DE69115383T2 - Smoking articles - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rauchartikel, der Rauch und/oder ein Aerosol erzeugt, der bzw. das Tabakrauch ähnelt bzw. gleicht.The present invention relates to a smoking article that produces smoke and/or an aerosol that resembles tobacco smoke.
Es ist allgemein bekannt, daß Tabakrauch aus Tausenden Chemikalien besteht, die das Ergebnis von Pyrolyse und unvollständiger Verbrennung von Tabak sind. Viele Rauchartikel wurden vorgeschlagen, die die Mengen dieser Verbindungen verringern, während der Rauchartikel bzw. das Rauchfabrikat ihre Annehmbarkeit nicht einbüßen.It is well known that tobacco smoke consists of thousands of chemicals that are the result of pyrolysis and incomplete combustion of tobacco. Many smoking articles have been proposed that reduce the amounts of these compounds while maintaining the acceptability of the smoking article or product.
US-PS-4.340.072 zeigt eine Brennstoffstange, die aus wiederhergestelltem Tabak und/oder Tabakersatz geformt oder extrudiert wird. Ein sich der Länge nach erstreckender Durchgang ist in der undurchlässigen Brennstoffstange so vorgesehen, daß ein Fluß heißen Gases während der Verbrennung erzeugt wird und während des Rauchens zu einer Aerosolvorläufer-Kammer gelangt. In dieser Konstruktion passiert die in den Durchgang eindringende Luft die Brennkohle und wird erhitzt und mit den Verbrennungsgasen aus der brennenden Stange vermischt; dieser Strom heißen Gases wird entlang des Durchgangs und zwischen dem Granulat des Vorläufermaterials geführt, um durch eine Filterspitze in den Mund des Rauchers auszutreten. Somit atmet der Raucher ein Aerosol eines Geschmackstoffs aus dem Vorläufermaterial ein, das auch tei lchenförm iges Material aus der verbrennenden Brennstoffstange enthält.US-PS-4,340,072 shows a fuel rod formed or extruded from reconstituted tobacco and/or tobacco substitute. A longitudinally extending passage is provided in the impermeable fuel rod such that a flow of hot gas is generated during combustion and passes to an aerosol precursor chamber during smoking. In this construction, the air entering the passage passes through the fuel carbon and is heated and mixed with the combustion gases from the burning rod; this flow of hot gas is directed along the passage and between the granules of precursor material to exit through a filter tip into the smoker's mouth. Thus, the smoker inhales an aerosol of flavor from the precursor material which also contains particulate material from the burning fuel rod.
US-PS4.917.121 zeigt einen Rauchartikel, der körniges Material innerhalb eines in einer Tabaksäule befindlichen Rohrs enthält. Das vom angezündeten Ende entfernte Ende der Tabaksäule ist geschlossen, sodaß alle Gase das Rohr entlangströmen. Somit vermischen sich die Gase und der Rauch vom verbrennenden Tabak und vom körnigen Material, und das teilchenförmige Material im Tabakrauch wird weiter zum Mundstückende transportiert.US-PS4,917,121 shows a smoking article containing granular material within a tube contained in a tobacco column. The end of the tobacco column remote from the lit end is closed so that all gases flow down the tube. Thus, the gases and smoke from the burning tobacco and the granular material mix and the particulate material in the tobacco smoke is carried further to the mouthpiece end.
Die vorliegende Erfindung stellt einen Rauchartikel bereit, umfassend eine Tabakstange aus rauchbarem Material in einem äußeren Deckblatt und eine stromabwärtige Filtereinheit, die ein körniges Element enthält, das adsorbierte Verbindungen aufweist, die ein Aerosol erzeugen, wenn heiße Gase durch das Element hindurchströmen, und einen Durchgang, der durch eine undurchlässige Wand definiert ist und der sich der Länge nach vom Ende der Stange zum körnigen Element erstreckt, um heißes Gas zuzuleiten.The present invention provides a smoking article comprising a tobacco rod of smokable material in an outer wrapper and a downstream filter unit containing a granular element having adsorbed compounds, which generate an aerosol when hot gases pass through the element, and a passage defined by an impermeable wall extending lengthwise from the end of the rod to the granular element for the supply of hot gas.
Filtermittel sind vorgesehen, um den Rauch, der sich entlang der Tabakstange durch deren verarbeiteten und geschnittenen Tabak bewegt, zu filtern, bevor oder während der Rauch mit dem Aerosol in Kontakt kommt, das aus dem körnigen Element durch die heißen Gase erzeugt wird.Filter means are provided to filter the smoke moving along the tobacco rod through its processed and cut tobacco before or during contact with the aerosol generated from the granular element by the hot gases.
Beim Anzünden der Tabakstange strömen heiße Gase aus der verbrennenden Kohle vorzugsweise entlang des Durchgangs zum Filterende. Diese heißen Gase gelangen durch das körnige Material und setzen dadurch adsorbierte Komponenten frei und bilden ein Aerosol. Die Menge des entlang des Durchgangs transportierten heißen Gases ist abhängig von seiner Größe, der Dichte des ihn umgebenden rauchbaren Materials und der Durchlässigkeit der äußeren Deckblätter. Der Durchgang kann einen Durchmesser im Bereich von 0,5 bis 5,0 mm, oder vorzugsweise im Bereich von 1,0 bis 5,0 mm, aufweisen. Die am Ende des Durchgangs gemessenen Temperaturen können bis zu 550ºC erreichen, wodurch für eine ausreichende Hitze gesorgt ist, um Komponenten aus dem körnigen Material freizusetzen.When the tobacco rod is lit, hot gases from the burning coal flow preferably along the passage to the filter end. These hot gases pass through the granular material, thereby releasing adsorbed components and forming an aerosol. The amount of hot gas transported along the passage depends on its size, the density of the surrounding smokable material and the permeability of the outer wrappers. The passage may have a diameter in the range of 0.5 to 5.0 mm, or preferably in the range of 1.0 to 5.0 mm. Temperatures measured at the end of the passage may reach up to 550ºC, providing sufficient heat to release components from the granular material.
Die Filtermittel bewirken die Entfernung von teilchenförmigem Material vor oder während der Verwendung von Rauch/Gasen zur Freisetzung der Komponenten und Geschmacksstoffen, die kondensieren und das Aerosol bilden.The filter media act to remove particulate matter before or during use of smoke/gases to release the components and flavors that condense to form the aerosol.
Der Längsdurchgang kann eine Wand aus verbrennbarem Material wie z.B. Papier oder wiederhergestellten Tabakblättern besitzen und ist im wesentlichen undurchlässig.The longitudinal passage may have a wall of combustible material such as paper or reconstituted tobacco leaves and is substantially impermeable.
Das körnige Element kann durch ein herkömmliches Filterelement abgestützt sein.The granular element can be supported by a conventional filter element.
Körnige Materialien wie z.B. Aluminiumoxid, Magneslumsilikat, Zeolithe, Keramikmaterialien, Aktivkohle oder andere poröse Materialien, die mit ausgewählten Komponenten der Verbindungen imprägniert sind (z.B. Nikotin, Glyzerin, Tabakgeschmackstoffe, Tabakextrakte) sind in einem Hohlraum angrenzend an das Ende der den Längsdurchgang enthaltenden Tabakstange enthalten und können in einer lose gepackten oder gesinterten Form vorliegen. Somit werden adsorbierte Komponenten desorbiert, wenn das heiße Gasgemisch aus dem Durchgang durch das körnige Element der Filtereinheit strömt.Granular materials such as alumina, magnesium silicate, zeolites, ceramic materials, activated carbon or other porous materials impregnated with selected components of the compounds (e.g. nicotine, glycerin, tobacco flavors, tobacco extracts) are contained in a cavity adjacent to the end of the tobacco rod containing the longitudinal passage and may be in a loosely packed or sintered form. Thus, adsorbed components are desorbed as the hot gas mixture flows from the passage through the granular element of the filter unit.
Die desorbierten Komponenten bilden ein Aerosol, das dann vorzugsweise durch einen Filter geringer Effizienz strömt, der aus Zelluloseacetat, Polypropylen, Papier oder einem ähnlichen Filtermaterial bestehen kann.The desorbed components form an aerosol which then preferentially flows through a low efficiency filter, which may be made of cellulose acetate, polypropylene, paper or a similar filter material.
Die Erfindung kann in unterschiedlicher Weise durchgeführt werden. Einige ihrer Ausführungsformen werden als Beispiele und unter Bezugnahme auf die beigelegten Abbildungen beschrieben, worin:The invention can be carried out in different ways. Some of its embodiments will be described by way of example and with reference to the accompanying figures, in which:
Figuren 1 bis 3 Längsschnittansichten durch drei unterschiedliche Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Rauchartikeln sind.Figures 1 to 3 are longitudinal sectional views through three different embodiments of smoking articles according to the invention.
Der in Fig.1 dargestellte Rauchartikel umfaßt eine zylindrische Tabakstange 1 aus herkömmlich verarbeitetem und geschnittenem Tabak mit einer Fülldichte von 150 bis 300 mg cm&supmin;³, der in Zigarettenpapier 2 eingewickelt ist, dessen Porosität im Bereich von 4 bis 150 CORESTA-Einheiten, oder vorzugsweise 20 bis 80 CORESTA-Einheiten, liegt. Ein Längsdurchgang 3 erstreckt sich über die Länge der Tabakstange, wobei die Wand des Durchgangs 4 im wesentlichen luftundurchlässig ist und aus Zigarettenpapier oder wiederhergestellten Tabakblättern besteht. Beim Anzünden des Endes des Rauchartikels bewegt sich der Rauch vorzugsweise entlang der Tabakstange 1, während die heißen Gase entlang des Durchgangs 3 zu einer Filtereinheit 5 strömen.The smoking article shown in Fig. 1 comprises a cylindrical tobacco rod 1 made of conventionally processed and cut tobacco having a bulk density of 150 to 300 mg cm-3 wrapped in cigarette paper 2 having a porosity in the range of 4 to 150 CORESTA units, or preferably 20 to 80 CORESTA units. A longitudinal passage 3 extends the length of the tobacco rod, the wall of the passage 4 being substantially air-impermeable and made of cigarette paper or reconstituted tobacco leaves. When the end of the smoking article is lit, the smoke preferably moves along the tobacco rod 1 while the hot gases flow along the passage 3 to a filter unit 5.
Ein zwischen dem Tabak und einem körnigen Bett 6 angeordnetes Filterelement 9 besteht aus einem äußerst wirkungsvollen Material wie z.B. ultrafeinen Fasern aus Polypropylen oder einem anderen Polyolefinmaterial und entfernt die meisten Rauchkomponenten, die sich vorzugsweise entlang der Tabakstange 1 bewegen.A filter element 9 arranged between the tobacco and a granular bed 6 consists of a highly effective material such as ultrafine fibers of polypropylene or another polyolefin material and removes most of the smoke components which preferentially move along the tobacco rod 1.
Gemische aus heißer Luft/Gas gelangen durch ein körniges Element 6 und desorbieren die Komponenten aus dem Granulat 7. Diese Komponenten bilden ein Aerosol und gelangen durch einen Endfilter 8 in den Mund des Rauchers. Dieser Filter sollte vorzugsweise eine sehr geringe Retention aufweisen, sodaß eine maximale Übertragung von den Körnern zum Mund des Rauchers stattfinden kann, und kann als herkömmlicher Filter aus Zelluloseacetat, Polypropylen, Papier oder einem anderen ähnlichen Filtermaterial bestehen.Hot air/gas mixtures pass through a granular element 6 and desorb the components from the granules 7. These components form an aerosol and pass through a final filter 8 into the smoker's mouth. This filter should preferably have very low retention so that maximum transfer from the granules to the smoker's mouth can take place and can be a conventional filter made of cellulose acetate, polypropylene, paper or other similar filter material.
In der oben beschriebenen Anordnung kann das körnige Material Magnesiumsilikat sein, z.B. Sepiolit in körniger Form beispielsweise von 15-30 Mesh, doch zur leichteren Herstellung könnten die Körner zu einer Stange gesintert werden, die dann zur geeigneten Größe geschnitten wird, wobei zwischen 50-200 mg Körner in jeder Filtereinheit enthalten sein können.In the arrangement described above, the granular material may be magnesium silicate, e.g. sepiolite in granular form of, for example, 15-30 mesh, but for ease of manufacture the grains could be sintered into a bar which is then cut to the appropriate size, with between 50-200 mg of grains being contained in each filter unit.
Typischerweise liegt die Gesamtlänge des Rauchartikels im Bereich von 50 bis 120 mm, mit einem Gesamtdurchmesser von 5 bis 8 mm, beispielsweise 7,8 mm.Typically, the overall length of the smoking article is in the range of 50 to 120 mm, with an overall diameter of 5 to 8 mm, for example 7.8 mm.
Auf Wunsch kann das körnige Material mit Nikotin und Glyzerin im Bereich von 0,5 bis 20 % G/G bzw. 0 bis 40% G/G behandelt werden, was bei der Verwendung zur Freisetzung von Nikotin führt.If desired, the granular material can be treated with nicotine and glycerine in the range of 0.5 to 20% w/w and 0 to 40% w/w respectively, which results in the release of nicotine during use.
In der zweiten in Fig.2 gezeigten Ausführungsform befindet sich ein Hohlraum 10 zwischen dem Filterelement 9 und dem körnigen Element 6. Dies ermöglicht das Durchströmen des heißen Gasgemischs durch einen größeren Bereich des körnigen Elements und hilft, das Ende 11 des Durchgangs 3 vor Verstopfung mit jeglicher Asche, die sich möglicherweise den Durchgang entlangbewegt, zu schützen.In the second embodiment shown in Fig.2, a cavity 10 is located between the filter element 9 and the granular element 6. This allows the hot gas mixture to flow through a larger area of the granular Elements and helps protect the end 11 of passage 3 from clogging with any ash that may be moving down the passage.
Der sich über die Länge der Tabakstange 1 axial erstreckende Durchgang 3 kann an der Peripherie davon positioniert sein.The passage 3 extending axially along the length of the tobacco rod 1 may be positioned at the periphery thereof.
Die dritte, in Fig.5 dargestellte Ausführungsform der Erfindung dient dazu, die Wärme im Bereich des Granulats 7 zurückzuhalten. Diese Ausführungsform enthält einen Wärmeisolierabschnitt 12, der z.B. aus keramischen oder anderen wärmeisolierenden Fasern besteht. Dies verhindert einen übermäßigen Wärmeverlust an die Umgebung und hält gleichzeitig das Äußere des Rauchartikels kalt genug, sodaß man ihn halten kann. Das Wärmeisoliermaterial 12 ist angeordnet, als Filter zu wirken, um den sich entlang der Tabakstange bewegenden Rauch zu entfernen. Die Materialien können feine Fasern und Webstoffmaterialien sein.The third embodiment of the invention, shown in Fig. 5, serves to retain heat in the area of the granulate 7. This embodiment includes a heat insulating portion 12, which consists for example of ceramic or other heat insulating fibers. This prevents excessive heat loss to the environment and at the same time keeps the exterior of the smoking article cool enough to hold. The heat insulating material 12 is arranged to act as a filter to remove smoke moving along the tobacco rod. The materials can be fine fibers and woven materials.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, dem Raucher ein Aerosol mit stark verringerten Mengen an Pyrolyse- und Verbrennungsprodukten aus dem Tabak zuzuführen. Zur Erreichung dieses Ziels werden Komponenten und Geschmacksstoffe auf körnige Materialien im Filterelement adsorbiert. Beim Anzünden der Zigarette wird die durch das Mittelrohr gezogene Luft durch die verbrennende Kohle erhitzt, wobei diese heiße Luft das körnige Material durch Freisetzung von Komponenten und Geschmacksstoffen "aktiviert". Diese Dämpfe kondensieren und bilden ein Aerosol, das dann durch den Filterabschnitt gelangt. Die Verwendung des undurchlässigen Rohrs stellt sicher, daß es zu keiner Ausbreitung des heißen Gases aus dem Rohr auf die Tabakstange oder des Rauchs in das Rohr kommt.It is an object of the present invention to provide the smoker with an aerosol containing greatly reduced amounts of pyrolysis and combustion products from the tobacco. To achieve this object, components and flavors are adsorbed onto granular materials in the filter element. When the cigarette is lit, the air drawn through the central tube is heated by the burning coal, and this hot air "activates" the granular material by releasing components and flavors. These vapors condense to form an aerosol which then passes through the filter section. The use of the impermeable tube ensures that there is no spread of the hot gas from the tube to the tobacco rod or of the smoke into the tube.
Ein zusätzliches Merkmal dieser Konstruktionen sind die Strömungseigenschaften der heißen Luft und des Rauchs, wenn der Raucher einen Zug macht. Diese Strömungseigenschaften wurden unter Verwendung eines einfachen Widerstandnetzes ermittelt, das anzeigt, daß sich der Rauch vorzugsweise entlang der Tabaksäule bewegt, während die heiße Luft das Rohr entlang strömt. Es ist ein Ziel der Erfindung, ein möglichst wirkungsvolles Filterelement 9 vorzusehen, wodurch die Menge an Rauchpartikeln, die durch den verbrennenden Tabak gebildet werden und zum Raucher gelangen, deutlich verringert wird. Gase, die durch diesen Weg strömen, besitzen eine niedere Temperatur und desorbieren keine Komponenten aus dem körnigen Material.An additional feature of these designs is the flow characteristics of the hot air and smoke when the smoker takes a puff. These flow characteristics were determined using a simple resistance network, which indicates that the smoke moves preferentially along the tobacco column, while the hot air flows along the tube. It is an object of the invention to provide a filter element 9 that is as effective as possible, whereby the amount of smoke particles formed by the burning tobacco that reach the smoker is significantly reduced. Gases flowing through this path have a low temperature and do not desorb components from the granular material.
In der vorliegenden Erfindung üben die heiße Luft/die Gase, die sich entlang des Rohrs bewegt bzw. bewegen, eine aktivierende Wirkung auf das Granulat aus. Es wurde gezeigt, daß bei Umgebungstemperatur der Tabakrauch selbst auf das körnige Material überhaupt keinen Einfluß ausübt, wie dies in Figuren 1 und 2 der Fall wäre.In the present invention, the hot air/gases moving along the tube exert an activating effect on the granules. It has been shown that at ambient temperature the tobacco smoke itself has no effect at all on the granular material, as would be the case in Figures 1 and 2.
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