RO103706B1 - Smoking article cigarette type - Google Patents

Description

. Invenția se referă la un articol de fumat tip țigaretă, alcătuit dintr-un element combustibil, un sistem generator de aerosoli și un strat izolator permeabil pentru aer.

Sînt cunoscute articole de fumat prevăzute cu două zone coaxiale, dar separate, din care una conține o sursă de nicotină și aerosol, iar cealaltă un material de încălzire, ca, de exemplu, tutun, care servește la încălzirea sursei de material din prima zonă și provoacă degajarea nicotinei și aerosolilor. Aceste două zone pot fi formate cu ajutorul unei banderole cilindrice exterioare și un tub coaxial plasat. în poziție centrală, care conține nicotină și aerosoli și poate comunica cu un muștiuc prin intermediul căruia fumătorul inspiră aer combinat cu aerosol și nicotină (Brevet SUA nr. 3258015).

Dezavantajul acestora constă în faptul că tubul coaxial nu este consumabil sub acțiunea căldurii și în timp ce tutunul sau alt material care se află în zona inelară se consumă, el rămîne întreg, pătrunzând în capătul părții articolului care arde mocnit.

Se mai cunosc articole. de fumat (Brevet SUA nr. 3356094), alcătuite dintr-un tub de tutun, avînd atașat la un capăt un muștiuc. în interiorul tubului de tutun, este plasat un tub de material casant sub influența căldurii și acoperit pe suprafața sa interioară cu nicotină. Astfel, în timpul fumatului gazele calde sînt transportate către tubul interior și pun în libertate nicotină sub formă de aerosol, care este inhalat de fumător. Articolul prezintă dezavantajul, în timpul fumatului, a unor pierderi mari de nicotină și alte substanțe cu arome.

Un alt articol de fumat tip țigaretă (Brevet SUA nr. 4340072) este alcătuit dintr-o vergea de material combustibil, o incintă de comunicare a gazelor prin care pătrund gazele fierbinți de la elementul combustibil care arde și în care se află substanțe inhalante, care, în contact cu gazele fierbinți, produc în timpul fumatului aerosoli care sînt inhalați de fumător.

Este cunoscut, de asemenea (Brevet European nr. 117355), un articol de fu5 mat prevăzut cu muștiuc și un capăt din cărbune și care conține o sursă de căldură cărbunoasă și un material generator de arome, aviad un substrat adiacent la muștiuc, care este impregnat 10 sau conține arome care se degajă sub influența căldurii.

Scopul invenției constă în posibilitatea controlului cantității de aer periferic față de elementul combustibil care 15 arde.

Problema tehnică pe care o rezolvă invenția este învelirea elementului combustibil cu unul sau mai multe materiale în foi, care, în timpul arderii elementu20 lui combustibil, să asigure un strat coerent pentru a participa la controlul cantității de aer periferic.

Invenția elimină dezavantajele articolelor de fumat tip țigaretă cunoscute, 25 prin aceea că banderola care înconjoară cel puțin parțial stratul izolator și care rămîne intactă în timpul arderii elementului combustibil include atît o manta interioară, conținînd un strat interco30 nectat sau o țesătură de materiale necombustibile, stratul interconectat fiind constituit (fin unul sau mai multe materiale, alese dintre folie de aluminiu, hîrtie conținînd mica, fibre de sticlă, 35 fibre fosfatice, fibre de aluminosilicați, fibre de carbură de siliciu, fibre de sulfat de calciu, fibre celulozice necombustibile, iar materialele necombustibile conțin fibre celulozice tratate cu 40 un compus anorganic de silicați.

Se dă, în continuare, un exemplu de realizare a invenției, în legătură și cu fig. 1, IA, 2...6 și care reprezintă:

- fig.l, vedere longitudinală a arti45 colului de fumat;

- fig. IA, secțiune transversală prin elementul combustibil, la capătul care se aprinde;

- fig.2, secțiune transversală prin 50 capătul elementului combustibil al arti103706 colului de fumat în stare neaprinsă;

- fig.3, secțiune transversală prin capătul elementului combustibil al articolului de fumat în formă proaspăt aprinsă;

- fig.4, diagrama masă/timp de degajare a cantității totale de particule umede;

- fig.5 și 6, diagramele masă/timp de degajare a cantității totale de particule umede.

în fiecare diagramă este redată pentru comparație curba de degajare a cantității totale de . particule umede, realizată la articol© de fumat confecționate fără mantaua conform invenției.

Articolul de fumat tip țigaretă din fig.l ar© un mic element necombustibil cărbunos 1, cu o multitudine de trasee 2 prin el, de preferință aproximativ treisprezece la număr, aranjate în modul arătat în fig. IA. Acest element combustibil este format dintr-un amestec extrădat de carbon (de preferință hîrtie carbonizată), sodiu-carboxi-metilceluloză (SCMC) ca liant, K2CO3 și apă. Periferia 3 a elementului combustibil 1 este învelită de o cămașă rezilienta din fibre izolatoare 4, ca fibrele de sticlă, care, la rîndul lor, sînt învelite de mantaua 5 conținînd mantaua interioară 6 și mantaua pentru cenușa coerentă 7. Capsula metalică 8 se suprapune peste o parte din capătul de introdus în gură al elementului combustibil 1 și înconjoară dispozitivul generator de aerosol fizic separat, care conține un material de substrat 9. Substratul poate avea formă de macroparticule, de bară sau poate avea alte forme. Pe capătul de introdus în gură al capsulei sînt prevăzute două trasee 10 gen fante pentru a permite degajarea aerosolului spre cel care fumează. Capsula 8 ©st© învelită de o cămașă de tutun 11, care este învelită de un strat de hîrtie 12 și de mantaua exterioară pentru cenușa coerentă 7. Cu alte cuvinte, mantaua exterioară de cenușă coerentă 7 este folosită pentru a înfășură atît cămașa izolatoare 4, cît și cămașa de tutun 11. La capătul de introdus în gură al cămășii de tutun 11 este o piesă 13, de preferință, conținînd un segment dintr-o foaie cutată de tutun 17 și un segment de fibre tennoplastice topite prin suflare 15, prin care aerosolul ajunge la fumător. Restul aerosolului, adică cel care nu face parte din elementul combustibil sau din părți ale acestuia, este înfășurat cu materialul d© manta din prezenta invenție și este supraînfășurat cu unul sau mai mult© straturi de hîrtii d© țigaretă 16...18.

La aprinderea articolului, elementul combustibil arde, generînd căldura folosită pentru a volatiliza materialul aromatizant din tutun și eventuala substanță adițională sau substanțe generatoare de aerosol din dispozitivul generator de aerosol. Întrucît elementul combustibil este relativ scurt, conul fierbinte care arde este întotdeauna aproape de dispozitivul generator de aerosol care mărește la maximum transferul de căldură înspre dispozitivul generator de aerosol și producerea rezultată de aerosol, în special cînd se utilizează piesa conductoare de căldură.

Din cauza dimensiunii mici și a caracteristicilor de ardere ale elementului combustibil, el începe de obicei să ardă practic pe toată lungimea expusă, în decursul cîtorva pufăieli. Astfel, această parte. a elementului combustibil adiacentă generatorului de aerosol devin© repede fierbinte, ceea ce mărește semnificativ transferul de căldură înspre generatorul de aerosol, în special în cursul pufăielilor inițiale și medii. Din cauză că elementul combustibil este atît de scurt, nu există o secțiune lungă de combustibil care nu arde care să acționeze ca absorbant de căldură.

Deoarece materialul aromatizant de tutun și toate celelalte substanțe generatoare de aerosol sînt separate fizic de elementul combustibil, ele sînt expuse la temperaturi mult mai mici decît cele generate de elementul combustibil, reducînd astfel la minim posibilitatea de103706 gradării termice.

Elementul combustibil scurt, cărbunos, piese termic conductoare, dispozitivul izolator și materialul de manta cooperează cu generatorul de aerosol, pentru a furniza un sistem care este capabil să producă cantități substanțiale de. aerosol, în principiu, la fiecare pufăia! ă. Strînsa apropiere a conului de foc de generatorul de aerosol după cîteva pufăieli, împreună cu dispozitivul de izolare, degajă o mare cantitate de căldură, atît în timpul pufăielii, cît și în timpul perioadei relativ lungi de ardere mocnită între pufăieli.

în figw 2 se prezintă articolul de fumat în formă neaprinsă, avînd aceeași asociere manta interioară/manta exterioară, prezintă o grosime a straturilor de manta exagerată. Aici sursa de combustibil cu carbon 1 și cămașa ei înconjurătoare de fibre izolatoare 4 sînt prezentate învelite de mantaua interioară 6 și mantaua exterioară 7.

în fig.3, în varianta 1 proaspăt aprinsă a articolului de fumat, adică scurt timp după ce articolul a fost aprins la un capăt, sursa de combustibil 1 este incandescentă și la o temperatură de aproximativ 800...900°C. In timp ce cămașa de fibre izolatoare 4 rămîne în mare parte neschimbată ca dimensiune, cu excepția unei contracții învecinate cu elementul de combustibil 1, atît mantaua interioară 6, cît și mantaua exterioară 7 au ars aproximativ pînă la joncțiunea 19 dintre capsula § și elementul combustibil i și s-au stins. Regiunea de ardere 20 a mantalei interioare 6 a fost transformată într-o cenușă anorganică, în esență necoerentă, care este foarte poroasă; regiunea corespunzătoare a mantalei exterioare 7 s- a transformat într-o cenușă gri-albă, rezistentă, coerentă 21 care servește la adăpostirea și întunecarea nu numai a cenușii afinate din regiunea 2®, dar și a cămășii de fibre izolatoare 4. Cenușa 21 are o rezistență și coerență suficiente pentru a rezista la dislocare cînd artico6 . Iul de fumat este lovit sau ciocănit puternic de scrumieră - evitînd astfel gestul neglijent obișnuit asociat cu țigările care ard în mod convențional. La vede5 re, cenușa 21 seamănă mult, ca aparență, cu cea. a unei țigări tipice, care este de o calitate estetică dezirabilă. (Aceasta se favorizează prin prezența liniei caracteristice de cărbune 22 dintre 10 cenușa 21 și partea nearsa a mantalei exterioare 7). în afară de aceasta^ cenușa 21 prezintă permeabilitate controlată, ceea ce asigură reglarea vitezei de combustie a elementului combustibil 1 15 în timp ce articolul de fumat este folosit pufăind de la aprinderea inițială pînă la consumarea numitului element.

Este indicat ca permeabilitatea necesară să fie realizată numai în mantaua 20 exterioară. Aceasta înseamnă că cenușa, eventual existentă, de la mantaua interioară nu trebuie să manifeste o rezistență apreciabilă la curentul de aer, în comparație cu cea a ceaușei de la man25 taua exterioară.

Ambele mantale se sting scurt timp după ce articolul de fumat este aprins și trebuie să se termine după primele trei sau patra pufăieli, formînd cenușă cu 30 aspectul celei a unei țigări proaspăt aprinse (5...8 mm în lungime), fii timpul combustiei scurte a componentelor celulozice din mantalele exterioare și interioare, se poate detecta o mică 35 fracțiune de produse ale acestei combustii de către un fumător perspicace, contribuind la o oarecare aromă de hîrtie care arde la primul fum tras din articolul de fumat. Această aromă, 40 eventual reprobabilă, poate fi ameliorată prin încorporarea unei mici cantități de agenți de aromatizare (de exemplu mentol, vanilină) în materialele mantalei.

Pentru a da un fum mai puțin picant, este posibil să se modifice procesul de combustie prin încorporarea cîtorva procente (de exemplu 1...2% în greutate, raportat la mantaua totală) din unii reactivi. Acești reactivi includ aditivi cunoscuți de manta, din două clase. Prima clasă include oxidanți solizi, ca, azotatul de potasiu sau cloratul de potasiu, iar cealaltă include acizi Lewis cu punctul de topire coborît, nevolâtili, ca fosfatul monoamoniacal, acizii fosforiei polimeri (HOPs)^ și sărurile lor de amoniu. A doua clasă modifică mirosul de la un caracter puternic înțepător la unul plăcut, dulce, asociat adesea cu zaharurile care ard.

Elementul combustibil 1 utilizat are un diametru mai mic decît cel al țigărilor convenționale (adică mai mic sau egal cu 8 mm) și, în general, are lungimea de sub aprox. 30 mm. Elementul combustibil are lungimea aproximativ cel mult 15 mm, de preferință de aproximativ 10 mm sau mai mică, și diametrul său este cuprins între aproximativ 2 și 8 mm, de preferință aproximativ 4...6 mm. Densitatea elementelor combustibile este cuprinsă între aproximativ 0,7 g/cc și aprox. 1,5 g/cc, de preferință ea este mai mare de aproximativ 0,85 g/cc. Elementul combustibil este confecționat din carbon, conținutul de carbon fiind de cel puțin 60-80% în greutate, sau mai mare. Sînt preferate elementele combustibile cu un mare conținut de carbon, deoarece el© produc o piroliză minimă și un minim de produse de combustie incompletă, puțin fum secundar sau deloc vizibil și minimul de cenușă avînd o mare capacitate termică. Pot fi utilizate și elementele combustibile cu un conținut scăzut de carbon, de exemplu, de aproximativ 50...60% în greutate, în special cînd se folosește o cantitate minimă de tutun, extract de tutun sau o umplutură inertă car© nu arde.

Dispozitivul generator de aerosol este fizic separat de elementul combustibil. Prin fizic separat se înțelege că substratul 9, recipientul sau camera care conține materialele generatoare de aerosol, nu este amestecat cu elementul combustibil 1 sau o parte a lui. Nefiind o parte a elementului combustibil, ge neratorul de aerosol, combustibilul și dispozitivul de aerosol sînt într-o relație de schimb de căldură prin conductivitate. Relația de schimb de căldură prin conductivitate este realizată printr-o folie de metal, care asigură conductibilitatea termică și care s© află înspre capătul de aprindere al elementului combustibil și ea conduce sau transferă, în mod eficient, căldura de la elementul combustibil arzînd la dispozitivul generator de aerosol. Dispozitivul generator de aerosol este plasat la nu mai mult de 15 mm de la capătul de aprindere al elementului combustibil și are o lungime de aproximativ 2 mm ... aproximativ 60 mm, de preferință aproximativ 5 mm ... 40 nun și în special, fiind preferată lungimea de aproximativ 20 mm ... 35 mm. Diametrul dispozitivului generator de aerosol este de aproximativ 2 mm ... aproximativ 8 mm, adecvat fiind aproximativ 3 mm ... 6 mm. Dispozitivul generator de aerosol include unul sau mai multe materiale stabile termic, care poartă una sau mai multe substanțe ce formează aerosol, adică un material care rezistă la temperaturi ridicate, deși controlate, de exemplu, de la aproximativ 400°C la aproximativ 600 °C și este plasat în vecinătatea combustibilului, fără a s© descompun© sau a arde semnificativ. Utilizarea acestui material ajută la menținerea chimismului simplu de fum al aerosolului, după cum arată lipsa activității la testul Ames. Piesa conductoare de căldura vine în contact sau se suprapune peste partea din spate a elementului combustibil 1, formează recipientul sau capsula care închide substratul 9 producător de aerosoli. Piesa conductoare de căldură se extinde peste mai mult de aproximativ o jumătate din lungimea elementului combustibil, adică se suprapune sau vine în contact cu nu mai mult de aproximativ 5 mm, de preferință 2...3 mm din partea posterioare a elementului combustibil. Piesei© de acest tip nu interfera cu caracteristicile de aprindere sau de ardere ale elementului combustibil. Asemenea piese ajută la stingerea elementului combustibil cînd acesta s-a consumat pînă la punctul de contact cu piesa conductoare acționînd ca un absorbant de căldură. Aceste piese, de asemenea, nu ies în evidență din capătul de aprindere al articolului nici după ce elementul combustibil s-a consumat.

Piesele izolatoare sau stratul izolator 4 sînt dispuse ca o cămașă rezilientă din unul sau mai multe straturi de material izolator. Această cămașă are o grosime cuprinsă între cel puțin aproximativ 0,5 mm... 1 m. Ea se extinde peste mai mult de aproximativ o jumătate, dacă nu chiar peste toată lungimea elementului combustibil și practic peste toată periferia externă elementului combustibil și a capsulei pentru dispozitivul generator de aerosol. Pentru a izola aceste două componente ale articolului se utilizează ca materiale izolatoare, fibre de ceramică, cum sînt fibrele de sticlă, cu puncte de înmuiere de aproximativ 650°C sau alte materiale izolatoare, necombustibile anorganice.

Combustibilul și dispozitivul generator de aerosol sînt atașate la o piesă de introdus în gură (muștiuc), care canalizează substanța generatoare de aerosol vaporizat către gura fumătorului.

Piesa de introdus în gură este inertă față de substanțele generatoare de aerosol, asigură un minim de pierdere de aerosol prin condensare sau filtrare și rezistă la temperatura de la interfața cu alte elemente ale articolului. Ea include combinația de foaie de tutun - fibre topite prin suflare.

O hîrtie neporoasă plasată de la dispozitivul generator de aerosol la capătul de introdus în gura mărește la maximum degajarea de aerosol, care altfel ar putea fi diluat prin infiltrarea de aer radial (adică din afară), prin articol.

Confecționarea articolului de fumat se face în felul următor (procentele sînt. date în greutate, iar temperaturile în °C).

Prepararea sursei combustibile. .

Elementul combustibil (lungimea 10 mm, diametrul exterior 4,5 mm), avînd o densitate aparentă (în vrac) de aproximativ 0,86 g/cm³, est© preparat din cărbune (90% ia gr.), liant SCMC (10% în gr.) și K2CO3 (1% în gr.).

Cărbunele s-a preparat prin carbonizarea unei hîrtii tip sulfat de lemn de esență tare sub o pernă de azot, crescînd temperatura treptat, cu aproximativ 10°C/h, pînă la temperatura finală de carbonizare de 750°C. După răcire sub azot la mai puțin de aproximativ 35°C, cărbunele este măcinat la o granulometrie de sub 200 ochiuri/rețea. Cărbunele pulbere este încălzit apoi la o temperatură de pînă la aproximativ 85O°C, pentru a îndepărta substanțele volatile. După o nouă răcire sub azot la mai puțin de aproximativ 35°C, cărbunele este măcinat la o pulbere fină, adică o pulbere avînd o mărime medie a particulelor cuprinsă între aproximativ 0,1 și SOjLttn.

Această pulbere este amestecată cu liant SCMC (9 părți cărbune : 1 parte liant), 1 % în gr. K2CO3 și apă suficientă pentru a obține o pastă rigidă, gen aluat Elementele combustibile din această pastă, avînd 7 găuri central© fiecare, cu diametral interior de aproximativ 0,55 mm și 6 găuri periferiale, fiecare de aproximativ 0,25 mm ca diametru. Grosimea țesăturii sau distanța dintre găurile centrale este de aproximativ 0,20 mm, iar grosimea medie a țesăturii exterioare (distanța dintre periferie și gaura periferială) este de 0,48 mm, după cum se vede în fig. IA.

Aceste elemente combustibile sînt calcinat© sub o atmosferă de azot la 900°C, timp de trei ore după formare.

Extract uscat prin pulverizare.

Un amestec de tutunuri uscat în fum, este măcinat la un praf mediu și extras cu apă într-un rezervor din oțel inoxidabil, la o concentrație cuprinsă între aproximativ 450 și 680 g de tutun la 3,78 1 de apă. Extracția se efectuează la o temperatură ambiantă utilizînd agitare mecanică timp de aproximativ 1...3 h. Amestecul este centrifugat, pentru a îndepărta corpurile solide din suspensie și extractul apos este uscat, prin pulverizare, pompînd în mod continuu soluția apoasă într-un uscător convențional prin pulverizare, cum . este aparatul Anhydro mărimea nr.1,la o temperatură interioară cuprinsă între aproximativ

215.. .230°C și colectînd pulberea uscată în exteriorul uscătorului. Temperatura la ieșire este de aproximativ

82.. .90°C.

Prepararea aluminei sinterizate

Alumină cu suprafața mare (aria superficială de aproximativ 280 m²/g), avînd o granulometrie de -14 ... +20 ochluri/rețea, este sinterizată la o temperatură de aproximativ 14OO...155O°C, timp de aproximativ o oră, spălată cu apă și uscată. Această alumină sintetizată este combinată, într-un proces în două trepte, cu ingredientele arătat© în tabelul 1, în proporțiile indicate:

Tabelul I

Alumină 68,0%

Glicerina · 19,0%

Extract uscat prin pulverizare 7,0% Ambalaj aromatizant 6,0%

TOTAL: 100,0%

Ambalajul aromatizant este un amestec de compuși aromatîzanți care imită gustul fumului de țigară.

în prima treaptă, extractul de tutun uscat prin pulverizare ©st© amestecat cu suficientă apă pentru a forma o pastă. Această pastă este apoi aplicată pe suportul de aluminiu descris mai sus, prin amestecare, pînă cînd pasta este absorbită uniform de alumină. Alumina tratată este apoi uscată, pentru a reduce conținutul de umiditate la aproximativ 1 % în greutate. în a doua treaptă, această alumină tratată este amestecată cu o combinație de alți ingredienți din lista de mai sus, pînă cînd lichidul este practic total absorbit în suportul de alu10

50.

mină.

Asamblarea.

Capsula folosită pentru a construi articolul de fumat din fig.l este preparată din aluminiu prelucrat prin ambutisare adîncă. Capsula are o grosime medie a pereților de aproximativ 0,01 mm și are o lungime de aproximativ 30 mm, cu un diametru exterior de aproximativ 4,5 mm. Partea posterioară a recipientului este închisă, cu excepția a două orificii gen fantă (fiecare de aproximativ 0,65 x 3,45 mm, la distanța de aproximativ 1,14 mm între ele) pentru â permite trecerea generatorului de aerosol înspre fumător. S-au folosit aproximativ 310 mg din substratul producător de aerosol descris mai sus pentru a încărca capsula. Un element combustibil preparat ca mai sus a fost înserat în orificiul deschis al capsulei umplută la o adîncime de aproximativ 3 mm.

Cămașa izolatoare.

Elementul combustibil combinat cu capsula se înfășoară la capătul elementului combustibil cu o cămașă din .fibre de sticlă cu lungimea de 10 mm (avînd punctul de înmuiere de aproximativ 650°C), cu un liant de pectină în proporție de 3% în greutate, la un diametru de aproximativ 7,5 mm. Cămașa din fi-; bre de sticla este apoi învelită cu un material de manta internă, hîrtie. Mantaua interioară are o greutate de bază de aproximativ 43 g/m , o grosime de aproximativ 0,065 mm și o porozltate Coresta de aproximativ 8,0 cm/minut. Compoziția hîrtiei este de aproximativ 70% pastă de celuloză tip sulfat înălbită și 30% carbonat de calciu.

Cămașa de tutun.

O bară de tutun cu diametrul de 7,5 mm (lungimea 28 mm), cu o manta din hîrtie modificată prin inserția unei sonde, pentru a avea un traseu de trecere longitudinal cu diametrul de aproximativ 4,5 mm în ea.

Asamblarea.

Combinația de element combustibil + capsulă este inserată în pasajul din ¹³ bara de tutun, pînă cînd cămașa din fibre de sticlă ajunge în dreptul tutunului. Secțiunile din fibră de sticlă și tutun sînt unite între ele printr-un material de manta exterioară, care înconjoară atît combinația de element combustibil/camașă izolatoare/manta interioară, cît și bara de tutun înfășurată. Mantaua exterioară este din hîrtie. Greutatea de bază a fost de aproximativ 42,5 g/m și o porozitate Coresta de aproximativ 13 cm/min. Compoziția mantalei exterioare este de aproximativ 70% pastă de celuloză tip sulfat înălbită, 8% argilă atapulgită, 4% bioxid de titan, 18% micrdsticlă și are conținut, de aprox. 5% în greutate succinat de potasiu, drept aditiv pentru ardere. Se adaugă de asemenea, o mică cantitate de aromatizant (mai puțin de aproximativ 0,1 % în greutate).

Se confecționează o piesă de introdus în gura (muștiuc) combinînd două secțiuni: o secțiune de material de tutun adunat în foi (lungimea 10 mm, diametrul 7,5 mm), învelit cu hîrtie, învecinată cu capsula și o secțiune de fibre termoplastice topite, prin suflare din polipropîlenă, adunate într-un cilindru lung de 30 mm, cu diametrul de 7,5 mm și învelite cu hîrtie. Aceste două secțiuni au fost combinate cu un înveliș de combinare din hîrtie.

Secțiunea combinată de piesă pentru introdus în gură se unește cu secțiunea din elementul combustibil cu manta + capsulă printr-un înveliș final din hîrtie dactîlo.

Articole de fumat mai pot fi confecționate și în modul următor:

Prepararea elementului combustibil.

Hîrtie tip sulfat, fabricată din lemn de esență tare, se toacă și se introduce într-un cuptor din oțel inoxidabil cu diametrul de 228 mm și adîncimea de 228 mm. Interiorul cuptorului este purjat cu azot și temperatura cuptorului a fost ridicată la 200°C și menținută timp de 2 h. Temperatura cuptorului a fost apoi mărită cu 5°C pe oră pînă la 650°C, pentru a continua piroliza celulozei. Din nou cuptorul a fost menținut la respectiva temperatură timp de 2 h, pentru a asigura încălzirea uniformă a cărbunelui. Cuptorul se răcește apoi la temperatura camerei și cărbunele este măcinat la o pulbere fină (sub 400 ochiuri). Această pulbere de cărbune are imensitatea în stare tasata de 0,6 g/cni și un nivel de hidrogen + oxigen de 4%.

Nouă părți din această pulbere de cărbune se amestecă cu o parte pulbere SCMC, se adaugă un procent în greutate K2CO3 și apa pînă la obținerea unei paste subțiri, care este apoi turnată în foi și uscată. Foaia uscată este apoi remăcinată la o pulbere fină și se adaugă suficientă apă pentru a avea un amestec plastic destul de rigid pentru a-și menține forma după extrudere, de exemplu o sferă din amestec prezintă numai o mică tendință de curgere întro perioadă de o zi. Acest amestec plastic este introdus apoi într-un aparat de extradat în șarje, la temperatura camerei. Matrița inferioară de extrudere pentru formarea materialului supus extrudării are o suprafață conică pentru a ușura curgerea lină a masei plastme. Se aplică o mică presiune (7,03 x 10” kg/ro“) masei plastice, pentru a forța trecerea ei printr-o matriță inferioară cu diametrul de 4,6 mm. Bara umedă este apoi lăsată să se usuce la temperatura camerei peste noapte. Pentru a se asigura că este complet uscată, ea se așează apoi într-o etuvă la 80°C, timp de 2 h. Această bara uscată are densitatea aparentă (în vrac) de aproximativ 0,9 g/cm³, un diametru de 4,5 mm și o abatere de la forma cilindrică de aproximativ 3%.

Bara extrudată uscată este tăiată la lungimi de 10 mm și pe lungimea barei se aplică șapte găuri de 0,5 mm.

Asamblarea.

Recipientele metalice pentru substrat sînt din tuburi de aluminiu spiralate cu lungimea de 30 mm, avînd un diametru de aproximativ 4,5 mm. Un capăt al fiecărui tub este strîns pentru a forma un capăt cu o mică gaură. Aproximativ 180 mg grafit granulat se folosește pentru a umple fiecare recipient. Acest material de substrat este încărcat cu un amestec 1:1 gllcerină și propilenglicol, într-o cantitate de aproximativ 75 mg. După ce recipientele metalice au fost umplute, fiecare este unit cu o bară combustibilă prin inserarea a aproximativ 2 mm din bara în capătul deschis al recipientului. Fiecare din aceste unități este apoi unită cu un tub de polipropilenă lung de 35 mm, cu diametrul interior de 4,5 mm, prin introducerea unui capăt al tubului peste capătul îngustat al recipientului.

Fiecare din aceste unități de miez este așezată pe o foaie de sticlă pretratată la aproximativ 600°C, timp de pînă la aproximativ 15 min, în aer, pentru a elimina lianții și rulată pînă. cînd articolul ar© aproximativ circumferința unei țigări. în jurul sticlei se aplică o manta dublă.

Cămașa din fibre ceramice se taie la 10 mm de capătul de introdus în gură al tubului de polipropilenă, așa încît un segment inelar din material de acetat de celuloză, lung de 10 mm, să fie plasat peste tubul de polipropilenă. Capătul de pus în gură al acestui segment este acoperit cu grijă cu un adeziv convențional, pentru a bloca accesul de aer prin materialul de filtru. Un dop de filtru din acetat de celuloză convențional cu lungimea de. 10 mm este fixat în adeziv.

Cămașa de ceramică se înconjoară cu un strat de hîrtie de mică, neporos, necombustibil, experimental. Această hîrtie a fost prevăzută cu 21 de găuri cu diametrul de 2,4 mm pe arie de 10 mm lungime, în jurul elementului combustibil, pentru a asigura o arie deschisă de aproximativ 48% în jurul elementului combustibil. O ștanță de hîrtie care a îndepărtat materialul în afara ștanței este folosită pentru a asigura aria deschisă. Tot articolul a fost apoi învelit eu hîrtia de țigări perforată și la capătul de introdus în gură se aplică o hîrtie convențională tampon.

Unele din aceste articole au fost fumate în condiții constînd dintr-un volum de 50 ml de pufăială cu durata de 2 s, între pufăieli fiind perioade de separare de cîte 28 s, foc mocnit. După cum se poate vedea din fig.6, are loc o semnificativă reducere a cantității totale de particule umede în pufăi elile de vîrf, anume de aproximativ. 50%.

Rezultate similare au fost obținute cînd alte materiale stabile de barieră, cum este foaie de aluminiu pentru solicitări grele, cu un film de plastic pentru temperaturi ridicate, au înlocuit hîrtia de mică și au fost prevăzute cu o arie deschisă de aproximativ 48%.

Pentru o mai bună. înțelegere a invenției se prezintă în continuare și următoarele:

Invenția se referă în fapt la un articol dc fumat cu o singură manta, avînd un element combustibil și un dispozitiv separat fizic pentru generare de aerosol. Mantaua care, cel puțin în parte, învelește elementul combustibil, conține unul sau mai multe materiale în foi, care, în timpul arderii, elementului combustibil, asigură un strat coerent pentru a participa la controlul cantității de aer periferic spre elementul combustibil arzînd, care, la rîndul lui, reduce degajarea de aerosol la vîrful de suflare, exprimat în particule totale umede și asigură o degajare mai uniformă de aerosol în timpul duratei de viață a produsului.

Prin controlul cantității de aer periferic car© ajunge Ia elementul combustibil al articolului în timpul fumatului, se realizează posibilitatea controlului cantității de aerosol degajate ca particule umede în suflările de vîrf, în comparație cu un articol de fumat avînd aceeași structură. Un asemenea control se face, în general, prin reducerea cantității totale de particule umede în degajarea Ia vîrf' de suflare cu cel puțin aprox. 20%, de preferință 35%...50%. Reducînd degajările de vîrf devine posibil pentru cel care fumează să degaje mai uniform componenții de aerosol în cursul vieții articolului. în afară de aceasta, degajarea uniformă de aerosol ajută la reducerea impactului nedorit în cursul uneia din pufăieli, datorită degajării neuniforme a unuia sau mai multora de componenți ai aerosolului.

O reducere a degajării de aerosol servește, de asemenea, în cele mai multe cazuri, la creșterea numărului global de aspirații, menținînd, totodată, cantitatea totală dorită de particule umede, prin creșterea duratei de viață a sursei de combustibil. Cu alte cuvinte, dacă se reglează sau se reduce cantitatea de aer periferic care ajunge la elementul combustibil arzînd, în ultima instanță se dispune de un grad de control asupra vitezei, căldurii și duratei arderii elementului combustibil, ceea ce controlează viteza cu care antrenează elementul combustibil sistemul, adică produce aerosol din dispozitivul generator de aerosol.

Mantaua învelește cel puțin o parte a elementului combustibil, de preferință, cămașa din material izolator care înconjoară elementul combustibil. în cazurile cînd se utilizează un strat de material izolator în care nu este manta sau unde ea arde și dispare sau este absentă din elementul combustibil cu cămașă, se atinge un transfer de căldură maxim din cauza curentului de aer înspre elementul combustibil care nu este limitat. Totuși, mantaua din prezenta invenție este astfel proiectată sau confecționată, încît să rămînă total sau parțial intactă la expunerea de căldură de la arderea elementului combustibil. Asemenea mantale asigură oportunitatea de a limita curentul de aer înspre elementul combustibil arzînd, controlând astfel temperatura la care arde elementul combustibil și transferul de căldură ulterior la dispozitivul generator de aerosol.

Mantaua conține unul sau mai multe materiale în foi, din care cel puțin unul conține o cantitate suficientă de mate18 rial anorganic, prezent, de obicei, ca un strat continuu sau alăturat sau ca o matrice interconectată, întrepătrunsă sau suprapusă, care asigură un strat coerent permeabil în timpul arderii elementului combustibil spre a participa la controlul (de obicei la reducerea) cantității de aer periferial înspre elementul combustibil arzînd. Mantaua servește, de asemenea, cel puțin în parte, la menținerea integrității diverselor componente ale articolului, în special cînd mantaua este utilizată la ânvelirea unor componente ale articolului, cum este cămașa de tutun facultativă. Mantalele asigură o cenușă care are aspectul cenușii produse de țigările convenționale.

Mantaua conține o combinație de materiale în foi, incluzînd o manta internă, care, la aprinderea elementului combustibil, arde, producând o cenușă necoerentă de mare permeabilitate (asemănătoare celei produse de hârtia de țigări obișnuite) și o manta exterioară, care, la aprinderea elementului combustibil, formează o cenușă coerentă, care participă la controlul cantității de aer periferial înspre elementul combustibil arzînd și care mențin© integritatea diverșilor componenți ai articolului în timpul famatului. Această combinație de material© în foi asigură astfel avantajele marii rezistențe și integrități, conferind totodată proprietăți de ardere similare celor ale țigărilor convenționale.

Articolele de famat, utilizînd mantaua din prezenta invenție degajă cel puțin 0,6 mg aerosol, exprimat în material umed total, în formă de particule în primele trei aspirații fumând în condițiile de famat, care constau din 35 ml pufăieli (aspirații) cu durata de două secunde, separate prin 58 s de ardere înăbușită. Ele sînt capabile să degaje 1,5 mg sau mai mult de aerosol în primele trei pufăieli, de preferință sînt capabile să dejage 3 mg sau mai mult aerosol în primele trei pufăieli. Se degaja o cantitate medie de cel puțin aproximativ 0,§ mg material umed total la o pufăială, timp de cel puțin aproximativ 6 pufăieli, de preferință cel puțin aproximativ zece pufăieli.

Articolele de fumat din prezenta invenție sînt capabile să degaje un aerosol care este simplu din punct de vedere chimic, constînd, în esență, din aer, oxizi de carbon, apă, generatorul de aerosol, materiale volatile oarecare d© aromatizare sau de altă natură șî urme de alte materiale.

în sensul folosit aici și numai pentru scopul acestei cereri, aerosol este definit ca incluzînd vapori, gaze, particule și altele similare, atît vizibile, cît șî invizibile, și în special acei componenți pe care fumătorul îi percep© ca fiind,ca fumul, generați prin acțiunea căldurii de la elementul combustibil arzînd asu pra substanțelor conținute în dispozitivul generator de aerosol sau în altă parte, a articolului. în sensul acestei definiții, aerosol include și agenți volatili de aromatizare și/sau agenți activi farmacologic sau fiziologic, indiferent de faptul că produc sau nu un aerosol vizibil.

în sensul folosit aici, expresia relația de schimb de căldură prin conductivitate se definește ca argument fizic al dispozitivului generator de aerosol și al elementului combustibil prin car© căldura este transferată la dispozitivul generator de aerosol de la elementul combustibil arzînd, în cea mai mare parte, în cursul perioadei de ardere a elementului combustibil. Relația de schimb de căldură prin conductivitate poate fi realizată așezînd dispozitivul generator de aerosol în contact cu elementul combustibil și astfel în imediata apropiere de partea care arde a elementului combustibil și/sau utilizînd o piesă conductivă pentru a transfera căldura de la elementul combustibil arzînd la discărbunos înseamnă conținînd în primul rînd carbon.

în sensul utilizat aici, termenul piesă izolatoare se aplică la toate ma5 terialele care acționează în primul rînd ca izolatori. De preferință, aceste materiale nu ard în cursul utilizării, dar ele pot include cărbuni cu arderea lentă și alte materiale similare, cît și materiale 10 care se topesc în cursul utilizării, cum sînt fibrele de sticlă cu punctul de topire scăzut. Izolatorii indicați au ό conductivitate termică exprimată în g-cal (sec) (cm^z) (°C/cm) de sub aproximativ 0,05, 15 de preferință sub aproximativ 0,02, cel mai de preferat sub aproximativ 0,005.

Mantaua din prezenta invenție reduce degajarea de aerosol în pufăiala de vîrf exprimată în cantitatea totală de 20 particule umede cu cel puțin 20%, în comparație cu un articol de fumat avînd aceeași structură, dar fără mantaua din prezenta invenție, cînd ambele articole de fumat în condiții care constau în vo25 lume de aspirație de 50 ml cu durata de 2 s, separate de 28 s de ardere mocnită, cel puțin timp de aproximativ șase pufăieli. Degajarea de aerosol de vîrf, la pufaială, este redusă cu cel puțin apro30 ximativ 35%, de preferat cu cel puțin aprox. 50%. După cum se vede în fig.4, vîrful ascuțit al curbei de degajare a cantității totale de particule umede care apare pentru articolele de fumat cu ele35 ment combustibil izolat confecționate fără manta sau cu o manta de țigară convențională din hîrtie arată că, majoritatea aerosolului din asemenea articole este degajată în pufăielile de la 40 mijloc, anume în cursul pufăielilor treișase. Cînd se utilizează mantaua din prezenta invenția pentru asemenea articole, profilul de degajare este mai uniform și în general extinde numărul de 45 pufăieli cu articolul de fumat. Gradul de control asigurat de stratul coerent în conformitate cu prezenta invenție care este necesar pentru a reduce cantitatea totală de particule umede în pufăielile pozitivul generator de aerosol. De preferință, ambele metode pentru asigurarea transferului de căldură prin conductivitate sînt utilizate.

în sensul utilizat aici, termenul de vîrf cu cantitatea dorită și variază cu lin număr de factori. Asemenea factori includ cantitatea de energie generată de sursa de combustibil, efectul de micșorare â căldurii datorat dispozitivului, respectiv generator de aerosol folosit, cantitatea de generator de aerosol, cît și caracteristicile materialului de substrat utilizat pentru suportul generatorului de aerosol, conținutul de umiditate al generatorului de aerosol și tipul și grosimea mantalei izolatoare care învelește elementul combustibil.

Reducerea cantității degajate în pufăielile de vîrf, prin utilizarea mantalei din prezenta invenție, pentru un sistem dat, poate fi realizat pe mai multe căi, cu o varietate de materiale. în general, reducerea de degajare în pufăielile de vîrf se poate realiza prin influențarea sau controlul cantității de aer periferic care ajunge la elementul combustibil arzînd. Materialul mantalei din prezenta invenție participă la controlul cantității de aer periferic care ajunge la elementul combustibil arzînd, prin asigurarea unui strat coerent care învelește cel puțin parțial elementul combustibil sau, mai dc preferat, stratul izolator permeabil la aer care, de obicei, învelește elementul combustibil și care ajută la controlul vitezei de ardere a elementului combustibil.

Mantaua conține o varietate de materiale care nu ard, cum sînt folia de aluminiu, hîrtiile de tip mica, filme de plastic cu punctul de înmuiere ridicat. Asemenea materiale pot fi prevăzute cu un număr dinainte determinat de găuri sau perforații și utilizate pentru a înveli cel puțin o parte a elementului combustibil sau cămașa sa izolatoare învelitoare. Numărul, mărimea și aranajametul găurilor variază funcție de sistemul respectiv și de reducerea dorită a cantității totale de particule umede în pufăielile de vîrf pentru acest sistem. Asemenea materiale asigură stratul coerent care participă la controlul cantității de aer periferia] care ajunge la elementul combustibil arzînd, care permite o degajare mai uniformă de aerosol pentru cel care fumează, în cursul duratei de viață a articolului.

în conformitate cu alt aspect al prezentei invenții mantaua conține una sau mai multe hîrtii de tip țigară sau similare, care sînt tratate chimic cu o componentă anorganică pentru a asigura o diagramă de ardere ce produce stratul coerent care participă la controlul cantității de aer periferia! înspre elementul combustibil arzînd. De exemplu, se pot utiliza sticla solubilă sau alte materiale silicatice anorganice, pentru a impregna hîrtia de țigară într-un mod predeterminat, astfel ca, atunci cînd hîrtia de țigară tratată arde prin aprinderea elementului combustibil, cenușa rămasă în urmă asigură un strat coerent care reduce cantitatea totală de particule umede în pufăielile de vîrf cu cantitatea dorită. Modul de impregnare a hîrtiei de țigara poate fi diferit, îmbrățișînd o varietate de forme, incluzînd un desen în formă de tablă de șah, grătar, bare și altele similare. Gradul de deschidere a stratului coerent, prevăzut cu găuri, perforații sau tratament chimic, depinde într-o măsură foarte mare de reducerea de cantitate totală de particule umede în pufăielile de vîrf care se urmărește. Cînd se dorește reducerea cantității totale de particule umede din pufăielile de vîrf cu cel puțin aproximativ 50%, gradul de deschidere a stratului coerent asigurat de articol în timpul fumatului este considerabil mai mic decît gradul de deschidere necesar pentru o reducere de numai 20%. Astfel, se vor prevedea mai puține găuri sau se va aplica mai multă sticlă solubilă la hîrtie sau hîrtii, atunci cînd se dorește o reducere de 50%. Mantaua mai poate conține o hîrtie de bază de celuloză care conține o cantitate suficientă de material anorganic, de obicei într-o țesătură interconectată, reticulata sau suprapusă, pentru a asigura o cenușă coerentă care nu numai că ajută la menținerea integrității articolului^ dar care și participă la controlul cantității de aer periferia! înspre elementul combustibil arzînd, pentru a furniza cantitatea totală de particule umede redusă dorită în pufăielile de vîrf. De preferință, această cenușă coerentă, hîrtie cu conținut anorganic, se utilizează într-o combinație de manta interioară/manta exterioară, în jurul stratului izolator, în care hîrtia cu conținut anorganic este utilizată ca manta exterioară care învelește atît stratul izolator, cît și cămașa preferată de tutun în jurai dispozitivului generator de aerosol. Hîrtia poate fi de țigară convențională, care, la aprinderea elementului combustibil, arde producînd o cenușă foarte permeabilă, necoerentă. Asemenea hîrtii, în general, conțin predominant fibre de celuloză și pot include umpluturi de felul carbonatului de calciu și ai .argilei și unul , sau mai-mulțs aditivi pentru a favoriza.proprietățile de ardere, aspectul sau altele similare. Mantaua exterioară producătoare de cenușă coerentă are o compoziție mai critică și conține, de preferință, aprox. 40...80%, de preferință 65...70%, fibre de celuloză în greutate. Aceste fibre de celuloză sînt, de preferință, din pastă de lemn, dar pot conține in sau alte fibre de celuloză naturală. Mantaua exterioară mai conține aprox. 10...30%, de preferință 15.;.25% în greutate de microfibre de sticlă rezistente la temperaturi ridicate, drept componentă anorganică a mantalei. .Asemenea microfibre au un diametru cuprins între aproximativ 0,7 și 5,0și sînt capabile să suporte temperaturi de peste 700°C, menținîndu-și totodată proprietăți de rezistență semnificativă. Compoziția de manta exterioară mai conține o umplutură minerală între limitele de aproximativ 10...30% în greutate care include 5...15% attapulgită (argilă) și pînă la 10% bioxid de titan. Deși umplutura preferată este argila de attapul gită, se mai pot utiliza și alte umpluturi, cum este pulberea fină de alumină. Foaia exterioară conține, de asemenea, și bioxid de titan într-o cantitate cuprinsă între aproximativ 2...8% în greutate, de preferință aprox. 4...6% în greutate, pentru a îmbunătăți aspectul cenușii. Compoziția mai conține și un aditiv pentru ardere, cum este succinatul de potasiu între limitele de aprox. 0 și 10% în greutate, de preferință între 3 și 7,5% în funcție de factori ca permeabilitatea și densitatea combinației de mantale.

Aditivul de ardere poate fi o parte a compoziției mantalei interioare. Ca și în cazul mantalei exterioare, cantitatea de aditiv pentru ardere ce poate fi utilizată în mantaua interioară variază între limite largi. în general, ea este cuprinsă între 0 și 10%, de preferință între aprox. 1,0 și 6,0 și, în special, între aprox. 2,5 și 4,5%.

în unele cazuri, aditivul pentru ardere poate fi utilizat atît în compoziția de manta interioară, cît și în cea de manta exterioară, în total pentru ambele compoziții între limitele de 3...10% în greutate. Această compoziție permite arderea rapidă a mantalei interioare, care formează cenușă repede, în general în timpul primelor trei pufăi eli (aspirații).

Agenți de favorizare a arderii, care se utilizează în prezenta invenție, includ săruri de metale alcaline, cum sînt citratul de sodiu ori potasiu, precum și alți stimulatori de ardere cunoscuți, care acționează în sensul modificării proprietăților de ardere ale foii rezultate. Exigențele mantalei interioare pot fi satisfăcute cu hîrtii de țigări obișnuite.

O compoziție pentru mantaua exterioară a hîrtiilor este următoare^:

- Greutatea de bază, înWm²:

Preferabil 35...45 g/m , în special aprox. 40 g/m ;

- Celuloză sulfat hidratată, albită:

De preferință 40...80%, în special

64...70%;

- Fibre de sticlă:

Preferabil 10...30%, în special

15...25%;

- Umplutură minerală:

10.. .30% (compusă de preferință din 5...15% argilă de attapulgita și 0...10% bioxid de titan;

- Aditiv pentru ardere:

3.. .10% (de preferință, 3...7,5%) succinat de potasiu.

Raportul dintre componenții de sticlă/argilă trebuie să fie de aprox. 2:1 pentru a menține integritatea optimă a cenușii. Dacă se omite sticla, cenușa este în fulgi, iar dacă se mărește conținutul de sticlă, cenușa se contractă prea mult și, drept consecință, va avea un aspect neatrăgător.

în cazul prezenței TiO2, se crede că el nu funcționează ca un pigment tipic de opacizare, ci servește într-un mod chimic necunoscut, furnizînd cenușii culoarea dorită de gri-deschis. Cînd se omite bioxidul de titan, cenușa este neagră și neatrăgătoare. Dacă asemenea cenuși negre sînt. amestecate ulterior cu cantitatea corespunzătoare de Τ1Ο2, culoarea gri rezultată este considerabil mai închisă decît cea observată cînd TiOs este prezent de la început. Aceasta sugerează că apare un efect chimic necunoscut, așa cum s-a menționat mai sus.

Rezistența mecanică necesară a cenușii mantalei exterioare poate fi realizată înlocuind microfibrele de sticlă cu alte fibre de genul sticlei. Un interes deosebit prezintă un material fibros fosfatic, de exemplu, metafosfatul de sodiu. Datorită punctului lui de topire ridicat, de 740°C, permeabilitatea stabilă a cenușilor încorporînd această fibră se extinde în acest domeniu de temperatură.

Alte microfibre pentru temperaturi ridicate ce pot fi utilizate includ silicatul de aluminiu, carbura de siliciu, sulfatul de calciu și fibrele de carbon. Se mai pot utiliza și unele fibre organice rezistente la temperaturi ridicate, care sînt poliamide aromatice, precum și fibre de PBI (polibenzimidazol).

Aditivul de ardere, de preferință succinatal de potasiu, contribuie, de asemenea, la rezistența cenușii rezultate. Cenușa finală după arderea părții de celuloză poate fi de numai 20% din greutatea hîrtiei inițiale, fără a afecta semnificativ coerența, rezistența și permeabilitatea cerută.

Producerea acestei hîrtii cu cenușa coerentă poate avea loc utilizînd tehnici convenționale de fabricare a hîrtiei.

în general, componenții în foi se amestecă cu apă și pasta se aplică pe o sită de fabricat hîrtie, unde apa este îndepărtată și foaia se usucă prin trecerea între role încălzite. Se mai pot utiliza, dacă se dorește, și alte tehnici de fabricare a benzii de hîrtie.

Grosimea straturilor de hîrtie la o combinație de manta interioară/manta exterioară va fi, de obicei, similară celei a hîrtiilor convenționale de țigări. în general, grosimea mantalei interioare este cuprinsă, de preferință, între aprox. 0,01 și 0,10 mm, de preferință între aprox. 0,060 și 0,070 mm. Grosimea mantalei exterioare, care conține componenta cu microfibre de sticlă, are, în general, o grosime cuprinsă între aprox. 0,01 și 0,10 mm, de preferință între aprox. 0,065 și 0,075 mm.

în combinația preferată de manta interioară/manta exterioară, ambele mantale trebuie să se stingă înainte de consumarea completă a elementului combustibil, de preferință trebuie să se termine după trei sau patru pufăieli, pentru a furniza aspectul de cenușă al unei țigări convenționale proaspăt aprinse (aprox. S...8 mm în lungime).

Materialele termic stabile care pot fi folosite ca suport sau substrat pentru substanțe generatoare de aerosol trebuie să fie poroase și trebuie să fie apte de a reține un compus generator de aerosol și pune în libertate vapori ce pot forma aerosoli prin încălzirea de către combustibil. Materiale termic stabile utile includ cărbuni absorbant!, cum sînt cărbunii poroși, grafitul, cărbuni activași și neactivați și alte materiale similare. Alte materiale indicate includ substanțe solide anorganice, cum sînt cele ceramice, sticla, alumina, vermicu> litul, argilele ca bentonite sau amestecuri ale acestora. Cărbunele și substraturile din alumină sînt de preferat.

Un substrat de alumină deosebit de util este o alui^ină cu suprafața mare (aprox. 280 nr/g). Această alumină (-14...+20 ochiuri) este, de preferință, sinterizată timp de aproximativ o oră la o temperatură ridicată, de exemplu de peste 1000°C, de preferință între aprox. 1400 și 155O°C, după care urmează o spălare și o uscare corespunzătoare, înainte de utilizare.

Substanța sau substanțele generatoare de aerosol utilizate în articolele din prezenta invenție trebuie să fie capabile să formeze aerosol la temperaturile existente în dispozitivul de generare a aerosolului, prin încălzire de către elementul combustibil arzînd. Asemenea substanțe sînt, de preferință, substanțe generînd aerosol ce nu este tutun și nu ' este apos și sînt compuse din carbon, hidrogen și oxigen, dar ele pot include și alte materiale. Asemenea substanțe pot fi în formă solidă, semisolidă, sau lichidă. Punctai de fierbere ori de sublimare al substanței și/sau al amestecului de substanțe poate fi cuprins între limite ajungînd pînă la aprox. 500°C. Substanțe avînd aceste caracteristici includ: alcooli polioxihidrilici, ca, glicerina, trietilen-glicolul, propilen-glicolul, precum și esteri alifatici ai acizilor mono-, di- sau policarboxilici, ca, stearatul de metil, dimetil-dodecandicatul, dimetiltetradecandicatul și alții.

Substanțele preferat© pentru formarea de aerosoli sînt alcoolii polioxihidrili sau amestecuri de alcooli, polioxihidrilici. Generatorii de aerosol mai preferați sînt selecționați dintre glicerina, trietilenglicol și propllenglicol.

Cînd un material de substrat este utilizat drept suport, substanța care for5 mează aerosolul poate fi dispersată prin orice tehnică cunoscuta pe sau în substrat, într-o concentrație suficientă pentru a permite acoperirea materialului. De exemplu, substanța car© formează 10 aerosolul poate fi aplicată ca atare sau într-o soluție diluată prin scufundare, pulverizare, depunere de vapori sau alt© tehnici similare. Componenți formînd aerosol solid pot fi amestecați cu mate15 rialul de substrat și distribuiți uniform înainte de formarea substratului final.

în timp ce încărcarea cu substanțe care formează aerosol variază de la un suport la alta! și de la o substanță care 20 formează aerosol la alta, cantitatea de substanțe generatoare de aerosol lichid poate varia, în general, între aprox. 20 mg și 140 mg. Cît mai mult posibil din generatorul de aerosol suportat pe sub25 strat trebuie furnizat fumătorului ca total particule umede. De preferință, aprox. peste 2% în greutate, adică

15...20% în greutate din generatorul de aerosol suportat pe substrat se furni30 zează fumătorului.

Dispozitivul generator de aerosol mai poate include unul sau mai mulți agenți de aromați zare, ca, mentalul, vanilina, cafeaua artificială, extracte de 35 tutun,'nicotină, cafeina, lichioruri și alți agenți care conferă aromă aerosolului. Se mai pot include, de asemenea, și alte materiale volatile, solide sau lichide. Alternativ, acești agenți facultativi pot 40 fi introduși în piesa pentru gură sau în încărcătura facultativă d© tutun.

Un dispozitiv generator de aerosol conține substratul de alumină mai sus menționat cu extract d© tutun uscat prin 45 pulverizare, acid levulinic sau pentaacetat de glucoza, unul sau mai mulți agenți de aromatizare și un generator de aerosol, cum este glicerina.

Se poate utiliza o încărcătură de ta103706 tun în aval de elementul combustibil. în asemenea cazuri, vapori fierbinți sînt antrenați prin tutun pentru a extrage și distila componenți volatili din tutun. Astfel, fumătorul primește un aerosol care conține gusturile și aromele tutunului natural fără numeroasele produse de combustie formate la țigara convențională.

Articolele de tipul descris aici se pot utiliza sau pot fi modificate spre a fi utilizate ca articole care eliberează materiale active farmacologic sau fiziologic, ca, efedrina, metaproterenolul, terbutalina sau altele similare.

Materialul conductor de căldură utilizat drept recipient pentru dispozitivul generator de aerosol este în mod tipic o foaie metalică, cum ar fi, o foaie de aluminiu, cu grosimea variabilă între mai puțin de aprox. 0,01 mm pînă la aprox. 0,1 mm sau mai mare. Grosimea și/sau tipul materialului conductor poate varia pentru a realiza gradul dorit de transfer termic.

Invenția prezintă următoarele avantaje:

- se reduce sau se elimină degradarea termicai; a substratului care formează: aerosol și prezența fumului secundar;

- piesele conducătoare de căldură acționează ca un absorbant de căldură și nu ies în evidență din capătul de aprindere nici după ce elementul combustibil s-a consumat;

- piesa de introdus în gură care canalizează substanța generatoare de aerosol vaporizat către gura fumătorului ține departe căldura conului de foc de gură și de degetele fumătorului și asigură o oarecare răcire a aerosolului fierbinte înainte de a ajunge la fumător;

- cantitatea totală de particule umede degajate în timpul fumatului nu are activitate mutagenică după cum s-a dovedit prin teste standard, cu microorganisme, expuse la aceste produse;

- lipsa de cenușă în timpul fumatu lui, întrucît elementul combustibil este ars în esență, fiind transformat. în oxizi de carbon, cu generare relativ mică de cenușă, astfel încît nu este necesară depozitarea acesteia;

- se produc aerosoli asemănători cu fumul de tutun, fără gust nedorit datorat arderii superficiale sau descompunerii termice a materialului care formează aerosoli;

- reducerea temperaturii gazului care ajunge ia dispozitivul generator de aerosoli, ceea ce duce la reducerea degradării termice și/sau a pirolizei componentelor aerosolului utilizat.

Claims (3)

1. Revendicări

   1. Articol de fumat tip țigaretă, alcătuit dintr-un clement combustibil (1), un sistem generator de aerosoli separat fizic, incluzînd un substrat (9) care conține cel puțin un material ce formează aerosoli, un strat izolator (4) permeabil pentru aer, care înconjoară cel puțin o porțiune din elementul combustibil, precum și o banderolă (5), care înconjoară cel puțin parțial stratul izolator (4),-caracterizat prin aceea că, în scopul controlării cantității de aer periferic față de elementul combustibil (1), care arde, banderola (5) care rămîne intactă bi timpul arderii elementului combustibil (1) include atît o manta interioară (6), conținînd fibre de celuloză, cît și o manta exterioară (7), conținînd un strat, interconectat, sau o țesătură de materiale necombustibile.
2. 2. Articol de fumat conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că stratul interconectat sau rețeaua de materiale necombustibile este constituit dintr-unul sau mai multe materiale, alese dintre folie de aluminiu, hîrtie conținînd mică, fibre de sticlă, fibre fosfatice, fibre de alumino-silicați, fibre de caibură de siliciu, fibre de sulfat de calciu, fibre celulozice necombustibile și fibre de carbon.

   1037«
3. 3. Articol de fumat, conform revendicărilor 1 și 2, caracterizată prin aceea că materialele necombustibile conțin fibre celulozice tratate cu un compus anorganic de silicafi.