Курильний вирiб

Изобретение относится к курительному изделию, создающему аэро- . золь, который содержит не Ьолее чем минимальное количество продуктов неполного сгорания или пиролиза. Целью изобретения является улучшение курительных свойств изделия путем уменьшения тепловых потерь в радиальном направлении. Изделие включает горючий углеродистый топливный элемент 1, мундштук, отдельное средство, создающее аэрозоль. Изделие снабжено теплоизолирующим элементом 8, охватывающим часть топливного элемента и/или часть средства, создающего аэрозоль» чтобы изолировать и концентрировать тепло в топливном элементе. Теплоизолирующий элемент 8 может представлять а собой слой воздухопроницаемого волок- •£ нистого материала и быть выполненным упругим из керамического волокна, например стекловолокна, а его толщина составляет 0,5-2,5 мм. 4 з,п. ф-лы, 3 ил. ел со ел 00 15 ч СО У///////Л ФигЛ 1595329 Изобретение относится к курительному изделию, создающему аэрозоль, который содержит не более чем минимальное количество продуктов неполного сгорания или пиролиза. Цель изобретения - улучшение курительных свойств изделия путем уменьшения тепловых потерь в радиальном направлении. На фиг.1-3 изображено курительное изделие, продольный разрез. Изделие содержит горючий углеродистый топливный элемент 1 на конце 2 горения, а на противоположном конце 3 - мундштук, представляющий собой либо заложенную фольгой бумажную трубку 4 (фиг.1)» либо удлиненную ^трубку 5 из ацетатцеллюлозы (фиг.2 и 3 ) , в которой на оральном конце курительного изделия расположен с возможностью восприятия тепла от топливного элемента 1 и включающее подложку 7, несущую образующий аэрозоль материал. Изделие снабжено теплоизолирующим элементом 8, охватывающим по меньшей мере часть топливного элемента 1 и/или часть средства, создающего аэрозоль, чтобы изолировать и концентрировать тепло в топливном элементе. Теплоизолирующий элемент 8 может представлять собой слой воздухопроницаемого волокнистого материала и быть выполненным упругим из керамического волокна, например стекловоїлокна, а его толщина составляет 0,52,3 мм ь Негорящие угольные или графитовые волокна могут быть использованы вместо керамических волокон. Топливный элемент 1 представляет собой пробку из экструдированного угля, имеющую отверстие 9. Конец горения топливного элемента 1 может выходить несколько за край элемента 8 для облегчения зажигания. Подложка 7 представляет собой твердый прристый угольный материал, хотя могут быть использованы другие типы подложекс Материал пропитан одним или несколькими материалами, образующими аэрозоль. Изделие содержит теплопроводящий элемент 10 для передачи тепла от топливного элемента 1 к средству, создающему аэрозоль (фиг,2), при этом теплопроводящий элемент 10 пред (лапляет собой алюминиевую фольгу, расположенную между теплоизолирую 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 элементом 8 и подложкой 7, несущей образующий аэрозоль материал с перекрыванием задней части топливного элемента 1 (фиг,2), Топливный элемент 1 и сред-ство, создающее аэрозоль, могут быть соединены с мундштуком (фиг,2 и 3 ) , представляющим собой удлиненную трубку из ацетатцеллюлозы, путем заворачивания в обычную сигаретную бумагу 11. Внутри мундштука размещена полипропиленовая трубка 12. Фильтр 6 состоит из ацетатцеллюлозы, Средство, создающее аэрозоль, выполнено э виде алюминиевой макрокапсулы 13, заполненной гранулированным материалом или смесью гранул • 14 и табака 15 (фиг.З). Макрокапсула расположена полностью в теплоизолирующем элементе 8, В этом случае (фиГоЗ) конец горения топливного элемента 1 не выступает за передний конец элемента 8. Целесообразно, чтобы макрокапсула и задняя часть топливного элемента были окружены деталью из алюминиевой фольги (фиг,2). Если фольга, которая окружает "средство, создающее аэрозоль, загнута только у орального конца, то задний конец топливного элемента может быть вставлен в один конец фольги, а полипропиленовая трубка 12 уперта в оральный конец фольги. Весь узел завернут в стекловолокно до диаметра обычной сиг ар е ты. При зажигании топливный элемент 1 загорается, создавая тепло, используемое для улетучивания образующих аэрозоль материалов, присутствующих в средстве создания аэрозоля. Летучие материалы втягиваются к оральному концу 3, особенно в период затяжки, и в рот потребителя подобно дыму обычной сигареты. Поскольку топливный элемент имеет относительно небольшую длину, горячий горящий конус пламени всегда расположен вблизи источника аэрозоля, что увеличивает теплопередачу к средству создания аэрозоля и суммарное производство аэрозоля, особенно когда используется теплоизолирующий элемент 8. Кроме того, теплоизолирующий элемент ограничивает, направляет и концентрирует тепло в центральном сердечнике изделия, в результате чего возрастает теплоперенос к материалу, создающему аэрозоль. 1595329 Поскольку материал, создающий Средство, создающее аэрозоль, нааэрозоль, физически отделен от топходится при относительно высокой ливного элемента, он подвергается температуре между затяжками и дополвоздействию значительно более низких нительное тепло, подаваемое во время температур, чем в горящем конусе огзатяжек, которое значительно увелиня. Это снижает вероятность темперачивается посредством отверстий в топтурного разрушения источника аэрозоливном элементе, используется для ля и приводит к получению аэрозоля испарения образующего аэрозоль матево время затяжки, но очень мало или риала. Этот повышенный теплоперенос почти не возникает аэрозоль во время 10 делает более эффективным использоватления. Кроме того, использование ние топливной энергии, снижает колиуглеродистьк топливных элементов и чество требуемого топлива и способстфизическое отделение создающего аэвует подаче аэрозоля. Кроме того, розоль средства исключают наличие кондуктивный теплоперенос, используе15 мый в предлагаемом изделии, снижает значительного количества продуктов пиролиза или неполного сгорания обтемпературу горения углеродистого разование побочного дыма, топлива, что снижает соотношение СО/СО- в продуктах сгорания, полуВ связи с небольшим размером и чаемых топливом, параметрами горения углеродистого топливного элемента, используемого р предлагаемом изделии, топливный элемент обычно начинает гррение почти по всей его длине в течение нескольких затяжек. Таким образом, часть топливного элемента, прилегающая к создающему аэрозоль средству, быстро становится горячей, что значительно увеличивает теплоперенос к создающему аэрозоль средству, особенно в начале и середине затяжек. Поскольку топливный элемент является коротким, никогда не существует длинного участка негорящего топлива, который действует в качестве поглотителя ТеГпла, как это присуще изделиям с термическим аэрозолем. Теплоперенос и, следовательно, подача аэрозоля также" усиливается при использовании отверстий через топливный элемент, что вызывает тягу горячего воздуха к источнику аэрозоля, особенно при затяжке. 20 25 30 35 40 Короткий углеродистый топливный 45 элемент, теплопроводящий элемент, теплоизолирующее средство и каналы в топливном элементе взаимодействуют с источником аэрозоля, чтобы образовать систему, которая способна выра- 50 батывать значительные количества аэрозоля на каждую затяжкуо Непосредственная близость конуса пламени к источнику аэрозоля после нескольких затяжек, наряду с изолирующим средством, приводит к сильной подаче теп- 55 ла как во время затяжки, так и во время относительно длительного периода тления между затяжками. При соответствующем выборе топливного элемента, изолирующей рубашки, сигаретной бумаги для бумажной обертки и теплопроводящего средства можно регулировать параметры горения топлива. Это обеспечивает возможность регулирования теплопереноса к источнику аэрозоля, что изменяет количество затяжек и/или количество аэрозоля, получаемого потребителем. Горючие топливные элементы имеют длину менее 30 мм, Целесообразно, чтобы содержание углерода топливного элемента составляло 80 - 85 мас,%. Высокое содержание углерода в топливных элементах создает минимальное количество продуктов пиролиза или неполного сгорания, небольшое или нези- / димое количество побочного дыма, минимальное количество пепла и имеет высокую теплотворную способность. Топливные элементы с более низким содержанием углерода, например, 5065 мас,%, также могут применяться, особенно если используется негорючий инертный наполнитель. Кроме того, могут быть использованы другие топливные материалы, например такие, как табак, заменители табака и им подобные при условии, что они создают и проводят достаточное количество тепла к средству создания аэрозоля, чтобы добиться требуемого уровня аэрозоля из образующего аэрозоль материала. Плотность используемого топлива должна быть выше 0,5 г/см Е что выше плотностей, используемьзх в курительных изделиях. Если используются другие материалы, 1595329 целесообразно вводить в топливо 2040 мас,% углерода, при этом остальное составляют другие топливные компоненты, включая любое связующее, модификаторы горения, влагу и т.д. Используемые в качестве топливного материала углеродистые материалы могут быть извлечены из любого источника углерода. Целесообразно, 10 чтобы углеродсодержащие материалы были получены с помощью пиролиза или карбонизации целлюлозного материала (древесина, хлопок, вискоза, табак, кокосовый орех, бумага и т.п.), хотя 15 углеродсодержащие материалы других источников также могут быть использованы. Небольшие количества образующих аэрозоль веществ могут перемещаться из средства образования аэрозоля и, таким образом, присутствовать в топливном элементе. Предпочтительным углеродистым топливным элементом является прессован- 25 ный или экструдированный уголь, приготовленный из связующего и угля. Другие углеродсодержащие материалы для прессования и экструзии приготаэ" ливают из пиролизованного хлопка или 30 пиролизованной бумаги. СВЯЗУЮЩИМ, ИСПОЛЬЗуемЫМ ПрИ ИЗ" готовлений топливного элемента, может быть или натрийкарбоксиметилцел-люлоза (SCIIC)^ или последняя э соче35 тании с такими материалами, как хлорид натрия, вермикулит, бентонит, карбонат кальция и ТіП, Другие связующие включают в себя смолы, например кизельгур, и другие производные целлюлозы (метидцеллюлоза и карбокси— метилцеллюлоза), Кроме того, топлирные элементы мо*гут рключать в себя одну или более добавок для улучшения горения, наприг мер 5 мас,% хлорида натрия, чтобы улучшить параметру тления и задержку тления, 1^2 м а с Д карбоната калия для улучшения прикуриваемости, Для улучшения физических свойств используются такие глины, как каолины, сер- 50 пентины, аттапудьгиты и т»п, Другой углеродный топливный элемент - углеродное волокнистое топливо, которое может быть изготов55 лено путем карбонизации волокнистых материалов, например хлопка, вискозы, бумаги, полиакрилонитрила и им подобных. В целом, пиролиз с тем 8 пературой 650-1000°С, предпочтитель но 9Ь0°С, в течение 30 мин достаточен для получения соответствующего углеродного волокна с хорощими характеристиками горения. Для изменения параметров горения в эти волокнистые топлива могут быть введены добавки. Средство создания аэрозоля физически отделено от топливного элемента, т.е. подложка, емкость или камера, которая содержит образующий аэрозоль материалы, не смешана или не является частью горючего топливного элемента. Такое устройство способствует уменьшению или исключению термического разрушения образующего аэрозоль материала и наличия побочного дыма. Хотя создающее аэрозоль средство не является частью топлив-, ного элемента, оно находится с ним ^ в состоянии кондуктивного теплообмена и прилегает или расположено смеж*но с ним. Целесообразно, чтобы образующее аэрозоль средство включало в себя один или более термостойких материалов, которые несут одно или более образующие аэрозоль вещества. Термостойким является материал^способный выдерживать высокие температуры, например 400-600°С, которые существуют вблизи топлива, без разрушения или сгорания. Использование такого материала способствует сохранению простой химии дыма в аэрозоле. Другие образующие аэрозоль средства, например разрывные под действием тепла микрокапсулы, или твердые образующие аэрозоль материалы также могут применяться при условии, что рни способны высвобождать достаточное количество образующих аэрозоль паров, чтобы создавать впечатление курения табака. Термостойкие материалы, которые могут быть использованы э качестве подложки или носителя для создающих аэрозоль материалов, должны быть пористыми и способны удерживать образующие аэрозоль соединения, когда не находятся в использоэании, и высвобождать потенциальные пары, образующие аэрозоль при нагреве топливным элементом, Полезными термостойкими материалами являются термостойкие абсорбирующие угли - пористые угли, графит, ^активированные и неактивированный 1595329 угли и им подобные. Другие соответствующие материалы включают в себя неорганические твердые вещества: керамические материалы, стекло, глинозем, вермикулит, глины, бентонит и т.п. Предпочтительными материалами являются угольный фетр, волокна и маты, активированные и пористые угли. В зависимости от конкретного соз10 дающего аэрозоль средства состав и форма его могут быть выбраны из зерна, волокон, пористых блоков, сплошных блоков с одним или более осевыми каналами, проходящими в осевом на15 правлении. Подложки, в частности зернистые, могут быть вмещены контейнерами, выполненными из металлической фольги. Создающее аэрозоль средство, ис20 пользуемое в предлагаемом изделии, располагается на расстоянии не более 60 мм от конца горения топливного элемента. Источник аэрозоля может изменяться по длине от 2 до 60 мм, 25 Если используется незернистая подложка, она может быть снабжена одним или более отверстиями, чтобы увеличивать поверхностную площадь подложки, поток воздуха и теплоперенос. 30 Вещества должны образовывать аэірозоль при температуре, присутствующей в источнике аэрозоля, когда он нагревается горящим топливным элементом. Такие материалы состоят из угле35 рода, водорода и кислорода, но они могут включать в себя другие материалы. Образующие аэрозоль материалы могут быть твердыми, полутвердыми или жидкими. Точка кипения материала и/или смеси материалов приблизительно 40 500 С, Вещества, обладающие такими параметрами, включают в себя многоатомные спирты (глицерин, пропиленгликоль, триэтиленгликоль), а также 45 алифатические эфиры моно-, ди- или поликарбоновых кислот (метилстеарат, додекандиоат, диметилтетрадодекандиоат и д р . ) . Целесообразно, чтобы образующие 50 аэрозоль материалы включали в себя смесь материалов с высокой точкой кипения при низком давлении паров и смесь материалов с низкой точкой кипения при высоком давлении паров, 55 В этом случае при первых затяжках материал с низкой точкой кипения выдает большую часть исходного аэрозоля, тогда как при повышении темпе і О ратуры источника аэрозоля материал с высокой точкой кипения создает наибольшую часть аэрозоля. Создающий аэрозоль материал может присутствовать в создающем аэрозоль средстве в концентрации, достаточной, чтобы покрывать подложку. Средство создания аэрозоля также может включать в себя летучие арома-^ тизирующие вещества, такие как мен-' тол, ванилин, искусственный кофе, экстракты табака, никотин, кофеин, жидкости и другие вещества, которые придают аромат аэрозолю. Курительное изделие включает в себя порцию или пробку 15 табака, который добавляет табачный аромат аэрозолю. Целесообразно, чтобы табак помещался в оральном конце средства создания аэрозоля или был смешан с носителем материала образования аэрозоля. Ароматизирующие агенты могут быть введены в изделие, чтобы ароматизировать аэрозоль, подаваемый потребителю. Если используется табак, горячие пары, проходя через слой табака, экстрагируют и испаряют летучие компоненты, находящиеся в табаке, но не сжигают табак. Таким образом, потребитель курительного изделия получает аэрозоль, который содержит- качества и ароматы естественного табака без продуктов сгорания, создавае-1 мых обычной сигаретой, Кроме того, эти вещества могут быть помещены между создающим аэрозоль средством и оральным концом, например, в виде отдельной подложки или камеры в канале, который проходит от создающего аэрозоль средства к оральному концу, или в порции табака. Летучие вещества могут быть использованы вместо части или всего аэрозоль- \ ного материала, так что изделие дает потребителю неаэрозольный аромат или другой материал, Предлагаемое изделие может быть использовано или может быть приспособлено для использования в качестве изделия для ввода лекарств, для введения летучих фармакологических или физиологически активных материалов, например эфедрина, метапротеренола, тербуталина и им подобных, . Теплопроводящий элемент, используемый в этом изделии, представляет собой металлическую фольгу, например 11 1395329 12 Средство создания аэрозоля - топливо прикрепляется к мундштуку, например к заложенной фольгой бумаге или трубкам из ацетата целлюлозы/ /пластмассы, хотя мундштук может быть выполнен отдельно, например, в виде держателя сигареты. Этот э л е мент изделия образует канап, который обеспечивает подачу испаренного аэрозоля в рот потребителя. Благодаря его длине (50-60 мм и более) к а нал удерживает горячий конус пламени от рта и пальцев потребителя. Соответствующий мундштук должен быть инертным по отношению к образующему аэрозоль материалу v иметь влагозащитный внутренний слои, о б е с печивать минимальные потери а э р о з о ля и з - з а конденсации или фильтрации и выдерживать температуру на границе с другими элементами изделия. Мундштук может включать в себя фильтрующий ободок, который используется для придания изделию внешнего вида обычной сигареты с фильтром. Такие фильтры включают в себя — фильтры из ацетата целлюлозы низкой" плотности и полые пластмассовые фильтры, например фильтры из полипропилена. Кроме т о г о , полная длина изделия или части его может быть обернута в сигаретную бумагу. Аэрозоль является химически простым, содержащим воздух, окислы углерода, аэрозоль, который несет любые желаемые ароматизирующие и другие материалы, воду и следы друИзолирующие материалы включают в гих материалов. Влажный, полностью себя керамические волокна, например измельченный или мелкодисперсный стекловолокно. Изолирующее волокно 40 материал (WTP1I) не обладает мутагеннаворачивается по меньшей мере на ной активностью. часть топливного элемента и какуюДополнительное преимущество либо другую часть изделия до конечнопредлагаемого изделия - относительго диаметра от 7 до 3 мм. Таким обное отсутствие пепла, создаваемого разом, толщина изолирующего слоя 45 во время использования, по сравнению должна составлять 0,5 - 2,5 мм, при с количеством пепла от обычной с и г а этом стекловолокно, имеющее низкую реты. Когда источник топлива горит, точку размягчения, например 650°С, он преобразует углерод в окислы угпредпочтительно. лерода при сравнительн© небольшом Если в качестве изолирующего 50 количестве пепла, и таким образом средства используется волокно, целенет необходимости сбрасывать пепел сообразна перегородка у орального во время использования изделия. конца изделия, содержащая кольцевой элемент 16 из пакли ацетата целлюлозы высокой плотности, которая приФ о р м у л а и з о б р е т е н и я 55 мыкает к волокнистому изолирующему средству и уплотнена у орального 1. Курительное изделие, содержакониа, например, клеем, чтобы перещее топливный элемент на конце г о р е кривать воздух через паклю. ния и на противоположном конце алюминиевую, тол'чиной 0,01-0,1 мм и более. Толщина и/или тип проводящего материала могут изменяться для обеспечения требуемой теплопередачи, при этом теплопроводящий элемент контактирует или перекрывает часть топливного элемента и создающего аэрозоль средства и может быть выполнен в виде контейнера, который вме10 щает создающий аэрозоль материал. Теплоизолирующие элементы содержат неорганические или органические волокна, выполненные из стекла, глинозема, кремнезема, стекловидные материалы, минеральную вату, угли, силиконы, боры, органические полимеры, целлюлозы и им подобные, включая смеси этих материалов. Неволокнистые изолирующие материалы (кремне20 земный а э р о г е л ь , перлит, стекло и им подобные), выполненные в виде с е тки, лент или другой формы, также могут быть использованы. Целесообразно использовать упругие изолирующие э л е - 25 менты, чтобы способствовать имитации чувства сигареты. Эти материалы д е й ствуют в первую очередь как изолирующая рубашка, сохраняющая значительную часть тепла, образованную 30 горящим топливным элементом, на средство создания аэрозоля. Поскольку изолирующая рубашка становится г о р я чей вблизи горящего топливного э л е - . мента в ограниченной мере, она так35 же может проводить тепло к средству создания аэрозоля. 1595329 13 мундштук, отдельное средство, с о з дающее аэрозоль, расположенное с в о з можностью восприятия тепла от топливного элемента и включающее подложку, несущую образующий аэрозоль материал, о т л и ч а ю щ е е с я тем, ч т о , с целью улучшения курительных свойств изделия путем уменьшения тепловых потерь в радиальном направлении, курительное изделие снабжено теплоизолирующим элементом, охватывающим по меньшей мере часть топливного элемента и/или по меньшей мере ч а с т ь средства, создающего аэрозоль. t5 2 . Изделие по п . 1 , о т л и ч а га щ е е с я тем, что теплоизолирующий элемент выполнен упругим, а его толщина составляет 0 , 5 - 2 , 5 мм. \ \ П Редактор II.Тупица 14 3 . Изделие по п . 1 , о т л и ч а ю щ е е с я тем, что теплоизолирующий элемент представляет собой слой воздухопроницаемого волокнистого материала. 4 . Изделие по п . 1 , о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно содержит теплопроводящий элемент для передачи тепла от топливного элемента к средству, создающему а э р о з о л ь . 5. Изделие по п , 1 , о т л и ч а ю щ е е с я тем, что теплопроводящий элемент расположен между теплоизолирующим элементом и средством, создающим аэрозоль с перекрыванием задней части топливного элемента. \ 13 15 Фие.З Составитель Л.Аникина Техред М.Ходанич Корректор Т. Палий Заказ 2840 Тираж 275 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская н а б . , д . 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г . Ужгород, ул. Гагарина, 101