PL171236B1 - element paliwowy artykulów do palenia i urzadzeniedo ciaglego wytwarzania elementów paliwowych artykulów do palenia PL PL PL PL PL PL PL - Google Patents

Abstract

1 Sposób ciaglego wytwarzania elementów paliwowych artykulów do palenia, polegajacy na wytlaczaniu palnej mieszanki z weglistej pasty majacej zawartosc wilgoci utrzymywana pomie- dzy okolo 20% a 45% wagowo, a korzystnie pomiedzy okolo 34% a 40% wagowo, dla otrzymania wytloczki majacej wstepnie wybra- ny ksztalt, otaczaniu tej wytloczki warstwa ustalajaca ze scisliwego materialu sprezystego, stanowiacego wlókna szklane zawierajace pektyne, dla utworzenia czlonu zespolonego, ewentualnym owija- niu tego czlonu zespolonego zewnetrzna papieropodobna owijka dla wyznaczenia zewnetrznej srednicy tego czlonu zespolonego, 1 wre- szcie a przecinaniu tego czlonu zespolonego na odcinki o wstepnie okreslonej dlugosci dla uzyskania elementów paliwowych, zn a- m ienny tym , ze palna mieszanke wytlacza sie w sposób ciagly do sprezystej warstwy ustalajacej, przy czym ewentualnie stosuje sie podtrzymywanie wytlaczanej w sposób ciagly wytloczki na torze pomiedzy wytlaczarka a zespolem otaczajacym, zwlaszcza za po- moca strumienia powietrza, przy czym dostosowuje sie predkosc otaczania wytloczki warstwa ustalajaca w zespole otaczajacym odpowiednio do predkosci jej podawania, po czym warstwe ustala- jaca wzglednie wytloczke zwilza sie przez natryskiwanie woda, dla wzajemnego zespojenia warstwy ustalajacej 1 wytloczki, nastepnie suszy sie i ewentualnie owija papieropodobna owijka. FIG. 3 FIG. 5 PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem niniejszego wynalazku jest sposób ciągłego wytwarzania elementów paliwowych artykułów do palenia, element paliwowy artykułów do palenia i urządzenie do ciągłego wytwarzania elementów paliwowych artykułów do palenia.

Papierosy, cygara i fajki są popularnymi formami artykułów tytoniowych do palenia. Przykładami ulepszonych artykułów tytoniowych są papierosy i fajki opisane w amerykańskich opisach patentowych nr 4 793 365,4 771 795,4 756 318,4 714 082 i 4 708 151, które zawierają element paliwowy, fizycznie oddzielny zespół wytwarzający aerozol i oddzielny ustnik.

W europejskich publikacjach opisów zgłoszeń patentowych 0174645 i 02122334 opisano wiele alternatywnych postaci artykułów tytoniowych, które zwykle zawierają element wytwarzający aerozol stanowiący element paliwowy dla wytwarzania ciepła przenoszonego do materiału tworzącego aerozol, który może zawierać materiał smakowo zapachowy, ponadto tuleję lub koszulkę otaczającą ten element paliwowy. Zaleca się by tuleja obejmowała materiał izolacyjny wokół elementu paliwowego i materiał zawierający tytoń dookoła materiału tworzącego aerozol lub alternatywnie, materiał izolacyjny wokół całego elementu wytwarzającego aerozol i ewentualnie ustnik, który może zawierać filtr. Zasadniczo element wytwarzający aerozol stanowi kapsułkę zawierającą materiał tworzący aerozol z elementem paliwowym na jednym końcu.

W amerykańskim opisie patentowym nr 5 129 133 opisano sposób wytwarzania elementu paliwowego papierosa, w którym materiał węglowy jest wytłaczany wokół materiału otulinowego wytwarzającego aerozol, tak że materiał węglowy i materiał wytwarzający aerozol współrozciągają się wzdłużnie z warstwą barierową pomiędzy nimi. Alternatywnie materiał wytwarzający aerozol może otaczać materiał węglowy z warstwą barierową między nimi.

Dotychczas przy wytwarzaniu papierosów i innych artykułów tytoniowych, które wykorzystywały węglowe elementy paliwowe z oddzielnym zespołem wytwarzającym aerozol, było zasadniczo konieczne najpierw oddzielne ukształtowanie węglowego elementu paliwowego, a następnie umieszczenie ukształtowanego elementu paliwowego w papierosie w prawidłowym ustawieniu. Element paliwowy zwykle kształtowany jest przez użycie pasty wodnej węgla lub materiału węglowego, które są wytłaczane przez tłocznik mający pożądany kształt przekroju poprzecznego, a następnie przez zestalanie wytłoczonej pasty do samopodtrzymujących węglowych tłoków i cięcie zestalonego wyrobu wytłaczanego na elementy paliwowe mające pożądaną długość.

Umieszczenie takich elementów paliwowych w papierosie lub innym artykule tytoniowym było dotychczas złożonym procesem, który wymagał właściwego ukierunkowania elementu paliwowego, następnie dostarczania ukierunkowanego elementu paliwowego do urządzenia, które łączy element paliwowy z fizycznie oddzielnym zespołem wytwarzającym aerozol, zwykle przez umieszczenie elementu paliwowego w otwartym końcu wydrążonej metalicznej rurki, która zawierała materiał wytwarzający aerozol. Połączony układ elementu paliwowego i aerozolu zwykle musiał być potem ponownie ukierunkowany, przeniesiony do urządzenia mocującego i mocowany w pozostałej części papierosa jak przedstawiono np. w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4 893 637, który opisuje urządzenie i sposób wytwarzania części składowych artykułu tytoniowego. Opisano tam sposób wytwarzania części tulejowej lub koszulkowej papierosa, mającej usuwalny człon bazowy, korzystnie w postaci wydrążonej rurki i którajest otaczana przez ściśliwy i sprężynujący materiał przy użyciu nowoczesnego urządzenia kształtującego w trybie ciągłym dla produkcji z dużą prędkością. Opisany sposób wytwarzania artykułu tytoniowego obejmował mocowanie elementu paliwowego do materiału zawierającego aerozol w tulei lub koszulce podczas usuwania członu bazowego.

Z polskiego opisu patentowego nr 153 229 jest znany sposób ciągłego wytwarzania elementów paliwowych artykułów do palenia, polegający na wytłaczaniu palnej mieszanki z węglistej pasty mającej zawartość wilgoci utrzymywaną pomiędzy około 20% a 45% wagowo, a korzystnie pomiędzy około 34% a 40% wagowo, dla otrzymania wytłoczki mającej wstępnie wybrany kształt, otaczaniu tej wytłoczki warstwą ustalającą ze ściśliwego materiału sprężystego, stanowiącego włókna szklane zawierające pektynę, dla utworzenia członu zespolonego, ewentualnym owijaniu tego członu zespolonego zewnętrzna papieropodobną owijką dla wyznaczenia zewnętrznej średnicy tego członu zespolonego i wreszcie na przecinaniu tego członu zespolonego na odcinki o wstępnie określonej długości dla uzyskania elementów paliwowych.

Z polskich opisów patentowych n-ry 159 798 i 157 649 jest znany element paliwowy artykułów do palenia, zawierający wytłoczkę z węglistej mieszanki, której zewnętrzna powierzchnia jest otoczona warstwą ustalającą ściśliwego materiału sprężystego, stanowiącego włókna szklane zawierające pektynę, dla utworzenia członu zespolonego, korzystnie owiniętego zewnętrzną papieropodobną owijką dla wyznaczenia jego ostatecznej średnicy zewnętrznej.

Znane są również urządzenia do ciągłego wytwarzania elementów paliwowych artykułów do palenia, zawierające wytłoczarkę do wytłaczania węglistej mieszanki, za którą znajduje się zespół otaczający do otaczania tej wytłoczonej węglistej mieszanki warstwą ustalającą ze ściśliwego materiału sprężystego dla utworzenia członu zespolonego, ewentualny zespół owijający do owijania tego członu zespolonego papieropodobną owijką dla wyznaczenia jego ostatecznej średnicy zewnętrznej, oraz zespół przecinający do przecinania tego członu zespolonego na odcinki o wstępnie określonej długości dla otrzymania elementów paliwowych.

Jednakże we wszystkich znanych sposobach wytwarzania elementu paliwowego występuje jedynie metoda wytwarzania ręcznego, która wymaga stosowania etapu wkładania węglistego elementu paliwowego do aluminiowej kapsuły i następnie wkładania komponentu paliwowego z kapsułą do rurowej sekcji, mającej część izolacyjną i część tytoniową. Wymaga to, aby węglisty element paliwowy po wytłoczeniu był cięty na krótkie odcinki i wkładany do kapsuły przed otoczeniem jej materiałem izolacyjnym. Jest to bardzo żmudny proces wytwarzania. Ponadto taki element paliwowy nie przylega do materiału izolacyjnego.

Dotychczas z wielu powodów uważano za niepraktyczne bezpośrednie wytłaczanie elementu paliwowego. Jedną z przyczyn było to, że wytłaczana mieszanka paliwowa ma bardzo małą spójność strukturalną, a zatem było mało prawdopodobne by wytrzymała warunki konieczne w procesie wytwarzania. Inny problem wynikał z natury wytłaczania. Wytłaczarki mają rozmaite prędkości produkcyjne, w zależności od zmian składu mieszanki, reologii materiału przechodzącego przez tłocznik i innych czynników. Jednakże maszyny do łączenia w całość części składowych artykułów tytoniowych wymagają dla ciągłej produkcji stałego zasilania materiałem. Inne problemy dotyczyły strukturalnej spójności gotowego elementu paliwowego, bowiem wytłaczanie zwykłego materiału paliwowego do warstwy owijającej było uznawane za przyczynę problemu wypadania elementu paliwowego z warstwy otaczającej przed albo po zapaleniu papierosa.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu elementu paliwowego i urządzenia, przydatnych do bezpośredniego wytłaczania mieszanki palnej do warstwy ustalającej artykułu do palenia, z wyeliminowaniem problemu wypadania elementu paliwowego.

Celem wynalazku jest również opracowanie sposobu wytwarzania elementów paliwowych artykułów do palenia, który umożliwiłby wyeliminowanie, dotychczas koniecznych, żmudnych aspektów prowadzenia znanych sposobów wytwarzania wyrobów do palenia.

Sposób ciągłego wytwarzania elementów paliwowych artykułów do palenia, polegający na wytłaczaniu palnej mieszanki z węglistej pasty mającej zawartość wilgoci utrzymywana pomiędzy około 20% a 45% wagowo, a korzystnie pomiędzy około 34% a 40% wagowo, dla otrzymania wytłoczki mającej wstępnie wybrany kształt, otaczaniu tej wytłoczki warstwą ustalającą ze ściśliwego materiału sprężystego, stanowiącego włókna szklane zawierające pe171 236 ktynę, dla utworzenia członu zespolonego, ewentualnym owijaniu tego członu zespolonego zewnętrzną papieropodobną owijkądla wyznaczenia zewnętrznej średnicy tego członu zespolonego, i wreszcie na przecinaniu tego członu zespolonego na odcinki o wstępnie określonej długości dla uzyskania elementów paliwowych według wynalazku charakteryzuje się tym, ze palną mieszankę wytłacza się w sposób ciągły do sprężystej warstwy ustalającej, przy czym ewentualnie stosuje się podtrzymywanie wytłaczanej w sposób ciągły wytłoczki na torze pomiędzy wytłaczarką a zespołem otaczającym zwłaszcza za pomocą strumienia powietrza, przy czym dostosowuje się prędkość otaczania wytłoczki warstwą ustalającą w zespole otaczającym odpowiednio do prędkości jej podawania, po czym warstwę ustalającą względnie wytłoczkę zwilża się przez natryskiwanie wodą, dla wzajemnego zespolenia warstwy ustalającej i wytłoczki, następnie suszy się i ewentualnie owija papieropodobną owijką.

Element paliwowy artykułów do palenia, zawierający wytłoczkę z węglistej mieszanki, której zewnętrzna powierzchnia jest otoczona warstwą ustalającą ze ściśliwego materiału sprężystego, stanowiącego włókna szklane zawierające pektynę, dla utworzenia członu zespolonego, korzystnie owiniętego zewnętrzną papieropodobną owijką dla wyznaczenia jego ostatecznej średnicy zewnętrznej, według wynalazku charakteryzuje się tym, że zewnętrzna powierzchnia wytłoczki jest związana z warstwą ustalającą ze ściśliwego materiału sprężystego. Warstwa ustalająca stanowi marszczoną taśmą z papieru, korzystnie papieru przetworzonego. Taśma ta korzystnie zawiera tytoń lub produkt tytoniowy i jest gofrowana. Korzystnie warstwa ustalająca zawiera materiał izolacyjny. Urządzenie do ciągłego wytwarzania elementów paliwowych artykułów do palenia, zawierające wytłaczarkę do wytłaczania węglistej mieszanki, za którą znajduje się zespół otaczający do otaczania tej wytłoczonej węglistej mieszanki warstwą ustalającą ześciśliwego materiału sprężystego dla utworzenia członu zespolonego, ewentualny zespół owijający do owijania tego członu zespolonego papieropodobną owijką dla wyznaczenia jego ostatecznej średnicy zewnętrznej, oraz zespół przecinający do przecinania tego członu zespolonego na odcinki o wstępnie określonej długości dla otrzymania elementów paliwowych, według wynalazku charakteryzuje się tym, że wytłaczarka zawiera zespół do pomiaru prędkości liniowej podawania wytłoczki, ewentualny zespół przenoszący do podtrzymywania wytłoczki na torze z wytłaczarki do zespołu otaczającego i zespół kompensacyjny przyłączony pomiędzy wytłaczarką a zespołem otaczającym dla kompensowania prędkości otaczania wytłoczki w stosunku do prędkości jej podawania z wytłaczarki. Zespół kompensacyjny korzystnie zawiera miernik do pomiaru prędkości otaczania wytłoczki warstwą ustalającą w odpowiedź na zmierzoną prędkość liniową podawania wytłoczki.

W zalecanych rozwiązaniach wytłaczany element paliwowy zawiera materiał węglowy stanowiący pastę węglową, spoiwo, wodę z ewentualnym dodatkiem innych materiałów smakowo-zapachowych, który jest następnie suszony dla kształtowania elementu paliwowego.

W innych zalecanych rozwiązaniach, element paliwowy może zawierać także tytoń lub inny składnik smakowo-zapachowy. Na przykład element paliwowy może zawierać aż do 20% wagowych tytoniu, a korzystnie od 5% do 15% wagowych, by końcowemu artykułowi do palenia nadać smak i zapach tytoniu.

Zaleca się, by ściśliwa, sprężynująca warstwa ustalająca zawiera włóknisty materiału, w postaci taśmy mającej szerokość wystarczającą do owinięcia dookoła wytłaczanej mieszanki i mającej grubość wystarczającą aby zapewnić pożądaną średnicę zewnętrzną gotowego wyrobu.

W niektórych zalecanych wykonaniach, stosuje się wiele sprężynujących warstw ustalających. Szczególnie zalecanymi wykonaniami są takie, w których element paliwowy jest otaczany warstwą izolatora takiego jak włókna szklane, który z kolei jest otaczany warstwą bibułki tytoniowej, która z kolei jest otaczana inną warstwą włókien szklanych, po czym otrzymany pręcik jest owijany zewnętrzną bibułopodobną otuliną, aby ukształtować człon zespolony mający określoną średnicę zewnętrzną.

Jednym z zalecanych aspektów niniejszego wynalazku jest sterowanie zawartością wilgotności wytłaczanej mieszaniny węglowej. Stwierdzono, że zawartość wilgotności mieszanki węglowej powinna być utrzymywana między 20% a 45% wagowych a korzystnie między 34% a 40% wagowych w zależności od warunków wytłaczania i składu mieszanki aby otrzymać pastę, która ma własności reologiczne umożliwiające wytłaczanie ale jednocześnie pozwalające na manipulowanie materiałem wytłaczanym, aby otrzymać spójny element paliwowy.

Poziom tych zakresów zawartości wody dla optymalnej zdolności wytłaczania zależy od temperatury wyjściowej wytłoczarki i tłocznika użytych dla kształtowania wytłaczanego materiału. Naprzykład wytłaczarki typu tłokowego pracują optymalnie przy niższych temperaturach, zatem wytłaczana mieszanka może mieć niższą zawartość wilgoci. Wytłaczarki typu· ślimakowego pracują optymalnie przy wyższej temperaturze np. 50-80°C, a wówczas większość wody odparowuje z mieszanki paliwowej, gdy wytłaczany materiał opuszcza tłocznik, przez co ten wytłaczany materiał oziębia się jednakże wynikowy materiał wytłaczany może mieć za niską zawartość wody, aby umożliwić efektywną dalszą obróbkę. Dlatego w takich okolicznościach należy używać wyższej początkowej zawartości wody.

Inny zalecany aspekt niniejszego wynalazku dotyczy wykorzystania prędkości wytłaczania z wytłaczarki do sterowania prędkością zespołu otaczającego, który otacza warstwę ustalającą wokół wytłaczanego elementu paliwowego. Zaleca się, aby to wykonać przez pomiar prędkości wytłaczanego materiału po jego wyjściu z wytłaczarki i wykorzystaniu tej prędkości dla sterowania prędkością zespołu otaczającego. Umożliwia to kompensację zmian prędkości podawania wytłaczanych materiałów.

Innym sposobem kompensacji zmian prędkości podawania materiału z wytłaczarki jest włączenie pętli opóźniającej w linię podawania między wytłaczarką a zespołem otaczającym Pętla opóźniająca powinna mieć wystarczające rozmiary i geometrię by skompensować zmiany podawania materiału wytłaczanego i powinna eliminować ostre wygięcia linii wytłaczania materiału, aby uniknąć pękania lub przerwania materiału wytłaczanego. Zaleca się stosowanie sterowania w zespole otaczającym jak i w pętli opóźniającej, aby ustabilizować prędkość podawania materiału wytłaczanego do zespołu otaczającego.

Innym aspektem istotnym dla wynalazku jest użycie strumienia powietrza kierowanego poprzez dysze dla podtrzymywania materiału wytłaczanego podczas drogi pomiędzy wytłaczarką a zespołem otaczającym. Strumień powietrza spowoduje, że materiał wytłaczany między wytłaczarką a zespołem otaczającym jest przynajmniej częściowo podtrzymywany przez powietrze a nie poprzez kontakt mechaniczny. Takie podtrzymanie za pomocą powietrza umożliwia eliminowanie wytwarzania niejednorodnych mechanicznie, uszkodzonych elementów paliwowych. Strumień powietrza powoduje również pewne oziębienie i suszenie materiału wytłaczanego podczas przenoszenia go do zespołu otaczającego.

Bardzo ważnym aspektem sprowadzenia sposobu według niniejszego wynalazku jest zespojenie elementu paliwowego z materiałem otaczającym. W przypadku włókien szklanych jako materiał warstwy ustalającej, wiązanie między otaczającą warstwą włókien szklanych i węglowym elementem paliwowym jest realizowane przez aktywowanie wiążącego czynnika pektynowego. Zaleca się by materiał włókna szklanego był nawilżony małą ilością wody przed użyciem do otaczania materiału wytłaczanego, tak by pektyna miała możliwość nawilżenia i uaktywnienia przez dodanie wilgoci. Ilość wody dodawanej w tej procedurze jest mała, najlepiej jedynie wystarczająca dla aktywowania pektyny dla utrzymania spójności elementu paliwowego. Zwykle ilość dodanej wody jest rzędu do 1-2% ciężaru finalnego elementu paliwowego. Woda może być podawana przez małą wylotową rurkę. Najkorzystniej rurka taka powinna mieć otwór o średnicy 18-20 mikronów. Zalecane jest także zastosowanie wałka powlekającego tak, by woda była natryskiwana na przynajmniej część powierzchni włókien szklanych, która będzie kontaktować się z zewnętrzną powierzchnią elementu paliwowego.

Zaleca się by włókna szklane lub inny materiał otaczający był dostarczany w sposób ujawniony w amerykańskim opisie patentowym nr 4 893 637, który opisuje lejowy lub dzwonowy zespół kształtujący, mający łukowe powierzchnie prowadzące brzegi taśmy wokół elementu paliwowego. Gdy używa się więcej niż jednej warstwy taśmowej, wówczas dla kształtowania każdej warstwy wokół elementu paliwowego można użyć wiele zespołów kształtujących, ewentualnie materiały taśmowe mogą być ukształtowane jednocześnie za pomocą pojedynczego zespołu kształtującego. Na przykład dla wytworzenia elementu paliwowego mającego dwie warstwy włókien szklanych ze znajdującą się pomiędzy nimi warstwą wykonaną z bibuły papierosowej, warstwa bibuły papierosowej może być dostarczona do tego samego zespołu kształtującego jednocześnie z jedną lub obydwoma warstwami włókna szklanego. W tym przypadku, zespół kształtujący prowadzi brzegi obu warstw włókna szklanego i bibuły papierosowej tak, że wszystkie te warstwy otaczają element paliwowy.

Ostatnią fazą wytwarzania elementu jest owijanie go w papierosową lub inną odpowiednią bibułę dla otrzymania członu zespolonego i przecinania na żądane odcinki. Zaleca się by tę fazę wytwarzania prowadzi w tym samym urządzeniu. W handlu dostępnych jest wiele maszyn, przeznaczonych do tego celu. Zalecana jest maszyna o nazwie KDF-2, która wytwarza filtry papierosowe i jest produkowana przez Hauni, Hamburg, Niemcy. Zalecane jest, by prędkość maszyny KDF-2 była sterowana za pomocą liniowej prędkości wytłaczanego materiału, wychodzącego przez wytłaczarkę.

Największą korzyścią osiąganą z niniejszego wynalazku jest prędkości wydajność nowego sposobu wytwarzania elementu paliwowego. W ramach sposobach wytłaczany element musiał być prowadzony przez długą serię zespołów suszących, takich jak strumienie powietrza, aby odpowiednio osuszyć elementy paliwowe, aby mogły być dalej obrabiane i magazynowane. Następnie elementy paliwowe musiały być gromadzone, układane na tacach, które z kolei były ładowane do urządzeń podających dla podawania w sposób ukierunkowany elementów paliwowych do maszyny do wyrobu papierosów jak opisano na przykład w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4 782 644.

Sposób według wynalazku umożliwia ekonomiczną produkcję elementów paliwowych w dużych ilościach, które potem mają być dołączone do innych części artykułów tytoniowych według znanej technologii wytwarzania papierosów. Przy produkcji z pełną szybkością maszyna KDF-2 może obrabiać około 122 metrów materiału wytłaczanego na minutę.

Zasadniczym celem stosowania strumienia powietrza jest spowodowanie przesuwu z minimalnym kontaktem pomiędzy materiałem wytłaczanym a urządzeniem otaczającym tnącym, a nie suszenie materiału wytłaczanego. W sposobie bezpośredniego wytłaczania, możliwym dzięki niniejszemu wynalazkowi, element paliwowy ciągle ma większą zawartość wody tj. około 28% do około 30%, gdy jest poprowadzony do paliwowej części składowej papierosa. Suszenie następuje głównie wówczas, gdy elementy paliwowe znajdują się wewnątrz paliwowych części składowych a końcowa zawartość wilgoci wynosi około 2% do około 10%, a korzystnie około 4% do około 6% wagowych. Pominięta jest zatem większość stosowanego zwykle wyposażenia suszącego, jak również tace, obsługa, urządzenie dostarczające, urządzenie mocujące i w efekcie cały proces mocowania.

Sposób według wynalazku umożliwia nie tylko zredukowanie obróbki i koniecznego wyposażenia. Otrzymywane elementy paliwowe według wynalazku są znacznie ulepszone. Nowy element paliwowy jest zespojony z otaczającym materiałem warstwy ustalającej, co skutecznie zapobiega wypadaniu elementu paliwowego. Możliwość wyeliminowania wielu etapów obróbki oznacza, że elementy paliwowe-w mniejszym stopniu podlegają rozciąganiu, wykruszaniu, pękaniu itp., co pociąga za sobą znaczne polepszenie ogólnej jakości elementu paliwowego i znaczną redukcję ilości braków.

Co więcej, ułożenie elementów paliwowych w paliwowej części składowej artykułu do palenia jest ściślejsze w porównaniu z ułożeniem w wyniku konwencjonalnego procesu mocowania. Dzięki temu gotowe artykuły tytoniowe mogą być ściślejsze, co ułatwia przypalenie danego artykułu.

Zaleca się by elementy paliwowe według wynalazku były stosowane w połączeniu z fizycznie oddzielnym zespołem wytwarzającym aerozol, który zawiera substrat wytwarzający aerozol. Zaleca się, by zespół wytwarzający aerozol sąsiadował wzdłużnie z elementem paliwowym, najlepiej w odległości 1 do 10 mm za elementem paliwowym, aby zredukować efekt powstawania knota. Zalecanym substratem jest substrat bibułowy.

Zaleca się artykuły tytoniowe takie jak papierosy, zawierające elementy paliwowe według wynalazku dodatkowo zawierały część ustnikową dla przeniesienia aerozolu wytwarzanego przez papieros do osoby palącej. Zalecane ustniki zawierają segment zwiniętej bibuły tytoniowej, położony poniżej zespołu wytwarzającego aerozol, z filtrem np. filtrem polipropylenowym położonym poniżej wsadu z bibuły tytoniowej w części ustnikowej papierosa.

Podczas palenia, ciepło ze spalanego elementu paliwowego jest szybko przenoszone do zespołu wytwarzającego aerozol i ciepło to powoduje ulatnianie się substratu tworzącego aerozol, który jest odbierany jako dym podobny aerozol przez ustnikową część artykułu tytoniowego.

W zalecanych wykonaniach paliwowej części składowej stosowane są pewne ilości tytoniu, np. cięty wypełniacz, bibułka tytoniowa, ekstrakt tytoniowy itp. w warstwie izolacyjnej otaczającej element paliwowy i/lub zespół wytwarzający aerozol. Takie artykuły tytoniowe wprowadzają do dymu dodatkowe walory smakowo-zapachowe.

Zaleca się, by całkowita zawartość składników dymu w stanie wilgotnym (WTPM) wytwarzanego przez papierosy, zawierającej elementy paliwowe według niniejszego wynalazku, miała małą lub pomijalną aktywność mierzoną według testu Amesa tj. zaleca się, by związek odpowiedzi dawkowej pomiędzy WTPM wytwarzaną przez papierosy z elementami paliwowymi według niniejszego wynalazku a liczbą cofnięć pojawiających się u mikroorganizmów ze standardowego testu poddanych działaniu takich produktów był możliwie mały. Według autorów testu Amesa, znacząca odpowiedź zależna od dawki wskazuje na obecność materiałów mutogennych w testowanych produktach (patrz Ames i in., Mut.Res.31:347-364 (1975); Nagao i in.,Res„ 42:335 (1977)).

Stosowane w opisie określenie aerozol obejmuje pary, gazy, cząstki i tym podobne, zarówno widoczne jak i niewidoczne, a zwłaszcza składniki wyczuwane przez użytkownika jako dymopodobne, wytwarzane przez oddziaływanie ciepła palącego się elementu paliwowego na substrat zawarty w zespole wytwarzającym aerozol. Określenie aerozol obejmuje także lotne substancje smakowo-zapachowe i/lub inne substancje lotne, niezależnie od tego czy wytwarzają widzialny aerozol.

Przedmiot wynalazku zostanie uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój wzdłużny przez paliwową część składową z elementem paliwowym, wytworzonym sposobem według obecnego wynalazku, fig. 2 - widok z tyłu części z fig. 1, fig. 3 - przekrój wzdłużny przez papieros z paliwową częścią składową, taką jak przedstawiona na fig. 1 i 2, zawierającą element paliwowy według wynalazku, fig. 4 - schemat jednego wykonania urządzenia do wytwarzania elementów paliwowych według wynalazku, fig. 5 - schemat innego wykonania urządzenia do wytwarzania elementów paliwowych według wynalazku, a fig. 6 - schemat zalecanego układu natryskiwania, stosowanego w urządzeniu przedstawionym na fig. 4.

Jak pokazano na fig. 1, element paliwowy 10 zawiera wytłoczkę 12, otaczaną i wiązaną z materiałem warstwy ustalającej 15 i korzystnie owiniętą zewnętrzną bibułopodobną otuliną 18 Elementy paliwowe 10 mają typowo średnicę około 7-8 mm, ze zmienną długością w zależności od pożądanych charakterystyk generowanego ciepła paliwowego w artykule tytoniowym. Długość zaleca się wybierać tak, aby po zgaszeniu część elementu paliwowego była ciągle związana z warstwą ustalającą. Elementy paliwowe mogą też mieć inne średnice i konfiguracje.

Element paliwowy według wynalazku zawiera wytłoczkę 12, stanowiącą węglowy materiał paliwowy, który jest przygotowywany z włóknistego materiału celulozowego przez pirolizę w temperaturze od około 400°C do 900°C, a korzystnie od około 550°C do 750''C, w atmosferze beztlenowej. Pirolizowany materiał zostaje pocięty na włókna o małej długości, zmieszane ze spoiwem, wodą i innymi dogodnymi materiałami, takimi jak węglan sodowy lub inne źródło sodu dla optymalizacji charakterystyki zapalności i tlenia się, asparagina dla dobierania składników dymu, dodatek tytoniu dla uzyskania odpowiedniego smaku i zapachu lub inne pożądane materiały, a następnie jest wyciskany na pożądany kształt.

Konfiguracja i skład elementu paliwowego oraz wytłaczanej mieszanki będzie zależeć od właściwości, jakie ma mieć element paliwowy w danym artykule tytoniowym. Przykładowo elementy paliwowe mogą być wytwarzane z mieszanki zawierającej 90% wagowych węglowej miazgi drzewnej Krafta, rozdrobnionej do średniego rozmiaru cząstek 12 mikronów oraz 10%o spoiwa z alginianu amonu Kelco HV. Zaleca się, by ta mieszanka pyłu węglowego i spoiwa była

171 236 zmieszana razem z roztworem wodnym węglanu sodowego o odpowiednim stężeniu, aby utworzyć mieszanki, zawierające około 2000 do około 20 000 części na milion sodu (Na), jak zmierzono przy użyciu emisyjnej spektroskopii atomowej indukcyjnie sprzężonej plazmy (ICPAES). Do mieszanki zamiast części lub całości wody może być dodane około 30% wagowych roztworu NaoCOs.

Innymi dogodnymi źródłami materiałów węglowych są węgle z łupin orzechów kokosowych, takie jak węgle PXC dostępne jako PCB oraz eksperymentalne węgle dostępne jako Lot B-11030-CAC-5, Lot B-11250-CAC-115 i Lot 089-A12-CAC-45 z Calgon Carbon Corporation. Pittsburgh, PA.

Węglowa miazga drzewna może być przygotowana na przykład przez zwęglanie pod osłoną azotu beztalkowego papieru drzewnego klasy Grand Prairie Canadiana Kraft, zwiększając temperaturę w sposób stopniowy temperaturę, by zminimalizować utlenianie papieru, aż do końcowej temperatury zwęglania, przynajmniej 750°C. Wynikowy materiał węglowy jest chłodzony pod osłoną azotu do temperatury mniejszej niż około 35°C, a następnie rozdrabniany na drobny pył, mający cząstki o średnim rozmiarze średnicy około 12 mikronów (jak zmierzono przy użyciu Microtraca).

Mieszanka paliwowa jest wytłaczana przez tłocznik, który nadaje pożądany kształt przekroju poprzecznego elementów paliwowych. Jak przedstawiono nafig. 1 -3, wytłaczane elementy paliwowe mogą mieć sześć równo rozstawionych obwodowych szczelin lub rowków, każdy mający głębokość około 0,76 mm i szerokość około 0,6 mm. Zaleca się, by wewnętrzna powierzchnia rowków była zaokrąglona dla polepszenia strukturalnej jednolitości.

Jak opisano powyżej, element paliwowy według wynalazku utrzymywany jest wewnątrz paliwowej części składowej za pomocą warstwy ustalającej. Zaleca się, by warstwa ustalającą otaczała całe wzdłużne obrzeże elementu paliwowego. Warstwa ta może także rozciągać się poza jeden lub obydwa końce elementu paliwowego, oddzielając go od innych części składowych papierosa. Zalecana sprężystość warstwy ustalającej umożliwia częściowo rozciąganie do rowków na obrzeżu elementu paliwowego. Warstwa ustalająca pomaga także w zatrzymaniu ciepła i ograniczaniu ilości powietrza atmosferycznego w kierunku promieniowym, które w ‘innym przypadku mogłoby dopływać do elementu paliwowego podczas jego spalania. Warstwa ustalająca działa zatem jako człon izolacyjny.

Materiał warstwy ustalającej może obejmować włókna szklane (np. szkło C Owens-Corning), mieszankę wypełniacza tytoniowego włókna szklanego, marszczoną lub postrzępioną bibułę tytoniową, marszczoną lub postrzępioną bibułę węglową, cięty wypełniacz tytoniowy itp.

Na figurze 3 pokazano typowy produkt tytoniowy typu papierosowego, zawierający element paliwowy 10 według wynalazku, który wzdłużnie sąsiaduje z zespołem 20 wytwarzającym aerozol. Zespół 20 wytwarzający aerozol zawiera substrat 21 wytwarzający aerozol, taki jak gliceryna, oraz otulinę 22, np. papier barierowy. Zespół 20 wytwarzający aerozol może być korzystnie otoczony przez otulinę 23 z twardego papieru lub innego dogodnego materiału. Zespół 20 wytwarzający aerozol jest ułożony w otulinie 23 tak, że jest oddalony od jego końca. W zależności od długości substratu, między substratem a przednim końcem ustnika 30 może powstać luka 26, która może zawierać tytoń, jak również pocięty wypełniacz lub bibułę tytoniową. Zaleca się, by zespół 20 wytwarzający aerozol i element paliwowy 10 były związane razem przez inną bibułę otulinową 25, która może być oddalona od spalonego końca elementu paliwowego. Zaleca się, by substrat 21 i mieszanka paliwowa 12 były oddzielone przestrzenią 24, która zapobiega przenikaniu substratu tworzącego aerozol i przegrzaniu substratu.

Papieros z fig. 3 zawiera ponadto ustnik 30, wykonany z walca 31 bibuły tytoniowej lub innego dogodnego materiału, związanego z filtrem 35 wykonanym np. z polipropylenu lub innego dogodnego materiału.

Dla łatwości obróbki, walec 31 bibuły tytoniowej i filtr 35 są otoczone papierowymi bibułkami odpowiednio 32 i 36, które z kolei mogą być połączone otuliną 33.

Zaleca się, by ustnik 30 połączony z częścią przednią papierosa przez inną otulinę papierosową 37, jak przedstawiono na fig. 3.

171 236

Zalecany zespół wytwarzający aerozol zawiera substrat tworzący aerozol (p. glicerynę), tytoń w jakiejś postaci (np. proszki tytoniowe, ekstrakt tytoniowy lub pył tytoniowy) i inne substraty tworzące aerozol i/lub tytoniowe czynniki zapachowo-smakowe, takie jak kakao, lukrecja i cukiy.

Zaleca się, by substrat był monolityczny. Gdy substrat jest materiałem typu papierowego, wówczas jest zalecane, by taki substrat był ułożony w przestrzeni odległej od elementu paliwowego. Te oddalenie powinno minimalizować kontakt między elementem paliwowym a substratem, zapobiegając przenikaniu substratu wytwarzającego aerozol do elementu paliwowego, jak również ograniczając jakiekolwiek przypalenie lub spalenie substratu. Przestrzeń 24 może być uzyskiwanaprzez skrócenie elementu paliwowego 10 lub przez utworzenie fizycznej przestrzeni (tj. luki) między elementem paliwowym 10 a substratem podczas produkcji.

Ustnik 30 służy do doprowadzenia aerozolu do ust palacza. Zasadniczo, ustnik 30 ma kształt rurowy i zawiera materiały tytoniowe (np. walcowy wkład ściśniętego tytoniu) oraz filtr.

Jedna z korzystnych mieszanek paliwowych zawiera od około 60 do około 99% wagowych, od około 1 do około 20% wagowych dogodnego spoiwa, od około 1 do około 5% wagowych składnika uwalniającego amoniak i od około 2000 do około 20 000 części na milion sodu (Na), jak zmierzono przy użyciu emisyjnej spektroskopii atomowej indukcyjnie sprzężonej plazmy (ICP-AES). Składniki zdolne do uwalniania amoniaku w warunkach spalania mieszanki paliwowej zawierają takie składniki jak mocznik, sole nieorganiczne i organiczne (np. węglan amonu, alginian amonu lub fosforan jedno- lub trójamonu), aminocukry (np. prolinofruktoza lub fruktoza asparaginowa), aminokwasy w szczególności alfa-aminokwasy (np. glutamina, glicyna, asparagina, prolma, alanina, cysteina, kwas asparaginowy, fenyloalanina lub kwas glutaminowy), dwu lub trójpeptydy, czwartorzędowe związki amonu, itp. Te mieszanki paliwowe opisane są szczegółowo w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5 178 167.

Na figurze 4 pokazano schematycznie sposób według wynalazku, umożliwiający ciągłe wytwarzanie elementów paliwowych artykułów do palenia. Sposób ten polega na wytłaczaniu palnej mieszanki z węglistej pasty mającej zawartość wilgoci utrzymywaną pomiędzy około 20% a 45% wagowo, a korzystnie pomiędzy około 34% a 40% wagowo, dla otrzymania wytłoczki 12 mającej wstępnie wybrany kształt, pokazany przykładowo na fig. 2, otaczaniu tej wytłoczki 12 warstwą ustalającą ze ściśliwego materiału sprężystego 58, stanowiącego włókna szklane zawierające pektynę, dla utworzenia członu zespolonego, ewentualnym owijaniu tego członu zespolonego zewnętrzną papieropodobną owijką dla wyznaczenia zewnętrznej średnicy tego członu zespolonego, i wreszcie na przecinaniu tego członu zespolonego na odcinki o wstępnie określonej długości dla uzyskania elementów paliwowych, przy czym palną mieszankę wytłacza się w sposób ciągły do sprężystej warstwy ustalającej.

W sposobie według wynalazku stosuje się podtrzymywanie wytłaczanej w sposób ciągły wytłoczki 12 za pomocą przenośnika powietrznego 52 na torze pomiędzy wytłaczarką 50 a zespołem otaczającym 60, przy czym dostosowuje się prędkość otaczania wytłoczki 12 warstwą ustalającą w zespole otaczającym 60 odpowiednio do prędkości jej podawania, naprzykład przez tworzenie pokazanej na fig. 4 pętli opóźniającej 55, po czym warstwę ustalającą 58 względnie wytłoczkę 12 zwilża się przez natryskiwanie wodą jak pokazano na fig. 6, dla wzajemnego zespojenia warstwy ustalającej i wytłoczki, a następnie suszy się i ewentualnie owija papieropodobną owijką.

Jak pokazano na fig. 4, wilgotna mieszanka może być wytłaczana przy użyciu suwakowotłokowej wytłaczarki 50 takiej jak HET-120A z Hydramet American Inc. Wytłoczka 12 wychodzi z tłocznika w postaci ciągłej wytłoczki, mającej pożądany kształt przekroju poprzecznego, i zostaje umieszczona na przenośniku powietrznym 52. Wytłoczka 12 przechodzi następnie przez wałek tachometryczny 53, który mierzy prędkość liniową podawania wytłoczki, która to prędkość jest wykorzystana do sterowania prędkością zespołu otaczającego 60, takiego jak zmodyfikowany KDF-2. Normalnie, wytłoczka jest kształtowana w pętlę opóźniającą 55 między wałkiem tachometrycznym 53 i jałowym wałkiem 54, aby dostosować się do różnic prędkości między częściami składowymi urządzenia, a mianowicie wytłaczarki 50 i zespołu otaczającego 60. Do zespołu otaczającego 60 podaje się materiał ustalający 58 i zespołu otaczającego 60. Do zespołu

171 236 otaczającego podaje się materiał ustalający 58 dla otaczania wytłoczki warstwą ustalającą. Warstwa ustalająca 15 jest warstwą włókna szklanego, zawierającą na przykład około 3% do około 5 % wagowych pektyny, ajej zespojenie z wytłoczką 12 powstaje poprzez rozpylenie wody na przynajmniej części powierzchni włókna szklanego tworzącego tą warstwę przed otoczeniem elementu paliwowego 12 tak, że pektyna zawarta w włóknie szklanym zostanie uaktywniona dla związania elementów paliwowych.

Zalecany przenośnik powietrzny 52 jest kanałem zawierającym układ otworów w komorze zasilanej powietrzem pod niewielkim ciśnieniem, aby podtrzymać wytłoczkę gdy wychodzi z wytłaczarki natorze do zespołu otaczającego 60. Przenośnik powietrzny 52 może być sterowany np. dzięki użyciu kół jałowych, by ukształtować pętlę opóźniającą 55 wytłoczki, tak aby różnice prędkości między zespołem otaczającym 60 a wytłaczarką 50 nie powodowały przerwania ciągłości wytłoczki 12.

Zaleca się, by jako zespół otaczający 60 stosować dostępną na rynku maszynę produkującą filtry, dostępną w handlu z Hauni, Hamburg, pod nazwą KDF-2. Zespół otaczający 60 otacza wytłoczkę 12 warstwą ustalającą 15, otacza element paliwowy 12 w papierową otulinę 18 oraz tnie otrzymany człon zespolony na odcinki o wstępnie określonej długości.

Element paliwowy 10 według wynalazku, pokazany na fig. 1 zawiera wytłoczkę z węglistej mieszanki zawierającej przynajmniej około 50% wag. pierwiastkowego węgla. Zewnętrzna powierzchnia tej wytłoczki jest otoczona warstwą ustalającą 15 ze ściśliwego materiału sprężystego, stanowiącego włókna szklane zawierające pektynę i ewentualnie jest owinięta zewnętrzną papieropodobną owijką 18 dla wyznaczenia jego ostatecznej średnicy zewnętrznej. Zewnętrzna powierzchnia wytłoczki 12 jest związana z warstwą ustalającą 15 ze ściśliwego materiału sprężystego poprzez uaktywnione wiązanie pektynowe. Warstwa ustalająca 15 stanowi marszczoną lub gotowaną taśmę z papieru. Można też zastosować warstwę ustalającą 15 zawierającą tytoń lub materiał izolacyjny. Element paliwowy według wynalazku jest wykonany z materiału węglowego, zawierającego przynajmniej około 9 do 50% wagowych pierwiastkowego węgla, ma długość przynajmniej około 10 mm, a zwłaszcza około 12 mm. Zaleca się, by maksymalna długość elementu paliwowego była około 20 mm, przy czym zaleca się długość około 16 mm lub mniej. Zaleca się, aby znaczna część długości elementu paliwowego podlegała spalaniu i aby znaczna część długości elementu paliwowego była umieszczona w artykule tytoniowym bez podlegania spaleniu, co umożliwia pozostanie wiązania znacznej części elementu paliwowego w stanie nieuszkodzonym przez ciepło powstałe w procesie spalania. W ten sposób, dla długości elementu paliwowego 16 mm, pierwsze 6 mm może być poddane spaleniu, z zastosowaniem bariery tlenowej lub elementu pochłaniającego ciepło, jednakże wiązanie między elementem paliwowym a materiałem warstwy ustalającej zostanie utrzymane na długości między 8 mm a 16 mm od końca przypalonego elementu paliwowego co daje znaczne zabezpieczenie przed wypadaniem elementu paliwowego.

Element paliwowy według wynalazku może być wytłaczany w, szerokim zakresie kształtów.

Materiałem nadającym się na ściśliwą, sprężystą warstwę ustalającą 15 może być dowolny materiał, który może być zawinięty wokół wytłoczki 12. Zaleca się, aby materiał ten był odporny na temperaturę w· warunkach spalania artykułu tytoniowego. Przykłady takich materiałówobejmują włókna szklane lub ceramiczne, tytoń, mieszanki elastomeryczne, marszczone taśmy papierowe itp.

Zaleca się, by materiał warstwy ustalającej w elementach paliwowych według wynalazku stanowił również materiał izolacyjny, który podczas spalania artykułu do palenia podlegajedynie stopieniu, takjak niskotemperaturowe stopnie włókien szklanych. Dogodne materiały izolacyjne mają przewodność termiczną w cal/(cm-sek-°C) mniejszą niż 0,05, korzystnie mniejszą niż około 0,02, a najkorzystniej mniejszą niż około 0,005 (Patrz Słownik chemiczny Hacha, 34, wyd. 4-te, 19691 podręcznik chemii Langa's, 10,272-274 Π-tewyd., 1973.,Zalecane materiały izolacyjne tworzą warstwę ustalająca 15 zasadniczo o grubości przynajmniej około 0,5 mm, a korzystnie przynajmniej około 1 mm grubości. Składniki materiału izolacyjnego i/lub materiału warstwy ustalającej, która otacza element paliwowy, mogą podlegać zmianie. Zaleca się, by materiał

171 236 izolacyjny miał tendencję do niespalania się lub by był to materiał, który spala się lecz nie wypada. Przykłady takich materiałów obejmują włókna szklane i inne materiały tego typu, opisane w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5 105 838 publikacji europejskiego opisu patentowego nr 336 690 i na str. 48-52 monografii zatytułowanej chemiczne i biologiczne badanie nowych prototypów papierosów, które podgrzewają a nie palą tytoniu, R.J. Reynolds Tobacco Co. (1988).

Zaleca się, by element paliwowy 10 był otaczany jedną lub większą ilością warstw papierosowej bibuły 18. Zalecane bibuły nie powinny otwarcie płonąć podczas spalania elementu paliwowego. Dodatkowo, zalecana bibuła powinna mieć kontrolowane własności tlące i powinna wytwarzać szary, podobny do papierosowego popiół.

Zalecane wykonanie urządzenia według wynalazku do prowadzenia sposobu ciągłego wytwarzania elementów paliwowych jest przedstawione schematycznie na fig. 5.

Urządzenie według wynalazku zawiera wytłaczarkę 80 do wytłaczania węglistej mieszanki, za którą znajduje się przenośnik powietrzny 84 i zespół otaczający 85 do otaczania tej wytłoczonej węglistej mieszanki warstwą ustalającą 15 ze ściśliwego materiału sprężystego, zespół przecinający 100 do przecinania wytłoczki zespolonej z warstwą ustalającą na odcinki o wstępnie określonej długości dla otrzymania elementów paliwowych, zespół nawilżający 91, 92, 93 dla aktywowania wiązania pektynowego, zawierający zbiornik 91 z wodą, kanał 92 przenoszący strumień wody w pobliże materiału taśmowego 90 i dyszę 93 do rozpylania wody, a ponadto zawiera zespół kompensacyjny 81, 82 przyłączony pomiędzy wytłaczarką 80 a zespołem otaczającym 85. Zespół kompensacyjny 81, 82 zawiera tachometryczne koło 81 i miernik do pomiaru prędkości liniowej wytłoczki 12 i urządzenie sterujące 82 do zmiany prędkości otaczania wytłoczki 12 warstwą ustalającą 15 w odpowiedzi na zmierzoną prędkość liniową podawania wytłoczki 12.

Pokazana na fig. 5 wytłaczarka 80 stanowi wytłaczarkę dwuśrubową. Odpowiednią wytłaczarką tego typu jest wytłaczarka typu Baker-Perkins MP-50-35 DE XLT; z zalecanym wyposażeniem śrubowym, zawierającym szereg segmentów śrubowych, segmentów łopatkowych i segmentów śruby pociągowej.

Po wyjściu z wytłaczarki 80 wytłoczka 12 dotyka tachometrycznego koła 81, którego liniowa prędkość obwodowa jest dokładnie mierzona przez odpowiedni miernik. Na przykład, prędkość obrotu 81 tachometrycznego koła 81 może być mierzona poprzez fotoczujnik (nie pokazany) połączony z urządzeniem rejestrującym na zębie przekładni zębatej, przymocowanej do tachometrycznego koła 81. Sygnały z czujnika prędkości są przenoszone przez urządzenie sterujące 82 dla regulowania prędkości zespołu otaczającego 85 i urządzenia do cięcia 100.

Po opuszczeniu tachometrycznego koła 81, wytłoczka 12 opada w pętlę opóźniającą 83, która pomaga kompensować różnice prędkości roboczej pomiędzy wytłaczarką 80, a zespołem otaczającym 85 i urządzeniem do cięcia 100.

Następnie wytłoczka 12 przechodzi do przenośnika powietrznego 84 i dochodzi do zespołu otaczającego 85, gdzie warstwa ustalająca materiału taśmowego 90 owijana jest wokół wytłoczki 12. Wytłoczka 12 jest otaczana przez sprężystą folię z włókna szklanego C Owens-Corning (odnośnie szczegółów dotyczących własności tego materiału, patrz str. 48-52 monografii zatytułowanej Chemiczne i biologiczne badania nowych prototypów papierosowych, które podgrzewają, a nie spalają tytoniu R.J. Reynold Co. 1988).

W urządzeniu do cięcia 100 warstwa ustalająca 15 włókna szklanego jest otaczana przez papierową otulinę 18 (korzystnie według amerykańskiego opisu patentowego nr 4 938 238), a następnie elementy paliwowe zostają przecinane na odcinki o żądanej długości.

Po owinięciu otuliny 18 (fig. 2) wokół sprężystej warstwy ustalającej 15, zostaje ustalona średnica gotowego członu zespolonego. Nóż do cięcia ułożony jest poprzecznie do urządzenia otaczającego, dla cięcia elementów paliwowych na wstępnie określoną długość dla dalszej obróbki w procesie wytwarzania artykułów tytoniowych. Typowo, długości te są wielokrotnością wymiaru pożądanego dla pojedynczego artykułu tytoniowego. Na przykład, jeżeli używany jest dla każdego artykułu tytoniowego element paliwowy, to długość owiniętego członu zespolonego może wynosić na przykład 40 mm, co daje czterokrotność elementów paliwowych, które mogą być potem cięte i łączone z odpowiednimi substratami dla utworzenia przedniego końca papierosa, który z kolei może być łączony z pojedynczymi ustnikami dla otrzymania papierosa.

Jak przedstawiono na fig. 5, zespół do wiązania materiału warstwy ustalającej do powierzchni elementu paliwowego zawiera zbiornik 91 środka wywołującego wiązanie w tym przypadku wody, kanał 92 przenoszący ten środek w pobliże materiału taśmowego 90 warstwy ustalającej, który jest podawany do owijania wokół wytłoczki 12, oraz dyszę 93 o małej średnicy do rozpylania tego środka wywołującego wiązanie na powierzchnię materiału taśmowego 90, przed otoczeniami wytłoczki 12. Położenie zespołu 91, 92, 93 do nakładania środka wywołującego wiązanie zależne jest od potrzebnej ilości użytego środka i od koniecznego okresu opóźnienia, aby powstałe wiązanie było wystarczająco mocne.

W przypadku folii z włókna szklanego, zawierającej pektynę, środek wywołujący wiązanie stanowi materiał, który będzie aktywował pektynę do tworzenia wiązań. Zalecanym materiałem wiążącym jest woda. Położenie zespołu 91,92, 93 do nakładania środka wywołującego układu itp. tak, że folia z włókna szklanego jest zwilżona dostatecznie wodą, zaś pektyna lub inny materiał wiążący będzie aktywowany w czasie owijania warstwy ustalającej wokół elementu paliwowego lub tuż potem. Ilość wody użytej do zaktywizowania materiału taśmowego 90 jest bardzo mała, rzędu około 1% do około 3% wagowych elementu paliwowego.

Środek wywołujący wiązanie jest nakładany na wytłoczkę za pomocą rurki zasilającej i igłopodobnej dyszy 93 z prędkością przepływu sterowana przez zasilanie ze zbiornika 91 o wstępnie określonej wysokości lub przez inne dogodne zespoły sterujące.

Schemat urządzenia do doprowadzania środka wywołującego wiązanie przedstawiono na fig. 6. Woda 112 lub inny materiał wywołujący wiązanie jest pobierana ze zbiornika 110 i rozpylana przez mrkę 111 o małej średnicy na wałek rozprowadzający 113. Wałek rozprowadzający 113 dotyka części powierzchni warstwy ustalającej 90, która dotyka powierzchni elementu paliwowego. Jak przedstawiono wałek rozprowadzający 113 dotyka do warstwy ustalającej 90, gdy jest ona podawana po łukowatej powierzchni 114 zespołu otaczającego. Położenie stosowania środka wywołującego wiązanie jest określone przez prędkość wytłoczki i inne czynniki, jak wspomniano powyżej tak, że na materiał otaczający jest nakładana wystarczająca ilość materiału wywołującego wiązanie przez okres czasu wystarczającego, by mogło powstać odpowiednie wiązanie. W przypadku folii z włókna szklanego, woda wchodzi w kontakt z warstwą ustalającą w czasie dostatecznym do aktywacji pektyny lub innych materiałów tworzących wiązanie. Zaleca się, by powierzchnia wałka rozprowadzającego 113 była radełkowana, co dopomaga w rozprowadzaniu materiału wywołującego wiązanie.

Aby utworzyć wiązanie pomiędzy wytłoczkę a sprężystą warstwą ustalającą zaleca się, by sprężysta warstwa ustalająca zawierająca aktywowany wodą materiał wiążący była nawilżana tuż przed otaczaniem elementu paliwowego. Mogą też być stosowane inne dogodne rozpuszczalniki w zależności od składu warstwy ustalającej, rodzaju czynnika wiążącego i składu wytłoczki. Może także być zastosowany dodatkowy czynnik wiążący w rozpuszczalniku, w czynniku nawilżającym lub na powierzchni wytłoczki, aby ułatwić później przyleganie lub wiązanie. Na przykład można rozpuścić w wodzie pektynę lub karboksymetylocelulozę sodową, by ułatwić lub spowodować przyleganie między sprężystą warstwą ustalającą a wytłoczką.

Niniejszy wynalazek został opisany szczegółowo w oparciu o jego zalecane wykonanie. Jednakże należy zauważyć, że osoby biegłe w stanie techniki, rozważywszy niniejszy opis mogą tworzyć modyfikacje i/lub ulepszenia tego wynalazku jak przedstawiono w następujących zastrzeżeniach.

Claims (9)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób ciągłego wytwarzania elementów paliwowych artykułów do palenia, polegający na wytłaczaniu palnej mieszanki z węglistej pasty mającej zawartość wilgoci utrzymywaną pomiędzy około 20% a 45% wagowo, a korzystnie pomiędzy około 34% a 40% wagowo, dla otrzymania wytłoczki mającej wstępnie wybrany kształt, otaczaniu tej wytłoczki warstwą ustalającą ze ściśliwego materiału sprężystego, stanowiącego włókna szklane zawierające pektynę, dla utworzenia członu zespolonego, ewentualnym owijaniu tego członu zespolonego zewnętrzną papieropodobną owijką dla wyznaczenia zewnętrznej średnicy tego członu zespolonego, i wreszcie a przecinaniu tego członu zespolonego na odcinki o wstępnie określonej długości dla uzyskania elementów paliwowych, znamienny tym, że palną mieszankę wytłacza się w sposób ciągły do sprężystej warstwy ustalającej, przy czym ewentualnie stosuje się podtrzymywanie wytłaczanej w sposób ciągły wytłoczki na torze pomiędzy wytłaczarką a zespołem otaczającym, zwłaszcza za pomocą strumienia powietrza, przy czym dostosowuje się prędkość otaczania wytłoczki warstwą ustalającą w zespole otaczającym odpowiednio do prędkości jej podawania, po czym warstwę ustalającą względnie wytłoczkę zwilża się przez natryskiwanie wodą, dla wzajemnego zespojenia warstwy ustalającej i wytłoczki, następnie suszy się i ewentualnie owija papieropodobną owijką.
2. 2. Element paliwowy artykułów do palenia, zawierający wytłoczkę z węglistej mieszanki, której zewnętrzna powierzchnia jest otoczona warstwą ustalającą ze ściśliwego materiału sprężystego, stanowiącego włókna szklane zawierające pektynę, dla utworzenia członu zespolonego, korzystnie owiniętego zewnętrzną papieropodobną owijką dla wyznaczenia jego ostatecznej średnicy zewnętrznej, znamienny tym, że zewnętrzna powierzchnia wytłoczki (12) jest związana z warstwą ustalającą (15) ze ściśliwego materiału sprężystego.
3. 3. Element paliwowy według zastrz. 2, znamienny tym, ze warstwa ustalająca (15) stanowi marszczoną taśmę z papieru, korzystnie papieru przetworzonego.
4. 4. Element paliwowy według zastrz. 2, znamienny tym, ze warstwa ustalająca (15) zawiera tytoń.
5. 5. Element paliwowy według zastrz. 3, znamienny tym, że wspomniana taśma zawiera tytoń lub produkt tytoniowy.
6. 6. Element paliwowy według zastrz. 3 albo 5, znamienny tym, że wspomniana taśma jest gofrowana.
7. 7. Element paliwowy według zastrz. 2, znamienny tym, ze warstwa ustalająca (15) zawiera materiał izolacyjny.
8. 8. Urządzenie do ciągłego wytwarzania elementów paliwowych artykułów do palenia, zawierające wytłaczarkę do wytłaczania węglistej mieszanki, za którą znajduje się zespół otaczający do otaczania tej wytłoczonej węglistej mieszanki warstwą ustalającą ze ściśliwego materiału sprężystego dla utworzenia członu zespolonego, ewentualny zespół owijający do owijania tego członu zespolonego papieropodobną owijką dla wyznaczenia jego ostatecznej średnicy zewnętrznej, oraz zespół przecinający do przecinania tego członu zespolonego na odcinki o wstępnie określonej długości dla otrzymania elementów paliwowych, znamienne tym, że wytłaczarka (50) (80) zawiera zespół do pomiaru prędkości liniowej podawania wytłoczki (12), ewentualny zespół przenoszący (52) (84) do podtrzymywania wytłoczki (12) na torze z wytłaczarki (50) (80) do zespołu otaczającego (60) (85), i zespół kompensacyjny (53, 54) (81, 82) przyłączony pomiędzy wytłaczarką (50) (80) a zespołem otaczającym (60)

   171 236 (85), dla kompensowania prędkości otaczania wytłoczki (12) w stosunku do prędkości jej podawania z wytłaczarki (50) (80).
9. 9. Urządzeme według zastrz. 8, znamiemie tym, że zespół kompensacejny (5n, 54) (81, 82) zawiera miernik do pomiaru prędkości liniowej wytłoczki (12) i zespół do zmiany prędkości otaczania wytłoczki (12) warstwą ustalającą (15) w odpowiedzi na zmierzoną prędkość liniową podawania wytłoczki (12).