PL203192B1

PL203192B1 - Wyrób do palenia

Info

Publication number: PL203192B1
Application number: PL356163A
Authority: PL
Inventors: Alison Bushby; Kevin Gerard Mcadam; Nicholas Leslie Timms
Original assignee: British American Tobacco Co
Priority date: 1999-12-07
Filing date: 2000-11-29
Publication date: 2009-09-30
Also published as: GB9928853D0; NZ518355A; EP1237428B1; HUP0203747A3; ATE289758T1; ES2234695T5; CN1407860A; RU2002118337A; NO20022548L; CZ20021942A3; HUP0203747A2; DE60018459D1; BR0016218A; DE60018459T3; PL356163A1; CA2382926C; EP1237428B2; US20020189625A1; HK1054490B; MXPA02005692A

Description

Przedmiotem wynalazku jest wyrób do palenia, a w szczególności papieros.

Wiele prób zostało wykonanych w ciągu wielu lat, mających na celu dostarczenie wyrobu do palenia o zmniejszonym wydzielaniu dymu na boki. Wiele z tych prób sugerowało utylizację nie tytoniowych materiałów do palenia, jak na przykład materiały zawierające nieorganiczne materiały filtracyjne, które są nie spalane, zaś same w sobie wytwarzają małą ilość produktów spalania. Nasz ostatni Wniosek Patentowy nr WO 96/07336 opisuje wyrób do palenia o wysokiej zawartości nie spalanych, nieorganicznych materiałów i zawierający nie spalaną bibułkę wzdłuż całej długości trzonu materiału do palenia, otaczającą źródło paliwa i środki wytwarzające aerozol. Jakkolwiek przedmiot tego wniosku, zawdzięcza swoją wysoką zawartość nieorganicznych składników w szczególności temu, ze odnosi się do nie tytoniowych lub nie zawierających tytoniu materiałów do palenia. Bibułka z tego opisu udowodniła, że jest w pewien sposób nieefektywna w podtrzymywaniu tlenia się w normalnych warunkach palenia, kiedy owinięto w nią materiał tytoniowy. Standardowe warunki palenia maszynowego to 35 ml wdechu przez 2 sekundy na minutę.

Międzynarodowy Wniosek Patentowy nr WO 98/16125 opisuje wielokrotnego użytku ceramiczne materiały rurowe, wymagające mechanicznego nadania porowatości poprzez dodanie sitek pokrytych porowatym materiałem. Te materiały rurowe nie ulegają spaleniu i zazwyczaj wymagają pierścieniowego przejścia dla powietrza pomiędzy materiałem rurowym, a wsuniętym papierosem, w celu umożliwienia spalania. Jeden z przykładów wykonania zawiera włóknisty ceramiczny materiał tkany posiadający naturalną przenikalność, w połączeniu z wsuniętym papierosem. Tkany materiał nie jest spalany, a jego porowatość jest wymagana w celu umożliwienia dostarczenia powietrza do wsuniętego papierosa i umożliwienia palenia papierosa wsuniętego w materiał rurowy. Materiał tkany nie ulega spaleniu. Innym przykładem wykonania jest rurowy arkusz włóknistego materiału, który jest średnio wypalony w celu usunięcia materiału spajającego i zapewnienia porowatości. Podobnie w tym wariancie ceramiczny materiał rurowy nie jest spalany po stadium wypalania i może być użyty ponownie.

Jeszcze nowszy Międzynarodowy Wniosek Patentowy nr WO 99/53778 opisuje materiał zmniejszający papierosowy dym uboczny, wykonany z arkusza nie spalanych aktywnych składników obrabianych podczas wytwarzania w celu uzyskania porowatej struktury zdolnej do oddziaływania na dym uboczny. Materiał zmniejszający zawiera hydrofobowy sorbent o znaczącej porowatości i dużej ilości mikroporów, to znaczy materiał o dużej powierzchni wchłaniania cząstek stałych zawartych w gazie. Materiał z arkusza powinien zawierać składnik uwalniający tlen, zwiększający utlenianie adsorbowanych składników. Materiał do palenia wewnątrz arkusza jest ciętym tytoniem. Wyrób ten działa poprzez sorpcję nieuwodnionego oparu materiału do palenia i spalanie tego materiału w sposób dokładniejszy w środowisku wzbogaconym w tlen. Ponadto zapewnia też selektywną filtrację chemiczną dymu ubocznego. Materiał oddziałujący na dym uboczny opisany tym wnioskiem nie spala się w trakcie palenia, tak wię c wyrób nie wystę puje w sposób zwyczajny podczas palenia.

Obydwa opisane wcześniejsze w tej dziedzinie dokumenty nie zapewniają rozwiązania dostarczającego bibułki dokładnie imitującej zwykłe właściwości spopielania papierosa.

Wniosek Patentowy Stanów Zjednoczonych nr 4 915 117 opisuje papieros posiadający cienki arkusz do utrzymywania tytoniu. W jednym z przykładów wykonania ten arkusz jest wytwarzany poprzez powlekanie lub nasączanie papieru nieorganicznym składnikiem klejącym i osuszającym, powstały arkusz tworzy papier posiadający powłokę ceramiczną. Dokument istniejący w tej dziedzinie opisuje bibułkę wymagającą papierowego materiału zapewniającą oparcie dla nałożonej powłoki ceramicznej.

Przedmiot wynalazku ma na celu opracowanie wyrobu do palenia zawierającego zwykły materiał do palenia oraz niekonwencjonalną bibułkę zawierającą pewną część materiałów nie spalanych, która to bibułka spala się z widoczną linią spalania, która postępuje wzdłuż długości wyrobu podczas palenia.

Dalszym celem przedmiotu wynalazku jest opracowanie wyrobu do palenia o normalnych właściwościach spopielania, w którym popiół jest usuwany normalnymi technikami palaczy, to jest strząsaniem przez konsumenta lub ścieraniem wyrobu do palenia.

Wynalazek ma również na celu dostarczenie bibułki, która w celu uzyskania porowatej struktury nie wymaga starzenia w obróbce cieplnej. Bibułka może być suszona w celu usunięcia wilgoci, ale nie jest podgrzewana powyżej 280°C. Podgrzewanie powyżej 150°C jest niepożądane ze względu na odbarwianie się bibułki. Taka bibułka jest znana pod nazwą surowa ceramiczna bibułka. Użyte tutaj

PL 203 192 B1 określenie surowa ceramiczna bibułka oznacza bibułkę nie podgrzaną do temperatury wyższej niż 100°C w ż adnej fazie wytwarzania.

Wynalazek ma również na celu dostarczenie bibułki, która do jej spalania nie wymaga obróbki mechanicznej w celu zapewnienia jej odpowiedniej porowatości.

Wyrób do palenia zawierający materiał bibułki owijający tytoniowy materiał do palenia, która to bibułka jest utworzona z zaczynu i zawiera ceramiczny wypełniacz i spoiwo, opcjonalnie dodatek do spalania i opcjonalnie polepszacz popiołu, przy czym ceramiczny wypełniacz jest obecny w zakresie od 50-95% wagi suchych materiałów w zaczynie do wytwarzania bibułki, według wynalazku charakteryzuje się tym, że ceramiczny wypełniacz jest w postaci cząsteczkowego wypełniacza ceramicznego o wstępnie ustalonym kształcie, który po zmieszaniu ze spoiwem w bibułce, nadaje jej porowatą strukturę samopodtrzymującą.

Bibułka korzystnie jest surową bibułką ceramiczną.

Kształt cząsteczek ceramicznego wypełniacza jest sferyczny lub zasadniczo sferyczny, owalny lub zasadniczo owalny, bądź też inny, zbliżony do nich kształt nieregularny.

Wielkość cząstek wypełniacza ceramicznego jest w zakresie od 2 do 90 μm, korzystnie od 2 do 75 μm, a najkorzystniej od 25 do 70 μm.

Średnia wielkość cząsteczki wypełniacza ceramicznego jest większa niż 30 μm, a korzystnie jest większa niż 35 μm, zaś najkorzystniej wynosi około 50 μm.

Cząsteczki ceramicznego wypełniacza mają regularny bądź nieregularny kształt niepłytkowy.

Cząsteczkowy wypełniacz ceramiczny jest nierozpuszczalnym lub słabo rozpuszczalnym tlenkiem metalu lub solą metalu.

Cząsteczkowy wypełniacz ceramiczny stanowi przynajmniej jeden materiał wybrany z grupy, na którą składa się tlenek glinu, dwutlenek krzemu, krzemian tlenku glinu, węglik krzemu, stabilizowany lub niestabilizowany tlenek cyrkonu, cyrkon, granat, skaleń lub inny podobny materiał posiadający odpowiednią wielkość cząstek, lub inny odpowiedni materiał ceramiczny zmielony do potrzebnych rozmiarów lub kształtu.

Ceramiczny wypełniacz jest obecny w zakresie od 70 do 90% wagi suchych materiałów, a korzystnie w zakresie od 70 do 87,5%.

Ceramiczny wypełniacz nie jest wypełniaczem aktywowanym.

Spoiwo korzystnie jest spoiwem organicznym, i stanowi przynajmniej jeden materiał wybrany z grupy, na którą składa się alginian, na przykład alginian wapnia, alginian propylenowo-glikolowy, żywica naturalna, celuloza (modyfikowana bądź naturalna), pektyna lub spoiwo pektynowe, skrobia lub sole metali Grupy I lub II tych spoiw, takie jak karboksymetyloceluloza sodowa lub alginian sodu.

Spoiwo może też być spoiwem nieorganicznym, i wówczas jest aktywowanym materiałem nieorganicznym.

Spoiwo jest obecne w zakresie od 2 do 30% wagi suchych materiałów w zaczynie, a korzystnie w zakresie od 3 do 10%.

Dodatek do spalania jest obecny w zakresie od 1 do 15% wagi suchych materiałów w zaczynie do wytwarzania bibułki, a korzystnie w zakresie od 2 do 5%.

Dodatek do spalania korzystnie jest przynajmniej jedną solą metali z Grupy I lub II, taką jak octany, cytryniany i inne znane przyspieszacze spalania.

Polepszacz popiołu jest obecny w bibułce w zakresie od 0 do 5%.

Polepszacz popiołu jest przynajmniej jednym materiałem spośród miki, kredy, perlitu lub glin.

Bibułka posiada przepuszczalność < 200 Jednostek Coresta (C.U.), korzystnie w zakresie od 5 do 50 C.U.

₃

Bibułka korzystnie posiada gęstość w zakresie od 0,5 do 3,0 g/cm³.

Tytoń jest tytoniem ciętym, zawierającym cięte blaszki listków i łodygi.

Tytoń zawiera jeden lub więcej materiałów spośród przetworzonego materiału tytoniowego, materiału nie tytoniowego lub alternatywnych materiałów do palenia.

Zaletą cząsteczkowego ceramicznego wypełniacza jest to, że posiada wielkość cząstek w zakresie 2-90 nm, lepiej 2-75 nm, a najlepiej 25-70 nm. Preferowana jest średnia wielkość cząstki większa niż 30 nm, lepiej większa niż 35 nm, a najlepiej większa niż 40 nm. Średnia wielkość cząstki około 50 nm przynosi najwięcej korzyści. Preferowana wielkość cząstek może być osiągana poprzez zmielenie odpowiedniego ceramicznego wypełnienia o większych cząstkach do właściwego zakresu pożądanych rozmiarów.

PL 203 192 B1

Preferowane jest aby ceramiczne wypełnienia miało kształt nieregularny, nie płaski kształt cząstek. Zaletą jest jeżeli wypełnienie ceramiczne jest nierozpuszczalnym lub słabo rozpuszczalnym tlenkiem lub solą metalu. Ceramiczne wypełnienie powinno być termicznie stabilnym tlenkiem lub solą metalu. Ceramiczne wypełnienie może być jednym lub więcej tlenkiem glinu, krzemionką, krzemianem tlenku glinu, węglikiem krzemu, stabilizowanym lub niestabilizowanym tlenkiem cyrkonu, cyrkonem, granatem, skaleniem lub innym materiałem znanym osobie biegłej w tej dziedzinie i posiadający odpowiednią wielkość cząstek, bądź odpowiednim materiałem ceramicznym zmielonym do potrzebnych rozmiarów.

Preferuje się, aby wypełnienie ceramiczne stanowiło więcej niż 40% wagi suchych materiałów w zaczynie do wytwarzania bibuł ki, a najlepiej od 50 do 95%, jeszcze lepiej od 70 do 87,5%.

Zaletą jest jeżeli wypełnienie ceramiczne nie jest wypełnieniem aktywowanym i dlatego posiada powierzchnię o małym obszarze, jakkolwiek aktywowane wypełnienia ceramiczne mogą być stosowane w przedmiocie wynalazku.

Preferuje się, aby spoiwo było spoiwem organicznym jednym lub więcej spośród alginianu, na przykład alginianu wapnia, alginianu propylenowo glikolowego, żywicy naturalnej, celulozy (modyfikowanej bądź naturalnej), pektyny lub spoiwa pektynowego, skrobi lub soli metali I bądź II Grupy tych spoiw, na przykład karboksymetyloceluloza sodowa lub alginianem sodu.

W dodatku lub alternatywnie zaletą jest jeż eli spoiwo moż e byś spoiwem nieorganicznym zdolnym do połączenia cząstek, ceramicznego wypełnienia ze sobą. Nieorganiczne spoiwo powinno być aktywowanym materiałem nieorganicznym. Spoiwo nieorganiczne może być jednym lub więcej spośród aktywowanego alginianu, krzemianu glinu, krzemianu magnezu lub gliną obojętną.

Preferuje się aby nieorganiczne spoiwo miało wielkość cząstek w zakresie 2-90 μm, lepiej 2-50 μm, a najlepiej 2-15 μm. Spoiwo nieorganiczne jest odpowiednio hydrofobowe.

Preferuje się, aby spoiwo stanowiło więcej niż 2% wagi suchych materiałów w wytwarzaniu zaczynu do produkcji bibułki, powinno no stanowić od 3 do 30%, lepiej mniej niż 20%, a najlepiej mniej niż 10% wagi suchych materiałów w zaczynie. Najlepszym zakresem dla zawartości spoiwa jest od 3 do 10%. Ilość dobranego ceramicznego wypełnienia i spoiwa zależy od wiążących właściwości dobranego spoiwa.

Dodatki do spalania stanowią zazwyczaj większą część wagi bibułki, niż w przypadku bibułek papierowych. Preferuje się, aby stanowiły od 1 do 15% wagi suchych materiałów w zaczynie do produkcji bibułki, jeszcze lepiej mniej niż 10%, najlepiej zaś mniej niż 5%. Najlepszym zakresem dla zawartości dodatków do spalania jest od 2 do 5%. Preferowanym dodatkiem jest przyspieszacz spalania. Odpowiednie dodatki mogą byś jedną lub więcej soli metali z Grupy I i II, na przykład octanów, cytrynianów i innych przyspieszaczy spalania znanych osobie biegłej w tej dziedzinie.

Dodatki do spalania są dobrane aby uzyskać jak najlepszą charakterystykę spalania i akceptowalny kolor popiołu po spaleniu. Dodatkiem do spalania może być pozostałość czynnika (czynników) wiążących opisanych poniżej.

Polepszacz popiołu zapewnia środki wiążące lub ulepszające ułożenie cząsteczek ceramicznego wypełnienia. Przedmiot wynalazku ma na celu dostarczenie bibułki, która spala się i spopiela jak zwykły wyrób do palenia. Składniki bibułki, a w szczególności wypełnienie ceramiczne i polepszacz popiołu posiadają wielkość i/lub kształt cząstek tak dobrany, że ich połączenie zapewnia odpowiednie wzmocnienie bibułki przed spaleniem, lecz powoduje utratę tego wzmocnienia w trakcie spalania w celu zapewnienia akceptowalnego spopielania produktów spalanych.

Odpowiedni nieorganiczny polepszacz popiołu posiada płaską morfologię i jest zmieszany z wypełniaczem ceramicznym w celu kontrolowania przepuszczalności, siły spopielania, koloru i właściwości spalania. Polepszacz popiołu jest opcjonalny, ale najlepszym zakresem jego stosowania w bibułce jest zakres od 0 do 5%. Materiały o odpowiednio płaskiej morfologii w porównaniu do zaokrąglonego kształtu wypełnienia ceramicznego mogą być jednym lub więcej spośród miki, kredy, perlitu, glin, jak na przykład wermikulit, kaolinity i talki. Materiały te mogą być również odpowiednie jako wypełnienie ceramiczne ponieważ mogą być zmielone do odpowiedniego kształtu i wielkości.

Alternatywnie polepszacz popiołu może być materiałem o bardzo małych cząstkach, które to cząstki łączą puste przestrzenie pomiędzy większymi cząstkami wypełnienia ceramicznego.

W dalszym alternatywnym rozwiązaniu polepszacz popiołu jest korzystnym materiałem zwiększającym pH zaczynu do wytwarzania bibułki. Odpowiednie materiały zwiększające pH zaczynu z 8 do 10 zawarte są w grupie soli metali I i II Grupy węglanów i wodorotlenków.

PL 203 192 B1

Bibułka jest korzystnie przepuszczalna i powinna mieś przepuszczalność mniejszą niż 200 jednostek Coresta (CU), a najlepiej znajdować się w zakresie od 2 do 100 CU. Najlepsza przepuszczalność bibułki leży w zakresie od 5 do 50 CU i może być mniejsza niż 10 CU.

Bibułka powinna mieć gęstość od 0,5 do 3,0 g/cm³, jeszcze lepiej od 0,8 do 1,2 g/cm³, a najlepiej około 1 g/cm³ i powinna mieć wytrzymałość na naprężenia zdolna wytrzymać ręczne przenoszenie. Zaletą bibułki jest utrzymanie grubości w zakresie od 0,2 do 0,6 mm.

Korzystne jest wytwarzanie bibułki w formie rurki w sposób opisany wcześniejszym wnioskiem patentowym nr WO 96/07336.

Bibułka może być wytwarzana poprzez przygotowanie gęstego zaczynu składników bibułki, pokrycie zaczynem obrotowego bębna i usunięcie nadmiaru wilgoci środkami fizycznymi lub chemicznymi. Alternatywnie zaczyn może być odlany jako arkusz w bębnowej lub taśmowej odlewarce, bądź też, na przykład, wyciśnięty w formie rurki przez głowicę matrycową typu torpeda, która posiada stałą część środkową, bądź też wyciśnięta jako arkusz materiału. Zaczyn może być rozpylany, powlekany lub pompowany przez odpowiedni sprzęt podający/rozpylający.

Proces wyciskania jest przeprowadzany przy ciśnieniu, które nie powoduje zmian w przepuszczalności bibułki, nie powinno ono być większe niż 3-4 bary (300-400 kPa) w matrycy wyciskarki suwakowej, na przykład i nie większe niż 9 barów (900 kPa) w wyciskarce śrubowej APV Baker Perkins. Proces wyciskania może wymagać spienienia przy ujściu matrycy w celu wytworzenia struktury komórkowej, co powoduje większe ciśnienie wywierane w matrycy, przy zachowaniu przepuszczalności.

Po wyciskaniu lub powlekaniu wycisk lub pokryty bęben jest poddawany działaniu ciepła przy ujściu matrycy, w celu usunięcia nadmiaru wilgoci. Zaczyn bibułki może zawierać aktywowane cieplnie w temperaturze, na przykład, powyżej 40-50°C spoiwo, na przykład krzemian potasu, tlenek magnezu lub hydroksypropylocelulozę. Poddanie pokrytego bębna lub wycisku działaniu ciepła aktywuje spoiwo powodując zagęszczenie bibułki. Podgrzewanie promieniowaniem podczerwonym lub mikrofalami jest korzystne jako podgrzewanie bezpośrednie, na przykład użycie nadmuchu gorącego powietrza może wpływać na kształt wycisku, zwłaszcza w temperaturze powyżej 100°C.

Wyciskanie może być przeprowadzane przy użyciu jedno lub dwuśrubowej wyciskarki, wyciskarki suwakowej lub pompy zaczynowej.

Bibułka posiada odpowiednią grubość w zakresie od 0,1 do 1,0 mm, jakkolwiek pożądana może być grubość 2-3 mm. Wymagana grubość zależy od wagi i przepuszczalności bibułki. Dlatego też może powstać gęsta cienka bibułka lub gruba bibułka o małej gęstości w zależności od składu materiałów do produkcji bibułki.

Alternatywnie przygotowywane sposoby wytwarzania bibułki stosują substancje usuwające wodę. Substancje te usuwają wodę z zaczynu bibułki powodując w ten sposób osuszanie bibułki. Na przykład lekki tlenek magnezu może stanowić w zaczynie bibułki do 45% wagi suchych składników, w zależności od czasu przebywania w wyciskarce i temperaturze wyciskania. Dodatek tlenku magnezu może również mieć korzystny wpływ na redukcję widocznego efektu dymu ubocznego. Alternatywnie materiał bibułki może być wyciskany do kąpieli w etanolu lub innej silnie hydrofilowej substancji, etanol usuwa wodę z wycisku. Dalszą alternatywą jest wytrącanie nierozpuszczalnego alginianu z rozpuszczalnego alginianu w wyciskanej bibułce. Można to osiągnąć poprzez, na przykład wyciskanie rurki z materiału bibułki zawierającego alginian sodu do kąpieli w prostym elektrolicie (elektrolitach), na przykład, 1,0M roztworu chlorku wapnia. Jony wapnia podstawiają jony sodu i powodują bardzo szybkie zagęszczenie wycisku. W ostatnich dwóch sposobach rozpylanie substancji usuwającej wodę na wycisk lub arkusz bibułki może być przeprowadzane zamiast przechodzenia wycisku do wody.

Zastosowano dwuwartościowy lub trójwartościowy roztwór jonów; preferowanym rozwiązaniem jest połączenie zastosowania alginianu sodu w wyciskanej rurce oraz roztworu jonów wapnia w kąpieli. Najczęściej stosowaną solą do zagęszczania alginianów jest sól chlorku wapnia. Jakkolwiek sól ta opóźnia spalanie rurki bibułki i w związku z tym w przedmiocie wynalazku preferuje się sól octanu.

Niektóre wytracenia mogą być uzyskane poprzez dodanie podkrytycznego poziomu czynnika wytrącającego do bębna wyciskarki, następnie wytrącenie struktury poprzez podniesienie poziomu czynnika wytrącającego po wyciskaniu. Inne sposoby wyciskania zakładają wytrącanie wycisku w ką pieli w wysoko jonowym elektrolicie lub w rozpuszczalnym w wodzie nie rozpuszczalniku alginianu.

Dalsze sposoby zawierają, jak krótko wspomniano powyżej w stosunku do spoiw, zastosowanie zwykłych nierozpuszczalnych alginianów jako materiału spajającego poprzez odtworzenie jego roz6

PL 203 192 B1 puszczalności przy pomocy czynnika rozpuszczającego, a następnie zagęszczenie struktury bibułki poprzez usunięcie czynnika rozpuszczającego lub dodanie czynnika maskującego.

Sposoby te mogą być stosowane sekwencyjnie, na przykład bibułka może być zagęszczona poprzez wytrącenie rozpuszczalnego alginianu zawierającego materiał bibułki w kąpieli zawierającej jony wapnia. Wycisk może być następnie przepuszczany przez kąpiel w czynniku usuwającym wodę, na przykład etanolu, a następnie podgrzany w celu usunięcia pozostałości płynu. Alternatywnie po zagęszczeniu bibułka może być wysuszona sposobami opisanymi powyżej.

Sposoby te są szczególnie efektywne w uzyskiwaniu właściwego kształtu wycisku ze względu na szybkość reakcji i brak zmniejszenia objętości w procesach, szczególnie w fazach osuszania.

Bibułka może mieć sztywną strukturę, jakkolwiek odkryliśmy, że można otrzymać miękkie bibułki przy zastosowaniu alginianu sodu jako spoiwa, które jest następnie wytrącane tworząc alginian wapnia i następnie wolno osuszane. Miękkość jest zaletą w zakresie zwiększonej odporności na maszynowe i ręczne przenoszenie.

Czas zagęszczania bibułki w trakcie wytwarzania wyciskanej rurki jest krytyczny i zależy od kombinacji anionów i kationów, mocy roztworu, do którego wyciskana jest rurka i czasu przebywania rurki w kąpieli jonowej.

Składniki zmniejszające dym uboczny, na przykład tlenek magnezu mogą być również włączone do bibułki w celu zwiększenia redukcji dymu ubocznego.

Materiał do palenia stanowiący przedmiot wynalazku może być odpowiednim ciętym tytoniem i moż e być konwencjonalna mieszanką blaszek liś ciowych i ł odyg z lub bez wydł u ż onej części tytoniu. Szybciej spalane papierosy, na przykład Maryland lub modyfikowana Virginia mogą być preferowanym stosowanym tytoniem do zastosowania w przedmiocie wynalazku w celu zapewnienia akceptowalnego stopnia tlenia się, jakkolwiek nie modyfikowana Virginia i Amerykańskie mieszanki tytoniu wszystkie mogą być stosowane w przedmiocie wynalazku.

Preferowane jest aby wyrób do palenia zawierał co najmniej 50% ciętych blaszek liściowych tytoniu, lepiej 60%, a najlepiej 70%.

Alternatywnie stopień spalania wyrobu tytoniowego doprowadzony jest do wymaganego zakresu poprzez dostosowanie poziomu dodatków do spalania w połączeniu z innymi właściwościami bibułki i mieszanki materiału do palenia.

Materiał do palenia być częściowo tytoniowy i nie tytoniowy, mieszanką ich bądź dowolnym z powyższych materiałów, do której dodany jest materiał wytwarzają cy aerozol. Materiały te mogą być regenerowanym tytoniem lub alternatywnymi materiałami do palenia, włączając alternatywne materiały do palenia opisane w dokumencie WO 96/07336, a w szczególności źródłami paliwa zawierającymi węgiel opisanymi na stronach 15-18 tego dokumentu, środkami wytwarzającymi aerozol z jego stron 19-22 oraz źródłami paliwa wytwarzającymi aerozol ze stron 22-24; materiałem wypełniającym opisanym przez WO 97/32491 na stronach 2-6; materiałem opisanym przez .WO 97/32492 na stronach 2-4; materiałem opisanym przez WO 9732490 na stronach 2-6; oraz opisanym przez WO 98/57556 (materiałem do palenia zawierającym nie poliolowe generatory aerozolu, do 20% wagi tytoniu, spoiwem nie więcej niż 20% wagi i nie mniej niż 30% nieorganicznego wypełnienia), z których każdy został przytoczony jedynie celem odniesienia. Proporcje regenerowanego lub alternatywnego materiału do palenia mogą wynosić od 10 do 100% wagi materiału do palenia.

Materiał do palenia powinien być owinięty w wewnętrzną bibułkę, na przykład porowaty korek bibułkowy lub porowaty papier papierosowy. Wewnętrzna bibułka zachowuje ścisły kontakt zwęglonego materiału z zewnętrzną bibułką. Rdzeń z materiału do palenia ma z tego powodu średnice nieco mniejszą niż wewnętrzna średnica bibułki wyrobu do palenia. Wewnętrzna bibułka może wykorzystywać pewną ilość węgla w celu poprawienia spalania. Alternatywnie można zastosować inne materiały poprawiające spalanie.

Wewnętrzna bibułka powinna posiadać przepuszczalność większą niż 6,000CU, a najlepiej większą niż 12,000CU. Porowatość wewnętrznej bibułki jest określana przez potrzebę przyklejenia jej bez przesączania się kleju przez bibułkę.

Wyroby do palenia stanowiące przedmiot wynalazku mogą być z korzyścią stosowane w połączeniu z konwencjonalnymi filtrami z włóknistej celulozy octanowej. Można użyć również podwójnych lub potrójnych filtrów zawierających węgiel.

Przedmiot wynalazku został, dla przykładu, opisany w odniesieniu do schematycznego rysunku, na którym:

PL 203 192 B1

Fig. 1 ukazuje wyrób do palenia stanowiący przedmiot wynalazku, a fig. 2 ukazuje czas swobodnego tlenia się wyrobu Virginia (kontrolnego) (linia 2) i prototypu (linia 1).

Wyrób do palenia 1 zawiera trzon tytoniowy 2 owinięty w bibułkę 3 i przymocowany do filtra 4 z włóknistej celulozy octanowej.

Bibułka wyrobu tytoniowego 3 została przygotowana poprzez przygotowanie lepkiej pasty zawierającej 10% alginianu sodu (spoiwo organiczne), 82,5% tlenku glinu (wypełniacz ceramiczny) o wielkości cząstek 45 μm, 2,5% węglanu wapnia (nieorganiczny polepszacz popiołu) i 5% cytrynianu trójpotasowego (dodatek do spalania) w mieszaninie o całkowitym ciężarze 100 g, a następnie zmieszanej z 60 ml wody. Pasta była wyciskana przez wyciskarkę suwakową przez 7,5 mm zewnętrznej średnicy matrycy torpedowej do 0,75M roztworu octanu wapnia. Wyciskana rurka pozostawała w roztworze przez około 10-60 sekund, następnie była wyjmowana, rozcinana na długość i suszona w pomieszczeniu przygotowawczym w 60% względnej wilgotności i 22°C na podstawie o odpowiednim wymiarze. Rurka miała średnicę około 23,5 mm i grubość ścianki około 0,5 mm. Zawartość wilgoci w osuszonym trzonie wynosiła około 2%.

Trzon tytoniowy 2 zawierający mieszaninę tytoniu Virginia był w tym czasie owinięty w bibułkę o przepuszczalności 12,000CU w celu uzyskania owiniętego tytoniowego trzonu o średnicy zewnętrznej, zapewniającej ścisły kontakt z wewnętrzną ścianką zewnętrznej wyciskanej bibułki.

Następujące przykłady zostały przygotowane przy użyciu dwóch różnych mieszanek tytoniu owiniętych w konwencjonalną papierową bibułkę o przepuszczalności 80CU, jako wyrób kontrolny. Ta sama mieszanka została zastosowana w trzonie materiału do palenia owiniętym w wewnętrzną bibułkę, z niekonwencjonalną zewnętrzna bibułką opisaną powyżej. Wszystkie wyroby do palenia miały 57 mm długości i 27 mm długości rdzenie filtrów z włóknistej celulozy octanowej.

P r z y k ł a d 1

Kontrolny i prototypowy papieros zostały wytworzone jak opisano powyżej, Waga i średnica trzonu tytoniowego zostały podane w tabeli 1. (USB - mieszanka tytoniów Amerykańskich)

T a b e l a 1

Kod Papierosa	Waga tytoniu spalonego (g)	Średnica trzonu tytoniowego (mm)
USB kontrolny	585	24,5
USB prototyp	344	19
Virginia kontrolny	585	24,5
Virginia prototyp	344	19

Główny strumień dymu dla tych papierosów podano w poniższej tabeli 2.

T a b e l a 2

Główny strumień dymu (mg/pap)	USB kontrolny	USB prototyp	Virginia kontrolny	Virginia prototyp
TPM	15,85	19,17	15,49	17,49
NFDPM	12,12	12,6	12,53	11,12
NHFDPM	10,5	10,83	11,88	10,35
Woda	2,5	5,5	1,74	5,48
Nikotyna	1,23	1,07	1,22	0,95
Gliceryna	1,14	1,01	0	0
Trójacetyna	0,48	0,76	0,65	0,77
Ilość wdechów	6,4	5,7	6,9	5,6

TPM = całkowita ilość cząstek

NFDPM = ilość cząstek suchej materii bez nikotyny

NHFDPM = ilość cząstek suchej materii bez nikotyny i pochłaniaczy wilgoci.

Wydzielanie dymu na boki z każdego papierosa podaje tabela 3 poniżej. Tabela 4 podaje procentową zmianę w dymie ubocznym pomiędzy papierosami kontrolnymi i prototypami. Liczba ujemna oznacza procent redukcji w stosunku do papierosów kontrolnych.

PL 203 192 B1

T a b e l a 3

Dym uboczny (mg/pap)	USB kontrolny	USB prototyp	Virginia kontrolny	Virginia prototyp
TPM		3,44		2,59
NFDPM	25,1	2,6	25,6	2,2
Nikotyna		1,48	5,21	1,18
CO	46,6	28,9	51,2	25,5
CO2	362	275	404	218

T a b e l a 4

Składnik dymu ubocznego	% zmiany pomiędzy USB kontrolnym i prototypem	% zmiany pomiędzy Virginia kontrolnym i prototypem
NFDPM	-89,6	-90,9
CO	-38	-50,2
CO2	-24	-46
Nikotyna		-77,4

Wyniki wskazują na zadziwiający spadek składników w dymie ubocznym, w porównaniu do produktów w konwencjonalnych bibułkach. Osiągnięto 90% spadek NFDPM. Większa jest efektywność spalania tytoniu i pomimo iż mniej tytoniu jest spalane dostarczanie substancji smolistych w głównym dymie są równe pełno wartościowym produktom. Powstają zatem możliwości produkcyjne do zastosowania znacznie mniejszych ilości tytoniu do otrzymania nieco mniej lub pełnowartościowego produktu.

P r z y k ł a d 2

Bibułki o innym składzie zostały również wyprodukowane i przygotowane w ten sam sposób, zawierały 7% alginianu sodu, 3% hydroksypropylowej celulozy, (organiczne spoiwa), 20% aktywowanego tlenku glinu (nieorganiczne spoiwo), 63,5% kalcynowanego tlenku glinu (wypełnienie ceramiczne) o wielkości cząstek 50 μm, 1-5% węglanu wapnia (nieorganiczny polepszacz popiołu) i 5% octanu potasu (dodatek do spalania).

Trzon tytoniowy zawierał te same mieszanki tytoniu Virginia i taką samą porowatą bibułkę jak w przypadku poprzednich produktów.

Dane głównego i ubocznego dymu podano w tabeli 5 poniżej, w porównaniu do papierosów kontrolnych z mieszanką tytoniu Virginia (jak powyżej).

T a b e l a 5

Składnik dymu	Virginia prototyp II główny dym (mg/pap)	Uboczny dym (mg/pap)
TPM	15,71	2,19
NFDPM	8,94	2,01	(-92,1)
NHFDPM	8,91
Woda	5,71
Nikotyna	1,02	0,38	(-92,7)
Gliceryna	0,00
Trójacetyna	0,02
Ilość wdechów	7,20
CO		40,11
CO2		397,64

PL 203 192 B1

Liczby w nawiasach są procentową redukcją w dymie ubocznym w porównaniu do papierosów kontrolnych Virginia z tabeli 3.

Fig 2 ukazuje czas swobodnego tlenia się wyrobów tytoniowych stanowiących przedmiot wynalazku. Czas ten jest podobny do czasu w produktach konwencjonalnych i wynosi około 10 minut. Stopień tlenia się przedmiotu wynalazku jest niższy niż kontrolny. Stopień spożycia papierosa jest podobny w prototypie z przykładu 1 i papierosie kontrolnym Virginia.

Wytworzone wyroby do palenia posiadały popiół łatwy do usunięcia w normalnych warunkach palenia i posiadający akceptowalny kolor.

Mechanizm redukcji dymu ubocznego w przedmiocie wynalazku polega na mechanicznym wyłapywaniu cząstek dymu ubocznego. Głównie wyłapywana jest uwodniona faza cząsteczkowa dymu ubocznego.

Zadziwiająco korzystną zaletą wynalazku jest fakt, że pomimo zawartości tytoniu osiągany poziom dymu ubocznego jest porównywalny wyłącznie do materiału do palenia nie zawierającego tytoniu. Osiągnięto zatem znaczącą filtrację składników dymu ubocznego.

Claims

1. Wyrób do palenia zawierający materiał bibułki owijają cy tytoniowy materiał do palenia, która to bibułka jest utworzona z zaczynu i zawiera ceramiczny wypełniacz i spoiwo, opcjonalnie dodatek do spalania i opcjonalnie polepszacz popiołu, przy czym ceramiczny wypełniacz jest obecny w zakresie od 50-95% wagi suchych materiałów w zaczynie do wytwarzania bibułki, znamienny tym, że ceramiczny wypełniacz jest w postaci cząsteczkowego wypełniacza ceramicznego o wstępnie ustalonym kształcie, który po zmieszaniu ze spoiwem w bibułce, nadaje jej porowatą strukturę samopodtrzymującą.

2. Wyrób wed ł ug zastrz. 1, znamienny tym, ż e bibułka jest surową bibułk ą ceramiczną .

3. Wyrób według zastrz. 1, znamienny tym, że kształt cząsteczek ceramicznego wypełniacza jest sferyczny lub zasadniczo sferyczny, owalny lub zasadniczo owalny, bądź też inny, zbliżony do nich kształt nieregularny.

4. Wyrób według zastrz. 1, znamienny tym, że wielkość cząstek wypełniacza ceramicznego jest w zakresie od 2 do 90 μm.

5. Wyrób według zastrz. 4, znamienny tym, że wielkość cząstek wypełniacza ceramicznego jest w zakresie od 2 do 75 μm.

6. Wyrób według zastrz. 5, znamienny tym, że wielkość cząstek wspomnianego ceramicznego jest w zakresie od 25 do 70 μm.

7. Wyrób według zastrz. 6, znamienny tym, że średnia wielkość cząsteczki wypełniacza ceramicznego jest większa niż 30 μm.

8. Wyrób według zastrz. 7, znamienny tym, że średnia wielkość cząsteczki wypełniacza ceramicznego jest większa niż 35 μm.

9. Wyrób według zastrz. 8, znamienny tym, że średnia wielkość cząsteczki wynosi około 50 nm.

10. Wyrób według zastrz. 1, znamienny tym, że cząsteczki ceramicznego wypełniacza mają regularny bądź nieregularny kształt niepłytkowy.

11. Wyrób według zastrz. 1, znamienny tym, że cząsteczkowy wypełniacz ceramiczny jest nierozpuszczalnym lub słabo rozpuszczalnym tlenkiem metalu lub solą metalu.

12. Wyrób według zastrz. 11, znamienny tym, że cząsteczkowy wypełniacz ceramiczny stanowi przynajmniej jeden materiał wybrany z grupy, na którą składa się tlenek glinu, dwutlenek krzemu, krzemian tlenku glinu, węglik krzemu, stabilizowany lub niestabilizowany tlenek cyrkonu, cyrkon, granat, skaleń lub inny podobny materiał posiadający odpowiednią wielkość cząstek, lub inny odpowiedni materiał ceramiczny zmielony do potrzebnych rozmiarów lub kształtu.

13. Wyrób według zastrz. 1, znamienny tym, że ceramiczny wypełniacz jest obecny w zakresie od 70 do 90% wagi suchych materiałów.

14. Wyrób według zastrz. 13, znamienny tym, że ceramiczny wypełniacz jest obecny w zakresie od 70 do 87.5%.

15. Wyrób według zastrz. 1, znamienny tym, że ceramiczny wypełniacz nie jest wypełniaczem aktywowanym.

16. Wyrób według zastrz. 1, znamienny tym, że spoiwo jest spoiwem organicznym.

PL 203 192 B1

17. Wyrób według zastrz. 16, znamienny tym, że spoiwo organiczne stanowi przynajmniej jeden materiał wybrany z grupy, na którą składa się alginian, na przykład alginian wapnia, alginian propylenowo-glikolowy, żywica naturalna, celuloza (modyfikowana bądź naturalna), pektyna lub spoiwo pektynowe, skrobia lub sole metali Grupy I lub II tych spoiw, takie jak karboksymetyloceluloza sodowa lub alginian sodu.

18. Wyrób według zastrz. 1, znamienny tym, że spoiwo jest spoiwem nieorganicznym.

19. Wyrób według zastrz. 18, znamienny tym, że spoiwo nieorganiczne jest aktywowanym materiałem nieorganicznym.

20. Wyrób według zastrz. 1, znamienny tym, że spoiwo jest obecne w zakresie od 2 do 30% wagi suchych materiałów w zaczynie.

21. Wyrób według zastrz. 20, znamienny tym, że spoiwo jest obecne w zakresie od 3 do 10%.

22. Wyrób według zastrz. 1, znamienny tym, że dodatek do spalania jest obecny w zakresie od 1 do 15% wagi suchych materiał ów w zaczynie do wytwarzania bibuł ki.

23. Wyrób według zastrz. 22, znamienny tym, że dodatek do spalania jest obecny w zakresie od 2 do 5%.

24. Wyrób według zastrz. 23, znamienny tym, że dodatek do spalania jest przynajmniej jedną solą metali z Grupy I lub II, taką jak octany, cytryniany i inne znane przyspieszacze spalania.

25. Wyrób według zastrz. 1, znamienny tym, że polepszacz popiołu jest obecny w bibułce w zakresie od 0 do 5%.

26. Wyrób według zastrz. 25, znamienny tym, że polepszacz popiołu jest przynajmniej jednym materiałem spośród miki, kredy, perlitu lub glin.

27. Wyrób według zastrz. 1, znamienny tym, że bibułka posiada przepuszczalność < 200 Jednostek Coresta (C.U.).

28. Wyrób według zastrz. 27, znamienny tym, że bibułka posiada przepuszczalność w zakresie od 5 do 50 C.U.

29. Wyrób według zastrz. 1, znamienny tym, że bibułka posiada gęstość w zakresie od 0,5 do 3,0 g/cm³.

30. Wyrób według zastrz. 1, znamienny tym, że tytoń jest tytoniem ciętym, zawierającym cięte blaszki listków i łodygi.

31. Wyrób według zastrz. 1, znamienny tym, że tytoń zawiera jeden lub więcej materiałów spośród przetworzonego i materiału tytoniowego, materiału nie tytoniowego lub alternatywnych materiałów do palenia.