine feuerresistente Wand vollständig von der Verbrennungskammer isoliert ist. Zur Unterstützung des Anzündens der Vorrichtung ist ein Mittel zum kurzen, zeitweiligen Durchgang von Luft zwischen der Verbrennungskammer und dem Lufteintrittskanal vorgesehen. Die wärmeleitende Wand dient auch als Ablagerungsfläche für Nikotin und andere flüchtige oder subümierbare tabaksimulierende Stoffe. In einer Darstellung (Abbildungen 9 und 10) hat die Vorrichtung eine harte, wärmeübertragende Hülle. Zu den für diese Hülle nützlichen Stoffen zählen Keramik, Graphit, Metalle etc. In einer anderen Darstellung ist der Ersatz der Tabakbrennstoffquelle (oder anderer brennbarer Stoffe) durch ein gereinigtes auf Zellulose basierendes Produkt in einer offenen Zellenanordnung vorgesehen, wobei eine Mischung mit aktivierter Holzkohle erfolgt. Es wird festgestellt, daß dieser Stoff, wenn or mit einer aromatischen Substanz imprägniert ist, rauchfreies tabakähnliches Aroma freisetzt.

Trotz jahrzehntelanger Bemühungen und Interesses gibt es noch keine Rauchware auf dem Markt, die die mit dem konventionellen Zigarettenrauchen verbundenen Vorteile bietet, ohne beträchtliche Mengen an Produkte der unvollständigen Verbrennung und Pyrolyse zu liefern, die von einer konventionellen Zigarette erzeugt werden.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, tabakähnliche Aerosole zu erzeugen, die dem Raucher das Gefühl des Zigarettenrauchens ohne ein Verbrennen von Tabak bieten.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Erzeugen von tabakähnlichen Aerosolen zu schaffen, die sowohl am Anfang des Produktes als auch im weiteren Rauchvorgang bedeutende Aerosolmengen erzeugt, jedoch keine größere Degradation des Aerosolerzeugers verursacht, die Anwesenheit von Produkten der Pyrolyse oder unvollständigen Verbrennung vermeidet und keine b deutenden Mengen eines Seitenstromrauches erzeugt. Erfindungsgemäß wird dies erreicht durch

a) ein Brennstoffelement

b) ein physikalisch getrennt angeordnetes aerosolerzeugendes Mittel mit einem aerosolbildenden Stoff; und

c) ein Isolierglied, das zumindest einen Teil des Brennstoffelementes umgibt.

Weiterhin erfindungsgemäß stehen das aerosolerzeugende Mittel und das Brennstoffelement in einer leitenden Wärmeaustauschbeziehung. Das Brennstoffelement besitzt erfindungsgemäß eine Länge von weniger als 30 Millimetern. Das Isolierglied ist erfindungsgemäß elastisch und weist eine Dicke von mindestens 0,5 Millimetern auf. Das Isolierglied enthält erfindungsgemäß einen faserigen Stoff. Das Isolierglied umgibt erfindungsgemäß einen Teil des aerosolerzeugenden Mittels. Das Brennstoffelement besitzt erfindungsgemäß eine Länge von weniger als 15 Millimetern. Das Brennstoffelement weist erfindungsgemäß über seine gesamte Länge eine Anzahl von Längsbohrungen auf. Zwischen dem Brennstoffelement und dem aerosolerzeugenden Mittel ist erfindungsgemäß ein wärmeleitendes Element

angeordnet. Das wärmeleitende Element besteht erfindungsgemäß aus Metall. Das wärmeleitende Element besteht ebenfalls erfindungsgemäß aus einer Metallfolie, die sowohl einen Teil des Brennstoffelementes als auch einen Teil des aerosolerzeugenden Mittels umgibt.

Das wärmeleitende Element umschließt weiterhin erfindungsgemäß ein Substrat, das den aerosolerzeugenden Stoff enthält. Das aerosolerzeugende Mittel enthält erfindungsgemäß ein poröses, nicht korpuskulares Substrat, welches einen Längsdurchgang aufweist. Die Einrichtung liefert erfindungsgemäß ca. 0,6mg feuchter gesamter Partikelsubstanz in den ersten drei Zügen unter FTC Rauchbedingungen. Das aerosolerzeugende Mittel enthält erfindungsgemäß ein Substrat, das mit von ca. 35 mg bis 85 mg aerosolbildender Substanz

gefüllt ist.

Zwischen dem Mundende des Brennstoffelementes und dem Mundende der Einrichtung ist erfindungsgemäß eine Tabakfüllung

angeordnet. Das Brennstoffelement enthält erfindungsgemäß ein kohlenstoffhaltiges Material.

Das Brennstoffelement weist erfindungsgemäß eine Länge auf, die weniger als 15 Millimeter beträgt. Das wärmeleitende Element ist erfindungsgemäß in einem Abstand vom Zündende des Brennstoffelementes angeordnet. Ausführungsbeispiel Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen Fig. 1: einen Längsschnitt eines möglichen Ausführungsbeispiels Fig. 1A: den Schnitt 1A-1A nach Fig. 1; Flg. 2: einen Längsschnitt eines weiteren Ausführungsbeispieles; Fig. 2A: einen Längsschnitt eines modifizierten, kegelig angespitzten Brennstoffelementes des Ausführungsbeispiels nacn Fig. 2; Fig. 3: einen Längsschnitt eines weiteren Ausführungsbeispieles; Fig. 3 A: denSchnitt3A-3AnachFig.3; Fig. 4 bis Fig. 9: Längsschnitte durch weitere Ausführungsbeispiele und Fig. 10: eine Kurve der mittleren Höchsttemperaturen der Rauchware aus dem Beispiel 5 während

des Rauchvorganges.

Das in Fig. 1 gezeigte Ausführungsbeispiel, das vorzugsweise den Durchmesser einer üblichen Zigarette aufweist, besteht aus einem kurzen, brennbaren, kohlenstoffhaltigen Brennstoffelement 10, einem sich anschließenden aerosolerzeugenden Mittel 12, und einer folienbedeckten Papierhülse 14, die das Mundstück 15 der Rauchware bildet. In diesem Beispiel ist das Brennstoffelement 10 „Blasrohr"-Holzkohle, d. h. karbonisiertes Holz, mit fünf Längsbohrungen 16 (s. Fig. 1 A). Das Brennstoffelement 10, das ca. 20mm lang ist, kann auch mit Zigarettenpapier zum besseren Anzünden des Holzkohlebrennstoffs umhüllt sein. Dieses Zigarettenpapier kann mit bekannten Brennzusatzstoffen behandelt sein.

Das aerosolerzeugende Mittel 12 beinhaltet eine Menge von Glasperlen 2Q, die mit einer oder mehreren aerosolbildenden Substanzen, wie z. B. Glyzerin, beschichtet sind. Die Glasperlen 20 sind von einer porösen Scheibe 22, die aus Zelluloseazetat gefertigt sein kann, zusammengehalten. Die Scheibe 22 kann eine Anzahl von peripheralen Rillen 24 aufweisen, die einen Durchgang zwischen der Scheibe 22 und der folienbedeckten Papierhülse 14 gewährleisten.

Die folienbedeckte Papierhülse 14, die das Mundstück 15 der Rauchware bildet, umhüllt das aerosolerzeugende Mittal 12 ur d das nicht-anzündbare Ende des Brennstoffelementes 10. Die Papierhülse 14 bildet auch einen Durchgang 26 für Aerosol zwischen dem aerosolerzeugenden Mittel 12 und dem Mundstück 15.

Die Anwesenheit der folienbedeckten Papierhülse 14, die das nicht-anzündbare Ende dos Brennstoffelements 10 mit dem aerosolerzeugenden Mittel 12 verbindet, vergrößert auch die Wärmeübertragung zum Aerosolerzeuger. Die Folie hilft auch beim Löschen des Feuerzapfens. Wenn nur eine kleine Menge des unverbrannten Brennstoffs bleibt, wirkt der Wärmeverlust in der Folie als Wärmesenkung, die den Feuerzapfen zu löschen hilft.

Die in dieser Rauchware gebrauchte Folie ist überllcherweise eine 0,35 Mil (0,0089 mm) dicke Aluminiumfolie, die Dicke und/oder das verwendete Metall können jedoch verschieden sein, um einen beliebigen gewünschten Wärmeübertragungsgrad zu erreichen. Es können auch andere wärmeleitende Stoffe, z.B. Grafoll, verwendet werden.

Die in Fig. 1 dargestellte Rauchware kann auch eine Tabakfüllung 28 oder einen Tabakstöpsel für einen Duftbeitrag zum Aerosol beinhalten. Diese Tabakfüllung 28 kann an dem Mundende der Scheibe 22, wie in Fig. 1 gezeigt, oder zwischen den Glasperlen 20 und der Scheibe 22 placiert werden. Sie kann auch im Durchgang 26, getrennt vom aerosolerzeugenden Mittel 12 liegen. In dem in Fig.2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das kurze Brennstoffelement 10 eine gepreßte Kohlestange oder ein Kohlestöpsel, ca. 20 mm lang, mit einer Längsbohrung 16. Der Brennstoff kann auch aus karbonisierten Fasern bestehen, und vorzugsweise einen der Längsbohrung 16 entsprechenden Längsdurchgang haben. In diesem Ausführungsbeispiel beinhaltet das aerosolerzeugende Mittel 12 ein wärmebeständiges, leitendes, kohlenstoffhaltiges Substrat 30, z. B. ein Stöpsel aus poröser Kohle, das mit einer oder mehreren aerosolbildenen Substanzen imprägniert ist. Dieses Substrat 30 kann auch mit einem LSngsdurchgang 32, wie in Fig. 2 dargestellt, versehen sein. Dieses Ausführungsbeispiel beinhaltet auch eine Tabakfüllung 28, die vorzugsweise am Mundende des Substrats 30 liegt. Aus ästetischen Gründen kann diese Rauchware auch einen stark porösen Zelluloseazetatfilter 34 aufweisen, der periphere Rillen 36 als Durchgänge für die aerosolbildenden Substanzen zwischen dem Zelluloseazetatfilter 34 und der Papierhülse 14 aufweisen kann. Das Anzündende 11 des Brennstoffelements 10 kann auch für eine bessere Anzündbarkeit kegelig angespitzt sein.

Das in Fig.3 gezeigte Ausführungsbeispiel beinhaltet ein kurzes, brennbares, kohlenstoffhaltiges Brennstoffelement 10, das mit dem aerosolerzeugenden Mittel 12 durch eine wärmeleitende Stange 99 und eine folienbedeckte Papierhülse 14 verbunden ist. Die Papierhülse 14 ist auch mit dem Mundstück 15 der Rauchware verbunden. Das Brennstoffelement 10 kann in diesem Ausführungsbeispiel Blasrohrholzkohle, eine gepreßte oder extrudierte Kohlestange, ein gepreßter oder extrudierter Kohlezapfen, oder eine andere kohlenstoffhaltige Brennstoffquelle sein.

Das aerosolerzeugende Mittel 12 beinhaltet ein wärmebeständiges, kohlenstoffhaltiges Substrat 30, z. B. einen Stöpsel aus poröser Kohle, das mit einer oder mehreren aerosolbildenden Substanzen imprägniert ist. Zwischen dem Brennstoffelement 10 und dem Substrat 30 bleibt in diesem Ausführunnsbeispiel ein Leerraum 97. Der Teil der folienbedeckten Papierhülse 14 rund um diesen Leerraum 97 hat viele periphere Löcher 100, die in den Leerraum 97 eine für einen geeigneten Druckabfall ausreichende Luftmenge durchlassen.

Wie in Fig.3 und 3 A dargestellt ist, beinhaltet das wärmeleitende Mittel eine wärmeleitende Stange 99 und die folienbedeckte Papierhülse 14. Die Stange 99, vorzugsweise aus Aluminium, hat mindestens eine, vorzugsweise zwei bis fünf Rillen 96 für den Luftdurchgang durch das Substrat. Die Rauchware in Fig. 3 hat den Vorteil, daß die in den Leerraum 97 zugeführte Luft weniger Kohlenoxidationsprodukte enthält, weil sie nicht durch den brennenden Brennstoff gezogen wird.

Das Beispiel in Fig.4 beinhaltet ein faseriges Brennstoffelement 10 aus Kohle, z. B. karbonisierte Baumwolle oder Chemiefaser. Das Brennstoffelement 10 hat eine Längsbohrung 16. Das Substrat 38 des aerosolerzeugendon Mittels 12 ist körnige, wärmebeständige Kohle, und unmittelbar hinter dem Substrat 38 liegt die Tabakfüllung 28. Diese Rauchware ist mit einer Zelluloseazetathülse 40, anstelle der folienbedeckten Papierhülse 14 in den vorigen Beispielen, versehen und enthält ein Ringsegment 42 aus Zelluloseazetat, das ein Röhrchen 44 aus beliebigem Kunststoff, z. B. Polypropylen, umhüllt. An dem Mundstück 15 dieses Teils befindet sich ein schwachwirkendes Filterstück 45 aus Zelluloseazetat. Die Rauchware ist auf ihrer ganzen Länge mit Zigarettenpapier 46 umhüllt. Das Mundende kann mit Kork 48 oder weißer Tinte für die Simulation eines

Mundstücke 15 beschichtet sein. Im Innern des Papiers, in der Nähe des Brennstoffteils der Rauchware, befindet sich ein Folienstreifen 50, der vorzugsweise von den Endteil des Brennstoffelements 10 bis zum Mundende der Tabakfüllung 28 reicht. Die Folienstreifen 50 können eine Einheit mit dem Papier bilden oder als separates Stück vor der Papierumhüllung angewandt

werden.

Das Ausführungsbeispiel in Fig.5 ist dem Beispiel in Fig.4 ähnlich. In diesem Beispiel besteht das aerosolerzeugende Mittel 12

aus einer Aluminiummakrokapsel 52, die mit körnigem Substrat, oder, wie in der Zeichnung gezeigt ist, mit einer Mischung eines körnigen Substrats 54 und Tabak 56 gefüllt wird. Die Aluminiummakrokapsel 52 ist an ihren Enden 58; 60 g-j.'altet, um den Stoff einzuschließen und eine Verschiebung des Aerosolerzeugers zu verhindern. Das gefaltete Ende 58 an dem Brennstoffende berührt vorzugsweise das hintere Ende des Brennstoffelementes 10, um eine leitende Wärmeübertragung zu gewährleisten.

Auch der durch das Ende 58 gebildete Leerraum 62 hilft, eine Verschiebung des Aerosolerzeugers zum Brennstoff hin zu

verhindern. Längsdurchgänge 59; 61 ermöglichen den Durchfluß von Luft und aerosolbildenden Substanzen. Die

Aluminiummakrokapsel 52 und das Brennstoffelement 10 können, wie in der Zeichnung, mit üblichem Zigarettenpapier 47, oder

mit perforiertem Keramikpapier, oder mit einem Folienstreifen verbunden sein. Wird Zigarettenpapier verwendet, muß der

Streifen 64 in der Nähe des hinteren Brennstoffendes gedruckt oder mit Natriumsilikat oder einer anderen bekannten Substanz,

die ein Löschen des Papiers verursacht, beschichtet werden. Die ganze Länge der Rauchware wird mit üblichem

Zigarettenpapier 46 umhüllt. In Fig. 6 wird ein anderes Ausführungsbeispiel mit einem gepreßten Brennstoffelement 10 aus Kohle gezeigt. In diesem Beispiel

hat das Brennstoffelement 10 ein für ein besseres Anzünden kegelig angespitztes Anzündende 11, und ein angespitztes

Hinterende 9 für eine leichtere Einpassung in eine röhrenförmige Folienhülle 66. Das hintere Brennstoffelement stößt an eine Aluminiumscheibe 68 mit einem Loch 70 in ihrer Mitte an. Eine zweite Aluminiumscheibe 72 mit einem Loch 74 kann sich an

dem Mundende des aerosolerzeugenden Mittels 12 befinden. Zwischen den Aluminiumscheiben 68; 72 liegt eine Zone 76 mit

Partikelsubstrat und eine Zone 78 mit Tabak. Die Folienhülle 66, in der sich das Brennstoffelement 10 befindet, erstreckt sich

nach hinten, über die zweite Aluminiumscheibe 72, hinaus.

Dieses Ausführungsbeispiel enthält auch ein hohles Ringsegment 42 aus Zelluloseazetat mit einem inneren Röhrchen 44 aus Polypropylen und einem Filterstück 45 aus Zelluloseazetat. Die ganze Länge der Rauchware ist vorzugsweise mit Zigarettenpapier 46 umhüllt. Das in Fig. 7 gezeigte Ausführungsbeispiel veranschaulicht den Gebrauch eines Substrats 80, das in einer großen Höhlung 82 im Brennstoffelement 10 eingebettet ist. Das Bronnstoffelement 10 besteht in diesem Beispiel vorzugsweise aus extrudierter Kohle,

und das Substrat 80 ist gewöhnlich ein verhältnismäßig steifer poröser Stoff. Die ganze Länge der Rauchware ist mit üblichem

Zigarettenpapier 46 umhüllt. Dieses Beispiel kann auch einen Folienstreifen 84, der das Brennstoffelement 10 mit der Zelluloseazetathülse 40 verbindet und das Feuer zu löschen hilft, enthalten. Die in Fig. 8 und 9 dargestellten Ausführungsbeispiele enthalten eine unbrennbare Isolierhülse 86 rund um das Brennstoffelement 10, die das Brennstoffelement 10 isoliert und die Wärme in diesem Element konzentriert. Diese Beispiele

schränken bedeutend die durch den brennenden Feuerzapfen verursachte Brandgefahr ein.

In dem Ausführungsbeispiel in Fig.8 liegt sowohl das Brennstoffelement 10 als auch das Substrat 30 in einer Rundhülle oder Isolierhülle 86 aus Isolierfasern, z. B. Keramik oder Glasfasern. Anstelle der Keramikfasern können auch brennbare Kohle- oder Graphitfasern angewandt werden. Das Brennstoffelement 10 besteht vorzugsweise aus einem extrudieren Kohlestöpsel mit

einer Längsbohrung 16. In dem Beispiel in Fig.8 streckt sich das Anzündende 11 für ein leichteres Anzünden etwas über den

Rand der Isolierhülse 86 hinaus. Das Substrat o0 ist ein fester, poröser Kohlenstoff, es können jedoch auch andere Substratarten

verwendet werden. Das Substrat 30 und das Endteil de» Brennstoffelementes 10 sind von einem Stück Aluminiumfolie 87 umhüllt. Wie dargestellt, ist diese umhüllte Brennstoff/Substrat-Einheit mit einem Mundstück 15, wie die längliche

Zelluloseazetathülse 40, durch die Umhüllung aus üblichem Zigarettenpapier 46 verbunden. Die Isolierhülse 86 erstreckt sich bis

zum Mundende des Substrats 30, sie kann jedoch das Ringsegment 40 aus Zelluloseazetat ersetzen.

In dem Ausführungsbeispiel in Fig.9 wird eine ähnliche Aluminiummakrokapsel 52 wie die in Fig. 5 dargestellte für ein Einschließen des körnigen Substrats 54 und des Tabaks 56 verwendet. Diese Aluminiummckrokapsel 52 befindet sich

vorzugsweise völlig in der Isolierhülse 86. Außerdem erstreckt sich das Anzündende 11 des Brennstoffelements 10 nicht über das vordere Ende der Isolierhülse 86 hinaus. Die Aluminiummakrokapsel 52 und das Endteil des Brennstoffelements 10 sind vorzugsweise von einem Stück Aluminiumfolie, ähnlich wie in Fig.8 umhüllt.

Als Alternative kann die Aluminiummakrokapsel 52, die das Substrat 54 umhüllt, nur am Mundende gefaltet sein. In diesem Fall

kann das Hinterende des Brennstoffelementes 10 in ein Ende der Aluminiummakrokapsel 12 hineingesteckt sein, und ein

Propvlenrohr kann darüber gesetzt oder an das Mundende der Aluminiummakrokapsel 52 anstoßend placiert werden. Die ganze Einheit wird mit Glasfasern bis zum Durchmesser einer üblichen Zigarette umhüllt. Nach dem Anzünden eines der vorgenannten Ausführungsbeispiele wird das Brennstoffelement 10 brennen und dio für das Verflüchtigen der aerosolbildenden Substanz oder Substanzen in dem aerosolerzeugenden Mittel 12 erforderliche Wärme

erzeugen. Die flüchtigen Stoffe werden zu dem Mundstück 15 und weiter in den Mund des Rauchers, besonders während des

Zuges, gezogen, ähnlich wie der Rauch einer üblichen Zigarette. Da das Brennstoffelement vorzugsweise verhältnismäßig kurz ist, ist der heiße, brennende Feuerzapfen immer in der Nähe des Aerosolerzeugers, wodurch die Wärmeübertragung zu dem aerosolerzeugenden Mittel 12 und die resultierende Aerosolproduktion vergrößert wird, und besonders wenn ein bevorzugtes wärmeleitendes Element verwendet wird. Außerdem

hat das bevorzugte Isolierelement die Tendenz, die Wärme zu beschränken, zu richten und in dem Mittelkern der Rauchware zu konzentrieren, wodurch die zu den aerosolbildenden Substanzen übertragene Wärme wächst.

Da die aerosolbildende Substanz physikalisch von dem Brennstoff separiert ist, ist sie bedeutend niedrigeren Temperaturen als

der brennende Feuerzapfen ausgesetzt, und dadurch wird die Möglichkeit einer thermischen Degradation des Aerosolerzeugers minimalisiert. Dies verursacht auch die Aerosolproduktion während des Zuges, aber geinge oder sogar keine Produktion während des Glimmens. Außerdem eliminiert das bevorzugte kohlenstoffhaltige Brennstoffelement und ein physikalisch getrenntes aerosolerzeugendes Mittel die Anwesenheit einer bedeutenden Menge von Produkten der Pyrolyse oder unvollständiger Verbrennung, und vermeidet das Erzeugen von Seitenstromrauch.

Wegen der kleinen Größe und des Brenncharakteristikums des erfindungsgemäß verwendeten kohlenstoffhaltigen Brennstoffelements, fängt das Brennstoffelement wesentlich auf seiner ganzen enthüllten Länge an, in den ersten Zügen zu brennen. Deshalb wird der an das aerosolerzeugende Mittel angrenzende Teil des Brennstoffelements schnell heiß, wodurch die Wärmeübertragung zu dem aerosolerzeugenden Mittel, besonders während der ersten und mittleren Züge, bedeutend größer wird. Da das bevorzugte Brennstoffelement kurz ist, bleibt hier niemals ein langer nichtbrennender, als Wärmesenker wirkender Teil des Brennstoffelements, wie es in den bisherigen Aerosolwaren üblich war. Die Wärmeübertragung, und weiter die Aerosolzulieferung, werden auch durch den Gebrauch von Bohrungen in dem Brennstoff, die heiße Luft zu dem Aerosolerzeuger, besonders während des Zuges, ziehen, erhöht.

In den bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen verursachen das kurze kohlenstoffhaltige Brennstoffelement, das wärmeübertragende Element, das Isoliermittel und die Bohrungen im Brennstoff gemeinsam mit dem Aerosolerzeuger die Bildung eines Systems, das imstande ist, bedeutende Aerosolmengen bei jec'om Zug zu produzieren. Die Nähe des Feuenapfens zu dem Aerosolerzeuger nach den ersten Zügen ergibt, zusammen mit dem Isoliermittel, eine hohe Wärmeübergabe sowohl während des Zuges, als während des verhältnismäßig lange dauernden Glirnmens zwischen den Zügen. Es wird angenommen, ohne zu theoretisieren, daß das aerosolerzeugende Mittel zwischen den Zügen eine verhältnismäßig hohe Temperatur behält, und die zusätzliche zwischen den Zügen gelieferte Wärme, die durch das Loch oder die Löcher in dem Brennstoffelement wesentlich erhöht wird, ist vor allem für das Verdampfen der aerosolbildenden Substanz gedacht. Diese erhöhte Wärmeübertragung verbessert die Ausnutzung der verfügbaren Brennstoff energie, vermindert die Menge des verwendeten Brenn!., 'fs und hilft bei der frühen Bereitstellung des Aerosols. Es wird weiter angenommen, daß die erfindungsgemäß folgende leitende Wärmeübertragung die Verbrennungstemperatur des Brennstoffs vermindert, wodurch das CO/CO_rVerhältnis in den vom Brennstoff erzeugten Verbrennungsprodukten verringert wird, siehe z. B. General Inorganic Chemistry von G. Hagg, Seite 592 (John Wiley & Sons, 1969).

Es ist ferner möglich, durch eine entsprechende Wahl des Brennstoffelements, dor Isolierhülle, der Papierumhüllung und des wärmeübertragenden Mittels die Brenneigenschaften der Brenr,stoffquelle zu kontrollieren. Als Folge entstehen dabei Möglichkeiten einer Kontrolle der Wärmeübertragung zum Aerosolerzeuger, wodurch die Anzahl der Züge und/oder die Menge des an den Raucher gelieferten Aerosols geändert wird.

Die erfindungsgemäß verwendeten Brennstoffelemente sind gewöhnlich weniger als ca. 30mm lag. Es ist vorteilhaft, wenn das Brennstoffelement ca. 20mm oder weniger, vorzugsweise ca. 15mm oder weniger lang ist. Ein vorteilhafter Durchmesser des Brennstoffelements Ist zwischen 3 und 8 mm, vorzugsweise ca. 4 bis 5 mm. Die Dichte des hier verwendeten Brennstoffelements ist von ca. 0,5g/cm³ bis ca. 1,5g/cm³. Vorzugsweise ist die Dichte größer als 0,7g/cm³, und besser sogar größer als 0,8g/cm³. Vorzugsweise wird der Brennstoff mit einer oder mehreren Längsbohrungen, wie die Bohrungen in Fig. 1 bis 5, versehen. Diese Bohrungen gewährleisten eine Porösität und erhöhen die frühe Wärmeübertragung zum Substrat durch Vergrößern der Menge der heißen Gase, die zum Substrat abgegeben werden.

Die erfindungsgemäß bevorzugten Brennstoffelemente bestehen hauptsächlich aus kohlenstoffhaltigen Stoffen. Kohlenstoffhaltige Brennstoffelemente sind vorzugsweise von ca. 5 bis 15mm, besser noch von 8 bis 12mm long. Derartige kohlenstoffhaltige Brennstoffelemente genügen für eine Brennstofflieferung während mindestens ca. 7 bis 10 Zügen, einer normalen Anzahl der Züge, die beim Rauchen einer üblichen Zigarette in FTC Umständen erreichbar ist. Der Kohlegehalt in einem derartigen Brennstoffelement ist vorzugsweise mindestens 60 bis 70%, und besser noch mindestens 80Gew.-% oder sogar mehr. Ausgezeichnete Ergebnisse werden mit Brennstoffelementen, die einen Kohlegehalt über ca. 85Gew.-% haben, erreicht. Brennstoffe mit hohem Kohlegehalt sind bevorzugt, weil sie eine minimale Menge von Produkten der Pyrolyse und unvollständigen Verbrennung, wenig oder keinen sichtbaren Seitenstromrauch und eine minimale Menge von Asche erzeugen, und dabei eine hohe Wärmeaufnahmefähigkeit haben. Brennstoffelemente mit niedrigerem Kohlegehalt, z. B. ca. 60 bis 65%, liegen jedoch im Bereich dieser Erfindung, besonders wenn ein unbrennbarer Inertfilter verwendet wird. Obwohl das nicht bevorzugt ist, können auch andere Brennstoffe verwendet werden, z. B. Tabak, Tabakersatz usw., unter der Bedingung, daß sie genug Wärme für das Erzeugen der gewünschten Aerosolmenge aus dem aerosolbildenden Stoff produzieren und abgeben, wie es vorher besprochen wurde. Die Dichte des verwendeten Brennstoffes soll über ca. 0,5g/cm³, vorzugsweise über ca. 0,7 g/cm³ liegen, was höher als die üblich In konventionellen Rauchwaren vorkommenden Dichten liegt. Es wird bevorzugt, wenn derartige andere Stoffe verwendet werden, dem Brennstoff Kohle zuzusetzen, vorzugsweise in einer Menge von mindestens ca. 20 bis 40 Gew.-%, besser mindestens ca. 50 Gew.-% und am besten mindestens ca. 60 bis 70 Gew.-%; der Rest besteht aus anderen Brennstoff bestandteilen, einschließlich beliebiger Bindemittel, Verbrennmodifizierer, Feuchtigkeit usw.

Die in bevorzugten Brennstoffen oder als bevorzugte Brennstoffe verwendeten kohlenstoffhaltigen Stoffe können von einer beliebigen der vielen Kohlequollen, die dem Fachmann bekannt sind, stammen. Vorzugsweise wird das kohlenstoffhaltige Material durcli Pyrolyse oder Karbonisation der Zellulosederivate, z. B. Holz, Baumwolle, Chemiefaser, Tabak, Kokosnuß, Papier usw. erhalten, obwohl von anderen Quellen stammende kohlenstoffhaltige Stoffe auch verwendet werden können. In den meisten Fällen kann das kohlenstoffhaltige Brennstoffelement mit Hilfe eines üblichen Zigarettenfeuerzeugs ohne Gebrauch eines Oxydationsmittels, angezündet werden. Derartige Brenncharakteristiken haben gewöhnlich Zellulosederivate, die bei Temperaturen zwischen ca. 400⁰C bis ca. 1000⁰C, und vorzugsweise zwischen ca. 500°C bis ca. 950°C, in einer Inertgashülle oder im Vakuum pyrolysiert wurden. Es wird angenommen, daß die Pyrolysezeit keine Bedeutung hat, solange die Temperatur in der Mitte der pyrolyeiorten Masse den obengenannten Temperaturbereich mindestens während einigen Minuten erreicht hat. Eine langsame Pyrolyse, bei der allmählich während vielen Stunden wachsende Temperaturen angewendet werden, erzeugen jedoch mehr gleichförmige Stoffe mit einem höheren Kohlegewinn.

Obwohl es in den meisten Fällen unerwünscht ist, sind die kohlenstoffhaltigen Brennstoffelemente, die eine Zugabe eines Oxydationsmittels für eine Anzündbarkeit durch ein Zigarettenfeuerzeug brauchen, in den Bereich der vorliegenden Erfindung mit eingeschlossen, ähnlich wie kohlenstoffhaltige Stoffe, die den Gebrauch von einem Glühverzögerer oder einem anderen Verbrennungsmodifizierer verlangen. Derartige Verbrennungsmodifizierer sind in vielen Patenten und Publikationen veröffentlicht worden und dem Fachmann bekannt.

Die erfindungsgemäß meistbevorzugten kohlenstoffhaltigen Brennstoffelemente enthalten im wesentlichen keine flüchtigen organischen Stoffe. Dies bedeutet, daß das Brennstoffelement nicht absichtlich imprägniert oder mit bedeutenden Mengen flüchtiger organischer Stoffe, z. B. flüchtige aerosolbildende Mittel oder Duftmittel, die in dem brennenden Brennstoff degradiert

werden könnten, gemischt wird. Kleine Wassermengen, die von dem Brennstoff natürlich absorbiert werden, können jedoch vorhanden sein. Ähnhlich können sich auch aus dem aerosolerzeugenden Mittel kommende kleine Mengen der aerosolbildendeo Substanzen in dem Brennstoffelement befinden.

Ein bevorzugtes kohlenstoffhaltiges Brennstoffelement Ist eine gepreßte oder extrudierte Kohlemasse aus Kohle und Bindemittel, die durch übliches Preßformen oder Extrudieren erzeugt wird. Bevorzugte Aktivkohle für dieses Brennstoffelement ist PCB-G, und nicht-aktivierte Kohle ist PXC, beide von Calgon Carbon Corporation, Pittburgh, PA, USA, zu erhalten. Andere bevorzugte Kohlen für das Preßformen und/oder Extrudieren werden aus pyrolysierter Baumwolle oder pyrolysierten Papieren erzeugt.

Die Bindemittel, die beim Vorbereiten eines derartigen Brennstoffelements verbrauch* werden können, sind in der Art gut bekannt. Ein bevorzugtes Bindemittel ist Natriumzelluloseglykolat, das allein, was bevorzugt ist, oder in Verbindung mit solchen Stoffen wie Natriumchlorid, Vermiculit, Bentonit, Kalziumkarbonat usw. verwendet wird. Weitere nützliche Bindemittel sind Gummistoffe, z.B. Guargummi, und andere Zellulosederivate, wie Methylzellulose und Karboxymethylzellulose. Es kann ein breiter Bereich der Bindemittelkonzentrationen eingesetzt werden. Dabei ist es vorteilhaft, die Menge des Binders zu beschränken, um den Anteil des Bindemittels in unerwünschten Verbrennungsprodukten zu minimalisieren, andererseits muß aber eine genügende Menge des Binders zugegeben werden, die das Brennstoffelement —ährend der Erstellung und des Gebrauches zusammenhalten wird. Die verwendete Menge hängt also von der Kohäsion der Kohle im Brennstoffelement ab. Auf Wunsch kann das obengenannte Brennstoffelement nach der Formung pyrolysiert werden, z. B. bis ca. 65O⁰C während zweier Stunden, wodurch das Bindemittel in Kohle umgeformt wird und das Brennstoffelement 100% Kohle aufweist. Die erfindungsgemäß angewandten Brennstoffelemente können auch einen oder mehrere Zusatzstoffe zum besseren Brennen enthalten, z. B. bis ca. 5 Gew.-% Natriumchlorid, das die Glimmchai s'.ieristik verbessert und als Glühverzögerer wirkt. Es kann auch Kaliumkarbonat, bis 5Gew.-% vorzugsweise 1 bis 2%, für eine bessere Anzündbarkeit zugegeben werdr n. Es können auch andere Zusatzstoffe zur Verbesserung der physikalischen Eigenschaften, z. B. Kaolin, Serpentin, Attapulgit usw. verwendet werden.

Ein weiteres kohlenstoffhaltiges Brennstoffelement ist Kohlefaserbrennstoff, der durch Karbonisieren eines faserigen Vorgängers, z.B. Baumwolle, Chemiefaser, Papier, Polyacrynitril usw. erzeugt wird. Gewöhnlich ist eine Pyrolyse bei ca. 650°C bis 1000'C, vorzugsweise bei ca. 950⁰C, während ca. 30 Minuten, in einer Inertgashülle oder im Vakuum, für das Erzeugen einer brauchbaren Kohlefaser mit guten Brenneigenschaften ausreichend. Es können auch Verbrennungsmodifizierer diesen Faserbrennstoffen zugegeben werden.

Das bei erfindungsgemäßer Anwendung verwendete aerosolerzeugende Mittel ist physikalisch von dem Brennstoffelement getrennt.

Durch .physikalisch getrennt" wird gemeint, daß das Substrat, der Behälter oder die Kammer, die das aerosolbildende Material enthaltet^ nicht mit dem Brennstoffelement oder seinem Teil gemischt sind. Wie vorher erwähnt wurde, hilft diese Anordnung die thermische Degradation der aerosolbildenden Substanz zu reduzieren und die Anwesenheit des Seitstromrauches zu vermeiden. Obwohl das aerosolerzeugende Mittel nicht ein Teil des Brennstoffs ist, steht es jedoch in einer leitenden Wärmeaustauschber^hung mit dem Brennstoffelement und stößt vorzugsweise an das Brennstoffelement an oder grenzt an dieses Element an.

Vorzugsweise enthält das aerosolerzeugende Mittel einen oder mehrere wärmebeständige Stoffe, die eine oder mehrere aerosolbildende Substanzen tragen. Der hier verwendete Ausdruck „wärmebeständiger Stoff" bedeutet einen Stoff, der imstande ist, hohe Temperaturen, z.B. 400⁰C bis 600⁰C, die in der Nähe des Brennstoffes vorkommen, ohne Zerlegung oder Brennen auszuhalten. Es wird angenommen, daß die Verwendung eines derartigen Stoffes im Beibehalten der einfachen „Rauch'-Chemie des Aerosols behilflich ist, was durch Fehlen der Arnes-Aktivität in den bevorzugten Ausführungsbeispielen bestätigt wird Obwohl sie nicht bevorzugt sind, liegen auch andere aerosolerzeugende Mittel, z. B. bei Wärme zerbrechliche Mikrokapseln oder feste aerosolbildende Substanzen, im Bereich dieser Erfindung, sobald sie imstande sind, eine genügende Menge des aerosolbildenden Dampfes zu erzeugen, um eine Ähnlichkeit an Tabakrauch zu gewährleisten Wärmebeständige Stoffe, die als Substrat oder Träger der aerosolbildenden Substanz verwendet werden können, sind dem Fachmann gut bekannt. Nützliche Substrate sollen porös sein und müssen imstande sein, eine aerosolbildende Zusammensetzung festzuhalten, wenn sie nicht in Gebrauch sind, und starken aerosolbildenden Dampf freizugeben, wenn sie von dem Brennstoffelement erwärmt werden.

Zu den nützlichen wärmebeständigen Stoffen gehören wärmebeständige adsorbierende Kohlenstoffe, z. B. poröse Kohlenstoffe, Graphite, aktiviert·} oder nicht-aktivierte Kohle usw. Zu anderen nützlichen Stoffen gehören anorganische feste Stoffe, z. B. Keramik, Glas, Tonerde, Vermiculit, Lehm, wie Bentonit, usw. Zu den allgemein bevorzugten Substratstoffen gehören Kohle-Filze, Faser und Matten, Aktivkohle und poröse Kohlenstoffe, wie PC-25 und PG-60 von Union Carbide und SGL Kohlenstoff von Calgon.

In Abhängigkeit von dem verwendeten aerosolerzeugenden Mittel kann seine Zusammensetzung und Gestaltung zwischen Partikel-, Faser und Porösblöcken, festen Blöcken mit einem oder mehreren Längsdurchgängen usw. gewählt werden. Das Substrat, besonders das Partikelsubstrat, kann sich in einem Behälter befinden, der vorzugsweise aus Metallfolie geformt ist. Das erfindungsgemäß verwendete aerosolerzeugende Mittel ist üblich nicht mehr als ca. 60mm, vorzugsweise nicht mehr als 30mm, und am festen nicht mehr als 15mm von dem Anzündende des Brennstoffelements entfernt. Die Länge des Aerosolerzeugers kann zwischen ca. 2 mm bis ca. 60mm, besser zwischen ca. 5 mm bis 40 mm, und am besten zwischen ca. 20mm bis 35mm variieren. Wird ein ntcht-korpusskulares Substrat verwendet, kann es mit einem oder mehreren Löchern für das Vergrößern der Oberfläche des Substrats, des Luftflusses und der Wärmeübertragung versehen sein. Die erfindungsgemäß verwendete aerosolbildende Substanz (oder Substanzen) muß imstande sein, Aerosol bei den Temperaturen des durch das brennende Brennstoffelement erwärmten aerosolerzeugenden Mittels zu bilden. Derartige Substanzen werden vorzugsweise aus Kohle, Wasserstoff und Sauerstoff bestehen, sie können jedoch auch andere Stoffe enthalten. Die aerosolbildenden Substanzen können fest, halbfest oder flüssig sein. Der Siedepunkt der Substanz und/oder der Substanzmischung kann bis zu ca. 500⁰C betragen. Zu den Substanzen mit derartigen Eigenschaften gehören Polyalkohole, wie Glyzerin oder Propylenglykol, und aliphatische Ester der Mono-, Di- oder Polykarbonsäuren, wie Methylstereat, Dodekandioat, Dimethyltetradodekandioat usw.

Vorzugsweise werden die aerosolbildenden Substanzen eine Mischung einer hochsiedenden Substanz mit niedrigem Dampfdruck und einer niedrigsiedenden Substanz mit hohem Dampfdruck sein. Auf diese Weise wird bei den ersten Zügen die

nledrigsledene Substanz den meisten Teil des ersten Aerosols liefern, und beim Steigen der Temperatur im Aerosolerzeuger wird die hochsiedende Substanz den meisten Teil des Aerosols erzeugen.

Die bevorzugte aerosolbildenden Substanzen sind Polyalkohole, oder Gemisch* der Polyalkohole. Zu den meist bevorzugten

aerosolbildenden Substanzen gehören Glyzerin, Propylenglykol, Triethylenglykol oder Gemische dieser Stoffe.

Die aerosolbildende Substanz kann auf oder in dem aerosolerzeugenden Mittel in einer genügenden Konzentration für ein Permeieren oder Beschichten des Substrats, Trägers oder Behälters verstreut sein. Die aerosolbildende Substanz kann z. B.

konzentriert oder in einer verdünnten Lösung durch Eintauchen, Spritzen, Dampf absetzung oder ähnliche Methode angewendet werden. Feste aerosolbildende Bestandteile können mit dem Substrat gemischt sein und vor der Formung gleichmäßig verteilt werden.

Während die Füllung der aerosolbildenden Substanz von einem Träger zum anderen und von einer aerosolbildenden Substanz

zur anderen variieren wird, kann die Menge der flüssigen aerosolbildenden Substanzen gewöhnlich von ca. 20 mg bis ca. 120 mg, vorzugsweise von ca. 35 mg bis ca. 85 mg, und am besten von ca. 45 mg bis ca. 65 mg variieren. Möglichst viel der auf den

Aerosolerzeuger aufgetragenen aerosolbildenden Substanz soll dem Raucher als gesamte feuchte Partikolsubstanz (FGPS)

geliefert werden. Vorzugsweise wird über ca. 2Gew.-%, besser über ca. 15, und am besten über 20Gew.-% der auf den

Aerosolerzeuger aufgetragenen aerosolbildenden Substanz an den Raucher als FGPS geliefert. Das aerosolerzeugende Mittel kann auch einen oder mehrere flüchtige Duftstoffe enthalten, wie Menthol, Vanillin, Ersatzkaffee, Tabakextrakte, Nikotin, Kaffein, Alkohol und andere Stoffe, die dem Aerosol Duft verleihen. Es kann auch andere beliebige feste

oder flüssige flüchtige Stoffe enthalten.

Wie schon vorher erwähnt wurde, kann die Rauchware nach der vorliegenden Erfindung auch eine Tabakfüllung oder einen Tabakstöpsel für die Zugabe von Tabakduft an das Aerosol enthalten. Der Tabak befindet sich vorzugsweise andern Mundende

des aerosolbildenden Mittels, er kann aber auch mit dem Träger der aerosolbildenden Substanz gemischt werden. Duftstoffe können auch in die Rauchware eingefügt werden, um den an den Raucher gelieferten Rauch einen Duft zu verleihen.

Wird eine Tabakfüllung verwendet, wird heißer Dampf durch die Tabakschicht getrieben, um die flüchtigen Bestandteile im Tabak zu extrahieren und zu verdampfen, ohne die Notwendigkeit, den Tabak verbrennen zu lassen. Auf diese Weise erhält der Raucher dieser Rauchware ein Aerosol, das die Qualität und den Duft eines echten Tabaks aufweist, ohne die Verbrennungsprodukte, die eine konventionelle Zigarette erzeugt. Als Alternative können sich diese zusätzlichen Duftstoffe zwischen dem aerosolerzeugenden Mittel und dem Mundstück

befinden, z.B. in einem separten Substrat oder in einer Kammer in dem Durchgang zwischen dem Aerosolerzeuger und dem

Mundstück, oder in der wahlweisen Tabakfüllung. Auf Wunsch können diese flüchtigen Stoffe anstelle eines Teiles oder der

ganzen aerosolbildenden Substanz verwendet werden, so daß die Rauchware einen aerosolfreien Duft oder einen anderen Stoff an den Raucher liefert.

Erfindungsgemäße Produkte können auch fürdie Einnahme von Medikamenten verwendet oder förderen Gebrauch modifiziert

werden, z. B. für die Einnahme von flüchtigen pharmakologisch oder physiologisch aktiven Stoffen, wie Ephedrin,

Metaproterenol, Terbutalin usw. Das bei der erfindungsgemäßen Anwendung vorzugsweise verwendete wärmeübertragende Element ist gewöhnlich eine Metallfolie, z. B. Aluminiumfolie, die in ihrer Stärke von weniger als ca. 0,01 mm bis ca. 0,1 mm oder mehr variiert. Die Stärke

und/oder das wärmeübertragende Material können für das Erreichen eines beliebigen erwünschten Wärmeübertragungsgrades geändert werden. Wie in den erläuterten Ausführungcheispielen gezeigt wird, berührt das wärmeübertragende Element vorzugsweise das Brennstoffelement und das aerosolerzeugende Mittel oder überlappt einen Teil dieser Elemente, und kann den

Behälter in dem sich die aerosolbildende Substanz befindet formen. Isolierelemente, die erfindungsgemäß verwendet werden können, enthalten gewöhnlich anorganische oder organische Faser,

z. B. aus Glas, Tonerde, Kieselerde, glasartigen Stoffen, Mineralwolle, Kohlenstoffen, Silizium, Bor, organischen Polymeren,

Zellulosederivaten usw., oder aus Gemischen dieser Stoffe. Es können auch nichtfaserige Isolierstoffe, wie Silikaaerogel, Perlit, Glas usw., die als Matten, Streifen oder andere Formen gestaltet sind, verwendet werden. Bevorzugte Isolierelemente sind

elastisch, um das Gefühl einer üblichen Zigarette zu simulieren. Diese Stoffe wirken vor allem als eine Isolierhülle, die einen bedeutenden Teil der von dem brennenden Brennstoffelement erzeugten Wärme behält und zum aerosolerzeugenden Mittel abführt. Da die Isolierhülle in der Nähe des brennenden Brennstoffelements heiß wird, kann die Wärme in beschränktem

Ausmaß auch durch diese Isolierhülle an den Aerosolerzeuger übertragen werden. Zu den allgemein bevorzugten Isolierstoffen gehören Keramikfasern, z.B. Glasfasern. Zwei speziell bevorzugte Glasfasern sind

bei Manning Paper Company of Troy, New York, USA, unter der Bezeichnung Manniglas 1000 und Manniglas 1200 erhältlich. Das

Isolierglied umhüllt gewöhnlich mindestens einen Teil des Brennstoffelements und anderer gewünschter Teile der Rauchware

bis zum Enddurchmesser von ca. 7 bis 8mm. Somit ist die bevorzugte Dicke der Isolierschicht von ca. 0,5mm bis 2,5mm, und vorzugsweise von 1 mm bis 2 mm. Womöglich werden Glasfaserstoffe, die einen niedrigen Schmelzpunkt, z. B. unter ca. 65O⁰C haben, bevorzugt.

Ist das Isoliermittel faserig, wird vorzugsweise an dem Mundende der Rauchware ein Sperrmittel verwendet. Eines solches Sperrmittel enthält ein Ringglied aus dichtem gegerbtem Zelluloseazetat, welches an das faserige Isoliermittel anstößt und

vorzugsweise am Munde rfa mit ζ. B. Kunststoff abgedichtet ist, um den Luftfluß durch das Ringglied zu verhindern.

In den meisten erfindung'.jemäßen Ausführungsbeispielen wirddie Brennstoff/Aerosolerzeuger-Einheit mit einem Mundstück,

wie die in den Zeichnungen gezeigte folienbedeckte oder Zelluloseazetat/Kunststo'f-Hiilse, verbunden. Ein Mundstück kann auch separat, z. B. als Zigarettenhalter, geformt werden. Dieses Element der Rauchwar« bietet den Durchgang, der die verdampfte aerosolbildende Substanz in den Mund des Rauchers leitet. Wegen seiner Länge, vorzugsweise ca. 50 bis 60 mm oder mehr, hält es auch das heiße Feuer weit von dem Mund und den Fingern des Rauchers ab.

Geeignete Mundstücke sollten in bezug auf die aerosolbildenden Substanzen inert sein, eine wasser- oder f lüssigkeitsdichVe Innenschicht aufweisen, einen minimalen Aerosolverlust durch Kondensation oder Filtration bieten, und imstande sein, die Temperntur an der Berührungsfläche mit anderen Teilen der Rauchware auszuhalten. Bevorzugte Mundstücke enthalten die

folienbedeckte Hülse aus Fig. 1 bis 3 und die Zelluloseazetathülse, die in den Beispielen in Fig.4 bis 9 verwendet wird. Andere geeignete Mundstücke werden dem Fachmann bekannt sein.

Die erfindungsgomäßen Mundstücke können auch ein „Filter"-? undstück enthalten, das gebraucht wird, um die Rauchware einer üblichen Zigarette ähnlich zu machen. Derartige Filter enthalten Zellulosefilter mit kleiner Dichte und hohle oder durchkreuzte Kunststoffilter, z. B. aus Polypropylen. Außerdem kann die ganze Länge der Rauchware oder nur ein Teil der Ware mit Zigarettenpapier umhüllt sein.

Das von den bevorzugten erfindungsgemäßen Rauchwaren erzeugte Aerosol ist chemisch einfach, das es hauptsächlich aus Luft, Kohlendioxiden, dem Aerosol, das beliebige gewünschte Duftstoffe oder andere gewünschte flüchtige Stoffe, trägt, Wasser und Spuren anderer Stoffe besteht. Die gesamte feuchte Partikelsubstanz (FGPS), die von den erfindungsgemäßen bevorzugten Rauchwaren produziert wird, hat keine nach dem Arnes-Test gemessene Mutagenität, d. h. es gibt keine bedeutende Dosis· Wirkungsoeüiehung zwischen der gesamten feuchten Partikels"bstanz der vorliegenden Erfindung und der Zahl der Rückmutanten, die in den oiisen Produkten ausgesetzten Standardorganismen erscheinen. Gemäß den Vorschlaggebern des Arnes-Tests, weist eine bedeutende von der Dosis abhängende Wirkung auf die Anwesenheit von mutagenen Stoffen in dem untersuchten Stoff hin, siehe Arnes et al., Mut. Res., 31:347-364 (1975), Nagas eta al., Mut. Res., 42:335 (1977). Ein weiterer Vorteil der bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele ist die relativ geringe Menge der während des Rauches produzierten Asche im Vergleich zu der Asche einer üblichen Zigarette. Beim Verbrennen der bevorzugten Kohlebrennstoffquelle wird sie hauptsächlich in Kohlenoxide umgewandelt, und verhältnismäßig wenig Asche wird erzeugt, wodurch es nicht erforderlich ist, die Asche während des Gebrauches der Rauchware zu entfernen.

Die erfindungsgemäße Rauchware wird anhand der folgenden Beispiele weiter präzisiert. Sie sollen zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung beitragen, aber nicht als Einschränkung der Erfindung betrachtet werden. Alle in den Beispielen angegebene Prozentsätze beziehen sich auf das Gewicht, solange es nicht anders dargestellt wird. Alle Temperaturen sind in Grad Celsius angegeben und sind unkorrigiert. Die Rauchware hat in allen Fällen einen Durchmesser von ca. 7 bis 8mm, den Durchmesser einer konventionellen Zigarette.

Beispiel 1

Es wird eine Rauchware gemäß dem Ausführungsbeispiel in Fig. 1 hergestellt. Das Brennstoffelement ist ein 25mm langes Stück Blasrohrholzkohle, mit fünf 0,040 Zoll (1,02mm) Längsdurchgängen, die mit einem Bohrer No.60 gebohrt werden. Das Gewicht der Holzkohle beträgt 0,375g. Das Brennstoffelement ist mit konventionell behandeltem Zigarettenpapier umhüllt. Als Substrat werden 500mg Glasperlen (Durchschnittdurchmesser 0,64 Zoll [1,63mm]), auf der Oberfläche mit zwei Tropfen (ca. 50mg) Glyzerin beschichtet, verwendet. Nach Einpackung in die Papierhülse ist dieses Substrat ca. 6,5mm lang. Die folienbedeckte Papierhülse besteht aus einer 0,35 Mil (0,0089mm) Schicht Aluminiumfolie im Innern einer 4,25MiI (Ci, 108mm) Schicht weißes spiralgewickeltes Papier. Die Papierhülse umhüllt das 5mm lange Endteil des Brennstoffelements. Ein kurzes (8mm) Stück Zelluloseazetat mit vier peripheralen Rillen wird zum Halten der Glasperlen an der Feuerquelle verwendet. Ein zusätzliches 8 mm langes Filterstück aus Zelluloseazetat mit vier Rillen ist in das Mundende der Papierhülse eingelegt, um das Produkt einer üblichen Zigarette ähnlich zu machen. Die gesamte Länge der Rauchware beträgt ca. 70mm.

Derartige Muster liefern eine bedeutende Aerosolmenge beim Anzündungszug, kleinere Mengen beim Zug 2 und 3, und günstige Mengen bei den Zügen 4 bis 9. Derartige Muster bringen gewöhnlich ca. 5 bis 7 mg der gesamten feuchten Partikelsubstanz (FGPS) beim Rauchen in einer Maschine unter FTC Rauchumständen eines Zugvolumens von 35ml, bei einer Dauer des Zuges von 2 Sekunden und einer Frequenz der Züge von 60 Sekunden.

Beispiel 2

A. Es werden vier Rauchwaren mit 10mm langen gupreßten Kohlebrennstoffelementen und Glasperlensubstraten produziert. Die Brennstoffelemente werden aus 90% PCB-G und 10% Natriumzelluloseglykolat bei einem Druck von ca. 5000 Pfund (2273 kg) geformt und haben ein in Fig. 2 A gezeigtes kegelig angespitztes Feuerende. In jedem Element wird eine einzelne zentrale Bohrung 0,040 Zoll (1,02 mm) geformt. Drei von den vier Brennstoffquellen sind mit 8 mm breiten Streifen konventionellen Zigarettenpapiers umhüllt. Die Brennstoffelemente sind ca. 2 mm tief in 70mm lange Teile der im Beispiel 1 beschriebenen folienbedeckten Papierhülsen hineingesteckt. Glasperlen, die mit in Tabelle I angegebenen Glyzerinmengen beschichtet sind, werden in das offene Ende d'r folienbedeckten Papierhülse hineingesteckt und an das Brennstoffelement von einem 5mm langen Filter aus Schaumpolypropylen mit einer Anzahl von peripheralen Längsbohrungen gedrückt. In das Mundstück jeder der Rauchwaren wird ein 5mm langes Filterstür.k aus schwachwirkendem Zelluloseazetat hineingelegt. Die Rauchwaren werden in einer Maschine unter FTC Rauchumständen geraucht und die gesamte feuchte Partikelsubstanz (FGPS) wird auf einer Anzahl von Cambridge-Papierfiltern gesammelt. Die Ergebnisse dieser Experimente sind in Tabelle I zusammengestellt.

Tabelle I

Glas	Aerosol	1-3	4-6	FGPS(mg)/Züge	10-12	Gesamt
perlen	erzeuger	8,1	4,5		0	13,5
(Gewicht)	(Gewicht)	10,2	1,9	7-9	0	12,8
A 400,4 mg	40,5 mg	7.6	6,9	0,9	0	14,9
B^#405,6mg	59,4 mg	5,9	2,5	0,7	0,9	13,0
C 404,0 mg	60,6 mg		0,4
D 803,8 mg	81,0 mg		3,7

* Die Brennstoffstange wird In diesem Muster nicht mit Zigarettenpapier umhüllt.

B. Drei von den im Beispiel 2A beschriebenen ähnlichen Rauchwaren wurden mit 20mm langen Brennstoffelementen aus Blasrohrholzkohle des in Beispiel 1 beschriebenen Types hergestellt. Diese Rauchwaren werden in einer Maschine unter FTC Rauchumständen geraucht, und die FGPS wird auf einer Anzahl von Cambridge-Papierfiltern gesammelt. Die Ergebnisse dieser Experimente sind in Tabelle Il zusammengestellt.

	Aerosol erzeuger (Gewicht)	1-3	4-β.	FGPS(mg)/Züge 7-9	10-12	-10- 295 081
Tabelle II Glas perlen (Gewicht)	60,6 mg 63,1 mg 50,0 mg	0,1 0,5 0,3	5,4 0,9 2,9	6,2 2,2 3,0	0,6 3,1 0	Gesamt
E 402,4 mg F· 404.7 mg G S0j,0mg					12,3 7,0 6,*

Beispiel 3

A. Vier Rauchwaren werden, wie in Fig. 2 gezeigt, mit einem 10mm langen gepreßten Kohlebrennstoff element, das ein in Fig. 2 A dargestelltes kegelig angespitztes Anzündende aufweist hergestellt. Das Brennstoffelement wird aus 90% PCB-G Kohle und 10% Natriumzelluloseglykolat untereinem Druck von ca. 5000 Pfund (2273 kg) geformt. Durch die Mittedes Brennstoffelements wird ein 0,040 Zoll (1,02 mm) Loch gebohrt. Das Substrat für den Aerosolerzeuger ist aus PC-25, porösem Kohlenstoff von Union Carbide Corporation, CT, USA, geschnitten und bearbeitet. Das Substrat wird in allen Rauchwaren verwendet ca. 2,5mm lang, mit einem Durchmesser von ca. 8mm und durchschnittlich 27mg eines 1:1 Gemisches von Propylenglykol und Glyzerin gefüllt. Eine folienbedeckte Mundstück-Hülse des gleichen Typs wie im Beispiel 1 umhüllt den 2mm langen Endteil des Bronnstoffelements und das Substrat. Ein Stöpsel von Burley Tabak, ca. 100mg ist an dem Mundende des Substrats eingelegt. Ein kurzes, ca. 5 bis 9mm langes Filterelement aus durchgekreuztem Polypropylen ist in dem Mundende dtr folienbedeckten Hülse placiert. Zwischen dem Tabak und dem Filterstück wird ein 32 mm langer Filter aus Zelluloseazetat mit einem Polypropylenröhrchen In seinem Kern eingelegt. Die gesamte Länge jeder der Rauchwaren beträgt ca. 78mm.

B. Es wei den sechs weitere Rauchwaren, im wesentlichen wie im Beispiel 3A, produziert, die Länge des Substrats wird jedoch auf 5mm erhöht und ein 0,040 Zoll (1,02 mm) Loch durch das Substrat gabohrt. Diese Rauchwaren weisen keine Zelluloseazetat/ Polypropylen-Hülse auf, und es werden zwei Burley Tabak Stöpsel, jeder ca. 100 bis 150mg verwendet. Der erste liegt am Mundende des Substrats, der zweite an dem Filterstück.

C. Es werden vier weitere Rauchwaren, im wesentlichen wie im Beispiel 3A, hergestellt, mit dem Unterschied, daß ein Stöpsel aus ca. 100mg heißluft-getrocknetem Tabak, der ca. 6Gew.-% Diammonium-Monohydrogenphosphats enthält, anstelle des Stöpsels aus Burley Tabak, verwendet wird.

D. Die Rauchwaren aus den Beispielen 3 A bis 3 C werden nach dem Ames-Standardtest geprüft. Siehe Arnes et al., Mut. Res., 31; 347-364 (1975), modifiziert durch Nagas et al., Mut. Res. 42; 335 (1977) und 113; 173-215 (1983). Die Proben 3 A und 3C werden in einer konventionellen Zigaretten-Rauchmaschine, bei 35mg Zugvolumen, 2 Sekunden Zugdauer und 30 Sekunden Zugfrequenz, während zehn Zügen „geraucht". Die Rauchwaren in Beispiel 3B werden ähnlich geraucht, es wird jedoch eine Zugfrequenz von 60 Sekunden gegeben. Für jede Gruppe Her Rauchwaren wird nur ein Filterpapier verwendet und die gesammelte gesamte feuchte Partikelsubstanz (FGPS) für die einzelnen Gruppen ist wie folgt:

	FGPS
Beispiel 3 A	63,4 mg
Beispiel 3 B	50,6 mg
Beispiel 3 C	69,2 mg

Die Filterpapiere für jedes der Beispiele mit der gesammolten FGPS werden während 30 Minuten in Dimethylsulfoxid geschüttelt, um die gesamte feuchte Partikelsubstanz zu lösen. Jedes Beispiel wird dann zu einer Konzentration von 1 mg/ml verdünnt und ,as is" im Ames-Test geraucht. Gemäß dem Verfahren nach Nagas et al., Mut. Res., 42; 335-342 (1977), werden die 1 mg/ml Lösungen der FGPS mit dem S-9 aktivierenden System und den Ames-Standardbakterienzellen gemischt und 20 Minuten bei 37⁰C ausgebrütet. Die bei diesem Arnes-Test verwendeten Bakterien sind Salmonella typhimurium, TA 98, S. Purchase et al., Nature 264; 624-627 (1976). Dann wird dem Gemisch Agar zugegeben, und die Versuchsplatten werden vorbereitet. Die Agarplatutn werden zwei Tage bei 37 ⁰C ausgebrütet, und die resultierenden Kulturen werden berechnet. Für jede Lösung werden vier Platten vorbereitet und untersucht und die Standardabweichungen der Kolonien werden mit einer reinen Dimothylsulfoxid-Prüfungskultur verglichen. Wie in Tabelle III gezeigt, wird keine durch die von den geprüften Rauchwaren erhaltene FGPS verursachte Mutagenität gefunden, was durch Vergleichen der Durchschnittszahl der Rückmutanten pro Platte mit der Durchschnittszahl der Rückmutanten auf cor Vergleichsplatte (Ομρ FGPS/Platte) festgestellt wird. Für mutagene Proben wird ' sich die Durchschnittszahl der Rückmutanten pro Platte mit wachsenden Dosen erhöhen.

Tabelle III

Beispiel 3A	Rückmutanten-Durch	S.A.»
Dosis (Mg FGPS/Platte)	schnittszahl/Platte
	49,3	3,4
Vergl. Platte 0	51,3	9,1
33	50,5	7,0
66	50,8	5,2
99	51,5	5,3
132	53,8	10,1
165	48,3	4,6
198
* Standard-Abweichung

Beispiel 3B Dosis (pgFGPS/Platte.) Vergl. Platte

36

72

108

144

180

216

Standard- ^welchung

Rückmutanten-Durchschnittszahl/Platte

48,3 50,3 49,0 55,3 43,0 42,3 44,3

S.A.«

Vergl. Platte 0	Beispiel 3C	58	10,5
31,5	Dosis (Mg FGPS/Platte)	40	7,8
63		48,3	6,3
94.5	54,0	8,4
126	39	4,7
257,5	42,5	9,3
189	43	9,1

Rückmutanten-Durch	S.A.»
schnittszahl/Platte

5,7 9,9 3,9 4,5 6,4 8,8 7,8

Beispiel 4

Vier Rauchwaren werden, wie in Fig. 2 gezeigt, produziert. Jede der Rauchwaren hat eine 10mm lange gepreßte Kohlebrennstoffquelle nach Beispiel 3A. Dieses Brennstoffelement ist 3mm tief in ein Ende der mit Aluminiumfolie bedeckten Papierhülse des im Beispiel 1 beschriebenen Types hineingesteckt. Ein 5 mm langes Kohlenstoff!Iz-Substrat, das aus Chemiefaserkohlenstoffilz von Fiber Materials Inc. geschnitten wird, stößt an die Brennstoffquelle an. Dieses Substrat ist mit ca. 97mg einer 1:1 Mischung von Glyzerin und Propyienglykoi, ca. 3mg Nikotin und ca. 0,1 mg einer Mischung von Duftstoffen gefüllt. Ein 5 mm langer Teil aus Tabakmischung stößt an das Mundende des Substrats an. In dem Mundende der folienbedeckten Papierhülse ist ein 5mm langes Filterstück aus Zelluloseazetat placiert. Die Rauchwaren wurden unter FTC Umständen in einer Maschine geraucht. Das Aerosol von diesen Rauchwaren wird uuf einem einzigen Cambridge-Filterpapier gesammelt (133,3 mg der FGPS), in Dimethyisuifoxid bis zur Endkonzentration von 1 mg FGPS pro ml gelöst und auf Arnes-Aktivität wie in Beispiel 3 D geprüft. Folgende Bakterienstämme werden dabei verwendet. Salmonella typhimurium TA 1535,1537,1538,98 und 100. Wie in Tabelle IV gezeigt, verursacht die von den geprüften Rauchwaren gesammelte FGPS keine Mutagenität.

Tabelle IV

Dosis*

Vergl. 0 25 50 75

100 125 150

TA 1535

Rückmutanten-Durchschnittszahl

Dosis*

15 13 22 16 20 19 19

Vergl. 0

TA 1537

Rückmutanten-Durchschnittszahl

Vergl. 0	Dosis*	16	Vergl. 0	Dosis*	14
25		13	25		13
50	14	50	14
75	17	75	11
100	14	100	13
125	13	125	13
150	12	150	14
	TA 1538		TA 98
Rückmutanten-Durch	Rückmutanten-Durch
schnittszahl	schnittszahl

61 62 47 42 44 39 40

• Mg FGPS/Platte

	TA 100
Dosis»	Rückmutanten-Durch
	schnittszahl
Vergl. 0	110
25	109
50	105
75	99
100	107
125	108
150	109
• μο FGPS/Platte

Beispiel 5

Eine Rauchware wird entsprechend Fig.2 mit einem 10mm langen gepreßten Kohlenbrennstoffstöpsel nach Fig.2 A, aber ohne Tabak hergestellt. Das Brennstoffelement wird aus einer Mischung von 90% PCB-G Aktivkohle und 10% Dimethylsulfoxid als Bindemittel bei 5000 Pfund (2273) Druck vorbereitet und mit einem 0,040 Zoll (1,02 mm) Längsdurchgang versohen. Als Substrat wird ein 10mm langer Stöpsel aus porösem Kohlenstoff PC-25 von Union Carbide angewendet. Der Stöpsel ist mit einer 0,029 Zoll (0,74mm) Bohrung versehen und mit 40mg einer 1:1 Mischung von Propylenglykol und Glyzerin gefüllt. Die folienbedeckte Papierhülse, ähnlich wie in Beispiel 1, umhüllt einen 2 mm langen Endteil des Brennstoffelementes und bildet das Mundstück. Die Rauchware hat kein Filtermundstück, ist jedoch mit konventionellem Zigarettenpapier umhüllt. Die gesamte Länge der Rauchware beträgt 80mm.

Die durchschnittlichen Höchsttemperaturen für diese Rauchware, sowohl für „Zug" als auch für .Glimmen" sind in Fig. 10 gezeigt. Wie gezeigt, sinkt die Temperatur stetig zwischen dem hinteren Ende des Brennstoffelements und dem Mundende, was den Raucher vor unangenehmen Empfindungen beim Rauchen des erfindungsgemäßen Produkts bewahrt.

Beispiel β

Eine Rauchware wird gemäß dem Ausführungsbeispiel in Fig.3 produziert. Das Brennstoffelement ist ein 19mm langes Stück von Blasrohrholzkohle ohne Längsdurchgänge. Eine 28mm lange Aluminiumstange mit Ve Zoll (3,2 mm) Durchmesser ist 15mm tief in dem Brennstoffelement eingebettet. Vier 9 mm x 0,025 Zoll (0,64 mm) peripher Rillen werden jeweils um 90° in dem Teil der Aluminiumstange, der sich im Inneren des Substrats befindet, ausgeschnitten. Als Substrat wird 8mm lange Union Carbide PC-25 Kohle verwendet. Die Rillen in der Aluminiumstange reichen ca. 0,5mm über das Ende des Substrats in Richtung des Brennstoffs hinaus. Das Substrat ist mit 150mg Glyzerin gefüllt. Die folienbedeckte Papierhülse, die der Hülse in Beispiel 1 gleicht, umhüllt einen Teil am Ende des Brennstoffelements. Zwischen dem nichtbrennenden Ende des Brennstoffelements und dem Substrat wird eine Spalte gelassen. Im Bereich dieser Spalte wird in der folienbedeckten Papierhülse eine Anzahl Löcher für einen Luftdurchfluß ausgeschnitten. Eine ähnliche Rauchware wird mit einem Brennstoffstöpsel aus gepreßtem Kohlenstoff hergestellt.

Beispiel 7

Eine Rauchware wird, wie in Fig. 4 gezeigt, mit einer Brennstoffquelle aus karbonisierten Baumwollfasern, produziert. Vier Baumwollstränge werden eng zusammen mit einer Baumwolleschnur geflochten, um eine Leine von ca. 0,4 Zoll (10,2 mm) im Durchmesser zu formen. Dieser Stoff wird dann in einem Stickstoffatmosphären-Ofen bis 950°C erwärmt. Es dauert 1,5 Stunden bis diese Temperatur erreicht wird, und sie wird dann eine halbe Stunde gehalten. Ein 16 mm langes Stück wird dann aus diesem pyrolysierten Stoff als das Brennstoffelement ausgeschnitten und ein Längsloch von 2 mm Durchmesser mit einer Senknadel in dieses Element gebohrt. Das Brennstoffelement wird 2 mm tief in eine 20 mm lange folienbedeckte Papierhülse des Types nach Beispiel 1 eingeführt. Die folienbedeckte Papierhülse wird mit 100mg PC-25 von Union Carbide in körniger Form gefüllt, das 60mg des 1:1 Propylenglykol-Glyzerin-Gemisches enthält. Ein 5mm langer Tabakstöpsel, ca. 60mg, wird unmittelbar hinter dem körnigen Substrat in die folienbedeckte Papierhülse eingelegt. Eine 48mm lange Hülse aus Zelluloseazetat mit einem Polypropylenröhrchen von 4,5 mm Innendurchmesser wird 3mm tief in die folienbedeckte Papierhülse eingesteckt. Eine zweite, 50mm lange folienbedeckte Papierhülse wird auf die Zelluloseazetathülse biszum Anstoßen an die 20 mm lange folienbedeckte Papierhülse aufgezogen. In das Ende dieser zweiten folienbedeckten Papierhülse wird ein 5 mm langer Filterstöpsel aus Zelluloseazetat eingesteckt. Die gesamte Länge der Rauchware beträgt 84mm. Nach Anzünden hat diese Rauchware während der ersten sechs Züge eine bedeutende Menge Aerosol mit Tabakduft erzeugt.

Beispiel 8

Eine Rauchware wird gemäß Fig.5 mit einem 15mm langen faserigen Brennstoffelement, das wesentlich dem in Beispiel 7 gleicht, erzeugt. Die Makrokapsel wird von einem 15mm langen Stück4Mil (0,10mm) starker Aluminiumfolie erstellt, das in eine 12mm lange Kapsel gefaltet ist. Die Makrokapsel ist lose mit 100mg körnigen PC-60 Kohlenstoffs von Union Carbide und 50mg Tabakmischung gefüllt. Der körnige Kohlenstoff ist mit 60mg einer 1:1 Mischung von Propylenglykol und Glyzerin imprägniert. Die Makrokapsel, das Brennstoffelement und das Mundstück sind durch ein 85mm langes Stück üblichen Zigarettenpapiers zusammengefügt.

Beispiel 9

Eine Rauchware wird nach dem Ausführungsbeispiel in Fig. 6 produziert, mit einem 7 mm Brennstoffelement aus gepreßtem Kohlenstoff mit 90% PXC Kohle und 10% Dimethylsulfoxid. Der Durchmesser des Längsdurchgangs beträgt 0,040 Zoll (1,02 mm). Dieser Brennstoffstöpsel ist in eine 17mm lange aluminiumfoliebedeckte Hülse so hineingesteckt, daß 3mm des

-13- 285 081

Brennstoffelements im Innern der Hülse liegen. Eine Scheibe aus 3,5MiI (0,089mm) starker Aluminiumfolie von einem Durchmesser 8mm und mit einem Loch von 0,049ZoII (1,24mm) Durchmesser in ihrer Mitte, wird In das andere Ende der Hülse hineingesteckt und an das Ende der Brennstoffquelle geschoben.

Union Carbide PG-60 Kohlenstoff wird gekörnt und zur Teilchengröße nach Siebnummer -6 bis +10 gesiebt. 80mg dieses Materials werden als Substrat verwendet und 80mg einer 1:1 Mischung von Glyzerin und Propylenglykol beschichtet. Die imprägnierten Körner werden In die Foliehülse eingeführt und an die Folienscheibe am Ende der Brennstoffquelle verschoben. Hinter den Substretkörner wird lose 50mg Tabakmischung eingelegt. An dem Mundende der Tabakfüllung wird eine zweite Folienscheibe mit einem Loch von 0,049 Zoll (1,24mm) Durchmesser in die Folienhülse eingefügt. Eine lange hohle Stange aus Zelluloseazetat mit einem Polypropylenröhrchen, wie in Beispiel 7, wird 3 mm tief in die folienbedeckte Papierhülse eingeführt. Eine zweite folienbedeckte Papierhülse wird auf die Zelluloseazetat-Stange bis zum Ende der 17 mm langen folienbedeckten Papierhülse aufgezogen.

Diese Rauchware liefert 11,0mg Aerosol während der ersten drei Züge beim .Rauchen" in FTC-Umständen. Die gesamte Aerosollieferung in neun Zügen beträgt 24,9 mg.

Beispiel 10

Es wird eine Rauchware mit der Gestaltung des Brennstoffelements und Substrats nach Fig. 7 produziert, mit einem 15 mm längen gepreßten Rundbrennstoffelement mit einem Innendurchmesser von 4 mm und einem Außendurchmesser von 8 mm. Der Brennstoff besteht aus 90% PCB-G Aktivkohle und 10% Dimethylsulfoxid. Als Substrat wird ein 10mm langes Stück aus PC-25 Kohle von Union Carbide mit einem Außendurchmesser von ca. 4 mm verwendet. Das mit 55 mg einer 1:1 Glyzerin/ Propylenglykol-Mischung geladene Substrat wird in das Ende des Brennstoffelements in Richtung des Mundstücks der Rauchware eingelegt. Diese Brennstoff/Substrat-Kombination wird 7 mm tief in eine 70mm lange folienbedeckte Papierhülse mit einem kurzen Zelluloseazetatfilter am Mundende eingeschoben. Die Länge der Rauchware beträgt ca. 77mm. Die Rauchware liefert bedeutende Mangen Aerosol während der ersten drei Züge und während des Verbrennens des Brennstoffelements.

Beispiel 11

Eine modifizierte Version der Rauchware nach Fig.9 wird wie folgt hergestellt: ein 9,5mm langes Kohlebrennstoffelement von 4,5mm Durchmesser und mit einem Längsdurchgang von 1 mm Durchmesser wird aus einer Mischung von 10% Dimethylsulfoxid, 5% Kaliumkarbonat und 85% mit Wasser gemischten karbonisierten Papiers extrudiort. Die Mischung hat eine teigähnliche Konsistenz und wird in einen Extruder geladen. Der extrudierte Stoff wird bei 80⁰C über Nacht getrocknet und dann zu entsprechender Läng·} geschnitten. Die Makrokapsel wird aus einem 22 mm langen Stück 0,0089mm starker Aluminiumfolie als ein Zylinder von 4,5mm Innendurchmesser geformt. Die Makrokapsel wird gefüllt mit: (a) 70mg Vermiculit mit 50mg einer 1:1 Mischung aus Propylenglykol und Glyzerin, (b) 30mg Burley Tabak, zu dem 6% Glyzerin und 6% Propylenglykol zugegeben wurde. Die Brennstoffquelle und die Makrokapsel wurden durch Hineinstecken des Brennstoffelements ca. 2 mm tief in das Ende der Makrokapsel zusammengefügt. In das zweite Ende der Makrokapsel wird ein 35mm langes Polypropylenröhrchen von 4,5mm Innendurchmesser eingeführt. Das Brennstoffelement, die Makrokapsel und Polypropylenröhrchen werden dadurch zusammengefügt und bilden ein 65mm langes Segment mit einen Durchmesser von 4,5mm. Dieses Segment wird mit einer Anzahl von Schichten des Manniglas 1000 von Manning Paper Company umhüllt, bis ein Umfang von 24,7 mm erreicht wird. Diese Einheit wird dann mit einem 5mm längen Zelluloseazetatfilterzusammengefügt und mit Zigarettenpapier umhüllt. Beim Rauchen unter RC Umständen liefert die Rauchware 8mg FGPS in den ersten drei Zügen, 7mg FGPS in den Zügen 4 bis 6 und 5 mg FGPS in den Zügen 7 bis 9. Die gesamte Aerosollieferung während der neun Züge beträgt 20 mg. Bei Ableben der Rauchware horizontal auf einem Stück Seidenpapier wird das Papier weder gezündet noch verbrennt es.

Claims

1. Einrichtung zum Erzeugen von tabakähnlichen Aerosolen, gekennzeichnet durch

a) ein Brennstoffelement (10),

b) ein physikalisch getrennt angeordnetes aerosolerzeugendes Mittel (12) mit einem aerosolbildenden Stoff; und

c) ein Isolierglied, das zumindest einen Teil des Brennstoffelementes umgibt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das aerosolerzeugende Mittel (12) und das Brennstoffelement (10) in einer leitenden Wärmeaustauschbeziehung stehen.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, daß das Brennstoffelement (10) eine Länge von weniger als 30 Millimetern besitzt.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Isolierglied elastisch ist und eine Dicke von mindestens 0,5 Millimetern aufweist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch, daß das Isolierglied einen faserigen Stoff enthält.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet dadurch, daß das Isolierglied einen Teil des aerosolerzeugenden Mittels (12) umgibt.

7. Einrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, daß das Brennstoffelement (10) eine Länge von weniger als 15 Millimetern aufweist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet dadurch, daß das Brennstoffelement (10) über seine gesamte Länge eine Anzahl von Längsbohrungen (16) aufweist.

9. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen dem Brennstoffelement (10) und dem aerosolerzeugenden Mittel (12) ein wärmeleitendes Element angeordnet ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet dadurch, daß das wärmeleitende Element aus Metall besteht.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet dadurch, daß r' 3 wärmeleitende Ebment aus einer Metallfolie besteht, die sowohl einen Teil des Brennstoffelementes (10) als auch einen Teil des aerosolerzeugenden Mittels (12) umgibt.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet dadurch, daß das wärmeleitende Element ein Substrat umschließt, das den aerosolerzeugenden Stoff enthält.

13. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das aerosolerzeugende Mittel (12) ein poröses, nicht korpuskulares Substrat enthält, das einen Längsdurchgang aufweist.

14. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß dieses mindestens ca. 0,6mg feuchter gesamter Partikelsubstanz in den ersten drei Zügen unter FTC Rauchbedingungon liefert.

15. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das aerosolerzeugende Mittel (12) ein Substrat enthält, das mit von ca. 35 mg bis 85 mg aerosolbildender Substanz gefüllt ist.

16. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen dem Mundende des Brennstoffelementes (10) und dem Mundende der Einrichtung eine Tabakfüllung (28) angeordnet ist.

17. Einrichtung nach Anspruch 1, gekonnzeichnet dadurch, daß das Brennstoffelement (10) ein kohlenstoff haltiges Material enthält.

18. Einrichtung nach Anspruch 17, gekennzeichnet dadurch, daß das Brennstoffelement (10) eine Länge aufweist, die weniger als 15 Millimeter beträgt.

19. Einrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet dadurch, daß das wärmeleitende Element in einem Abstand vom Zündende des Brennstoffelementes (10) angeordnet ist.