專利名稱:帶尼古丁聚合物貯存裝置的尼古丁分配器的制作方法
本發(fā)明涉及用于減少或消除傳統(tǒng)抽煙習慣缺點的非可燃性尼古丁分配器。
尼古丁是一種有毒的液態(tài)生物堿，其分子式為C5H4NC4H7NCH3。從嘴嚼、聞或抽煙草時吸入人體的尼古丁量一般不會聚集成有害的劑量，但能產(chǎn)生某些令人舒適的作用，常會導致習慣性的使用。
使用尼古丁的最普遍形式之一是抽香煙。當煙草在傳統(tǒng)的香煙中點燃時，香煙中經(jīng)加工過的煙草葉燃燒并釋放出尼古丁蒸氣。當抽煙者通過香煙吸入空氣時，尼古丁蒸氣便通過香煙被吸入到抽煙者的口中和肺部。
與煙斗或雪茄相比，香煙的相對溫和性可使抽煙者從燃燒著的香煙中將煙直接抽入肺部。香煙煙中的尼古丁蒸氣迅速地從肺部被吸入到血流中，因此抽香煙使抽煙者得以很快感到尼古丁的作用。
雖然尼古丁能通過抽香煙迅速地進入人體，但煙草的燃燒需要高的溫度，結果不幸的是，在抽可燃性的香煙時產(chǎn)生了很多不希望有的后果。最主要的擔心是許多人認為抽可燃性香煙會嚴重地損害健康。一支香煙中的尼古丁含量據(jù)信對人體健康不會造成長期不利的影響。然而，許多人認為煙草的煙中還含有對健康有害的其他成分。例如其中某些成分看來是致癌性的。
而且，抽可燃性的香煙會造成嚴重的火災。發(fā)生在建筑物內(nèi)和自然環(huán)境中的許多火災是由亂丟燃著的香煙引起的。此外，許多重大的經(jīng)濟損失也可能是由香煙的煙灰火引起的，例如包括衣服、地毯、家具等著火而造成商業(yè)和個人財產(chǎn)的重大損壞。抽香煙還越來越受到反對，因為在有抽煙習慣的人吐出的煙霧和煙味，可能會使不抽煙者產(chǎn)生不舒服的感覺。
由于抽傳統(tǒng)的香煙會產(chǎn)生這些不希望有的副作用，所以人們不斷地試圖提供可以被接受的取代物。這種可燃性香煙的取代物將消除或減輕上述的某些或全部不利影響。例如，現(xiàn)已加工成了可以吸或可嘴嚼的片狀煙草提取物，讓尼古丁通過嘴和消化系統(tǒng)被吸收到食用者的體內(nèi)。這種片劑當然不可能給食用者提供嘴里有刁著一支香煙的那種感覺。
此外，片劑型的抽煙取代物既不能提供給食用者將空氣和蒸氣抽入嘴內(nèi)也不能將空氣和蒸氣吸入肺部的機會，而這些動作正是傳統(tǒng)抽煙習慣的一部分。這些動作成了抽煙者籍以成為習慣的心里上和生理上吸引力的一個重要方面。如果沒有一種有效的取代物能代替這樣的抽煙動作，那么，抽煙取代物就很少可能會使抽煙者感到滿意，而且可能會使他們重新去抽可燃性的香煙。
轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明受讓人的雷氏的美國專利第4，284，089號，介紹了發(fā)展抽煙取代物方面的一項重要進展，其主要內(nèi)容已將編在這里作為參考。在這份專利中介紹了一種分配尼古丁的無煙器具，這種器具的外觀可以采用象支香煙的傳統(tǒng)形式，而且，這份專利公開的這種器具能按照抽煙者逼真地模擬傳統(tǒng)的抽煙動作而使尼古丁得到分配。
雷氏專利用具體的圖例介紹一種大體象支香煙形狀的器具。不過，這種器具的外部卻用一個節(jié)流閥把氣流通道限定住。這個節(jié)流閥又受到一種上面有尼古丁溶液的吸收劑物質(zhì)的限定。根據(jù)節(jié)流閥中流體的速率，尼古丁從吸收性物質(zhì)中蒸發(fā)出來并被抽煙者吸入體內(nèi)。結果，抽煙者獲得了類似抽傳統(tǒng)香煙時尼古丁引起的感覺。
雖然可以斷定雷氏專利代表了在這一技術方面的開拓性進展，但本發(fā)明的發(fā)明者們已意識到應使雷氏專利中介紹的這種通用型器具的性能最佳化。在另一方面，本發(fā)明的發(fā)明者們也很希望例如在每抽一口煙時能在這種器具上增加汽化了的尼古丁量。
這種類型的尼古丁分配器能有效地蒸發(fā)尼古丁，這一點也很重要。液態(tài)尼古丁具有一種極苦的，幾乎是帶澀的味道。因此在防止偶然吸進未蒸發(fā)的微滴(甚至非常小的微滴)的同時，必須用加強控制蒸發(fā)的方法來分配尼古丁。
最后，本發(fā)明者們也已意識到，用具有類似傳統(tǒng)抽煙方法如香煙那樣一種“抽”的方法就能非常方便地達到上述目的。據(jù)信，抽煙者會很快地不滿意使用為了獲得感受，抽的力量用得太小或特別是用得太大的那種抽煙的取代方法。同樣，如果抽煙器具在每抽一口煙時吸得的尼古丁劑量太高，那末抽煙者可能會吸入比希望的量更多的尼古丁，而且可能會被迫改變抽煙習慣。這兩種情況的任意一種都是不可取的，如果只要“類似感覺”受到損害或者只要抽煙取代方法稍有令人不太舒適的感覺的話，那末抽煙者將很少想使用這種無煙抽煙取代方法。
除了本文前面提到的美國專利第4，284，089號外，還有其他一些專利也介紹了尼古丁分配器。例如，美國專利第4，393，884號介紹了帶有加壓貯尼古丁器具和復雜機械系統(tǒng)的一種定值吸入器，把所有這些部件均安裝在一個從口部送入尼古丁用的管子內(nèi)。美國專利第2，860，638號介紹了用口部吸入尼古丁物質(zhì)的一種管狀器具。這種器具可能裝有能吸收象尼古丁這類物質(zhì)的填充物如棉花或礦物質(zhì)。
美國專利第3，280，823號介紹了一種煙草煙過濾器，里面裝有含尼古丁的離子交換樹脂，用于濃縮從其中通過的汽體尼古丁。美國專利第3，584，630號介紹了一種過濾裝置，里面裝有略微吸收了尼古丁的碳黑，用于濃縮吸入的氣體里的尼古丁。
美國專利第4，083，372號介紹了一種模擬香煙吸入器。這種器具裝有用醋酸纖維素或棉花纖維做的纖維質(zhì)芯和可刺破的香料膠囊，用于從其中吸入空氣之前，〔把尼古丁〕釋放到纖維質(zhì)芯里。
為了具體說明本發(fā)明，茲介紹一種尼古丁分配器。這種尼古丁分配器有一個限定空氣通過分配器通道的外殼。在通道中至少插入了一個含有基本聚合物的多孔性的塞子，這種基本聚合物質(zhì)能吸收阻擋和釋放尼古丁。尼古丁分配器最好采用模擬香煙的形式并能滿意地散發(fā)吸入的尼古丁劑量，而沒有任何焦油或煙草燃燒產(chǎn)生的其他有毒質(zhì)物。
通過閱讀如下最佳實施方案的詳細說明及附圖，便可知道本發(fā)明的其他目的、特點和優(yōu)點。所有圖中相似的參考號表示相似的部件。圖紙的內(nèi)容為圖1是根據(jù)本發(fā)明制造的尼古丁分配器的一個實施方案透視圖。
圖2是按照圖1的2-2繪制的本發(fā)明的尼古丁分配器的實施方案剖面圖。
本發(fā)明的尼古丁分配器在圖1和圖2中，均用數(shù)字10表示，管狀外殼12是用于確定從分配器10里抽出來的空氣的通道14的位置，抽氣的方向用箭頭16表示?？諝饪蓮膬蓚€方向吸入分配器10。在氣道14中插有一個多孔性的塞子18。這種特殊的尼古丁分配器10系采用優(yōu)選的形狀，是加長的傳統(tǒng)管形香煙的形狀。但是，應當明白，采用其他的設計和形狀也可以。圖1是最普通的分配器形狀，但不是唯一有效的形狀。
外殼12可以用多種材料制成。外殼12最好是化學惰性的，并對尼古丁不吸收，尼古丁可由多孔塞18可逆性地保留。
在本發(fā)明的最優(yōu)選的實施方案中，外殼12的直徑、長度和重量做成與傳統(tǒng)的香煙大致相同。
還有，外殼12最好著上合適的顏色使其具有與傳統(tǒng)的香煙一樣的外觀。此外，在本器具10的口端22的周圍可包上用紙、軟木或其他材料做成的帶子以模仿傳統(tǒng)香煙上過濾頭的外觀。
多孔性塞18含有兩種物質(zhì)基本聚合物和尼古丁。基本聚合物能吸收、可逆地吸留和釋放尼古丁。
這里所用的“吸留尼古丁”一詞是用來表示到目前為止沒有完全明確的一種物理保留過程。該物理保留過程顯然包括尼古丁可逆地滲入基本聚合物即尼古丁嵌入聚合物鏈之間的過程。
含尼古丁的混合物或尼古丁本身可以分散到基本聚合物里或從基本聚合物中分配出來?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)有許多物質(zhì)可以方便地用于本發(fā)明的多孔性塞18中的尼古丁或尼古丁混合物。尼古丁(d)、尼古丁(l)、尼古丁(dl)和含尼古丁鹽的可能混合物均可用作本發(fā)明的含尼古丁的混合物，抽煙者吸入尼古丁蒸氣。Eastman公司的商業(yè)產(chǎn)品，Stock.No.1242，含有98%的尼古丁(l)。這種商品現(xiàn)在已被用于本發(fā)明器具的一個實施方案中，而且發(fā)現(xiàn)其使用效果令人滿意。這里使用的“尼古丁”一詞，除非另有說明者外，均系指Eastman公司的尼古丁或者從任何其他商品尼古丁。為使本發(fā)明的分配器10有高純度的尼古丁，最好將商品尼古丁先在真空下蒸餾。
任何號數(shù)目的含尼古丁混合物都能放入本發(fā)明的多孔性塞18中。把什么特殊的含尼古丁混合物用在本發(fā)明的特定的實施方案中，這主要取決于特定的分配器的構型和希望分配的物質(zhì)。在本發(fā)明的最佳的實施方案中，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，許多其他物質(zhì)當加到含尼古丁的混合物中時都能有好的效果。在市場上得到的商品尼古丁完全是煙草工業(yè)的副產(chǎn)品，其提取和精制的程序在煙草工業(yè)上通常是人們所熟知的。
在含尼古丁混合物中，可根據(jù)正常的制造程序加入和混進增強尼古丁的物質(zhì)，如有機酸和揮發(fā)性載體等。在選擇添加物質(zhì)時，應當注意，這些物質(zhì)必須適合于人類接觸和/或消耗。特別要注意的是，大多數(shù)化學品當它們的濃度增加到足夠高的水平時在理論上可能是有毒的。因此，有必要對用在本發(fā)明配方中的物質(zhì)進行選擇，以使它們在可以接受的毒性指標范圍內(nèi)使用。
除上述物質(zhì)外，許多其他物質(zhì)如薄荷醇也可以加入含尼古丁的混合物中，以提供一種所想要的香味。這樣的香料也可以合成添加劑的形式加入。
薄荷醇也可因多種原因，如為了增香或作為載體物質(zhì)或為了適合于抽煙者的特殊的口味而加到混合物中去。已使用的薄荷醇在美國藥典中是左旋(USP Levorotatory)的，它是由Gentry公司得到的。這種薄荷醇可以溶解在溶劑如乙醇或液態(tài)尼古丁中形成液態(tài)。薄荷醇蒸氣能被本發(fā)明的多孔性聚烯烴塞18吸收。
抗氧劑如丁基化羥基甲苯，丁基化羥基茴香醚、設食子酸丙酯或叔丁羥基苯醌在浸入多孔性塞18前或后也可以加到尼古丁中。這類抗氧劑，可以用來穩(wěn)定尼古丁，使分配器10有較長的適用期。
可以用多種方法把尼古丁輸入多孔性塞里。例如讓多孔性塞與液態(tài)尼古丁、尼古丁蒸氣或尼古丁溶液接觸。將尼古丁溶解在超臨界液體二氧化碳中也可看作是將尼古丁引入多孔性塞18的一種便利的方法。多孔性塞18在裝入分配器10的通道14中前或后可用尼古丁浸漬。
許多香料物質(zhì)也可以方便地加到尼古丁的配方中，以便得到所希望的作用。正如前面所講的那樣，凡已證明能用于人類消耗的常用香料都能按規(guī)定量使用。使用這些香料物質(zhì)的目的不是打算將其作為本發(fā)明應用的限制因素，而是為了說明本發(fā)明有好幾種增強尼古丁最終配方的可能性。
為了達到本發(fā)明的目的，基本聚合物質(zhì)對尼古丁應是可逆吸收性的，以使尼古丁既能被吸收也能被釋放。但是，還有一點也是很重要的，即這種物質(zhì)對可釋放的尼古丁是有效的吸收劑，從而能貯存足夠的尼古丁，使抽煙者在使用有含尼古丁的多孔性塞18的分配器10時，每抽一口煙至少能分配到1毫克的尼古丁。一般的基本聚合物質(zhì)是一種通常所說的烯烴聚合物。更具體地說，基本聚合物質(zhì)最好是聚乙烯或聚丙烯，但也可以是任何的聚烯烴或聚二烯烴如聚丁二烯、聚1-丁烯、聚異丁烯、聚異戊烯、聚4-甲基戊烯，或者將它們結合使用。構成本發(fā)明的多孔性塞18的特別好的材料是高密度聚乙烯。雖然無定形的比結晶性的聚乙烯看來具有更高的吸收尼古丁的能力，但具有合適的可逆性吸收尼古丁能力的高密度聚乙烯更常被用來制造多孔性塞。多孔性塞可以用機械加工方法制造，也可以是一團纖維絲。
象聚苯乙烯和聚碳酸酯這樣的聚合物質(zhì)能被尼古丁溶解，因此不能用在本發(fā)明中，含鹵素或氮、硫的聚合物盡管發(fā)現(xiàn)它們具有所希望的可逆地吸收尼古丁的性質(zhì)，但它們不是最好的，因為它們在偶然點燃時具有釋放有毒煙的潛在危險。
在本發(fā)明的最佳裝置方案中，分配器10的外殼12是由一種輔助的聚合物組成。這類輔助的聚合物最好能耐尼古丁滲透，而且在偶然點燃時不產(chǎn)生有毒的煙。最好的輔助聚合物質(zhì)是取向的聚對苯二甲酸丁酯。
包括分配器的嘴帶20的過濾嘴紙最好對尼古丁是非吸收性的。對通常的香煙過濾嘴紙可作簡單的處理，使它減少對尼古丁的吸收能力，例如把紙暴露在氫氧化銨、二甲基二氯硅烷或聚乙烯基吡咯烷酮中。
用來包裝本發(fā)明分配器10的包裝材料最好對尼古丁也是非吸收性的和基本上是非滲透性的?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，一種雙軸性取向的聚對苯二甲酸乙酯薄膜包裝材料適合于保留被包裝的尼古丁分配器10中的尼古丁。
對那些本領域中的熟練技術人員來說，在審閱包括如下全面描述本發(fā)明許多特點用的實例的說明書后，就很容易想象到本發(fā)明的其它許多實施方案。
實例1聚乙烯對液態(tài)尼古丁的吸收將重721.2毫克的低密度聚乙烯管(從德克薩斯州休斯敦市的Blackwell塑料公司得到的)浸在液態(tài)尼古丁(98%，Eastman Kodak公司)中，在75°F下保持17小時，然后從液態(tài)尼古丁中取出管子并進行水洗和干燥處理。干燥后的管子重743.5毫克，重量凈增22.3毫克。這表明低密度聚乙烯能吸收尼古丁形成約含3%尼古丁的復合體。盡管已觀察到干燥后的管子在觸覺上是干燥的，但管子-尼古丁復合體仍散發(fā)出尼古丁氣味。
實例2從含尼古丁的聚乙烯管中抽提尼古丁的試驗將一根重743.5毫克和含22.3毫克吸收了尼古丁的低密度聚乙烯管子(8×84毫米)浸在0.1M鹽酸中，在環(huán)境溫度下保持1分鐘和10分鐘。在洗滌、干燥和稱重后，發(fā)現(xiàn)在鹽酸中浸1分鐘的樣品，重量損失為0.4毫克;浸10分鐘的樣品，重量損失為1.4毫克。這一試驗表明，如果要吸取含尼古丁的聚乙烯樣品時，那末尼古丁的內(nèi)部散發(fā)是緩慢的而不是立刻散發(fā)的。同時也表明，尼古丁已深深地滲入聚乙烯中而不只是被吸收或表面性地被吸收。
實例3聚乙烯對薄荷醇蒸汽的吸收將重824.3毫克的低密度聚乙烯管(8×84毫米)封入一個含薄荷醇結晶的試管中，然后放入烘箱中在125°F下保持2小時。取出試管中的聚乙烯管，用乙醇洗滌并進行干燥和稱重。管重865.4毫克，其重量增加了41.1毫克，這是因為管中吸收了薄荷醇。這一試驗表明，薄荷醇和尼古丁能被聚乙烯吸收。
實例4聚乙烯薄膜對液態(tài)尼古丁的吸收從俄克拉河馬州巴特爾斯維爾市的Phillips石油公司得到兩種類型的聚乙烯薄膜(1密耳厚)No.TR140，一種棕色的高結晶性的薄膜;No.OX611，一種低結晶性的澆注薄膜。將兩種薄膜樣品稱重并浸入尼古丁(98%，紐約州羅切斯特市Eastman kodak公司)中，在25℃下保持5小時。從尼古丁中取出薄膜樣品，仔細擦干直至完全沒有液體，然后稱重。這一浸漬結果表示在表1中。
表1聚乙烯薄膜對尼古丁的吸收樣品 初始重量 浸漬后的重量 吸收的尼古丁 %尼古丁(占初始重量的)TR140 84.9毫克 86.8毫克 1.9毫克 2.2%OX611 128.9毫克 133.7毫克 4.8毫克 3.7%如表1中的數(shù)據(jù)所示，兩種類型的聚乙烯薄膜均能吸收尼古丁，但低結晶性的聚乙烯吸收尼古丁的效率更高。
實例5各種聚合物對尼古丁蒸汽的吸收從通用電氣公司(聚合物產(chǎn)品部)得到各種形式的Valox(聚對苯二甲酸丁酯)。從Dupont de Nemours & Company公司得到Tedlar(聚氟乙烯薄膜)。從通用苯胺纖維公司得到Gafphite 1600A(聚對苯二甲酸亞丁烯基酯)。從威斯康星州巴拉博市的Teel塑料公司得到PPH(聚丙烯均聚物)。將這些聚合物的樣品預先稱重(40毫克～800毫克)，接著放入含尼古丁飽和空氣的密封容器中，在不同的溫度下保持不同的時間，然后再次稱重。這些處理的結果表示在表2中。
表2各種聚合物吸收了尼古丁蒸汽后增加的百分重量樣品 溫度 時間(天) 增加的重量(重量%)Valox(10%玻璃填充的) 環(huán)境溫度 12 1.46Valox(10%玻璃填充的) 125°F 12 0.67Valox(40%玻璃填充的) 環(huán)境溫度 12 0.09Valox(40%玻璃填充的) 125°F 12 0.02Valox310-083 環(huán)境溫度 7 0.08Valox310-083 125°F 7 0.29Valox310-095 環(huán)境溫度 7 0.10Valox310-095 125°F 7 0.98Gafphite1600A 環(huán)境溫度 7 0.072Gafphite1600A 125°F 7 0.35Tedlar 環(huán)境溫度 7 0.055Tedlar 125°F 7 1.00PPH 60℃ 1 1.2
(表2續(xù))樣品 溫度 時間(天) 增加的重量(重量%)PPH 60℃ 3 3.7PPH 60℃ 5 5.7PPH 60℃ 10 6.0PPH 60℃ 20 6.8PPH 50℃ 1 0.4PPH 50℃ 3 0.8PPH 50℃ 5 1.9PPH 50℃ 10 2.7PPH 50℃ 20 4.1PPH 25℃ 1 0.05PPH 25℃ 3 0.15PPH 25℃ 5 0.20PPH 25℃ 10 0.25PPH 25℃ 20 0.5PPH 5℃ 1 0.05PPH 5℃ 3 0.08PPH 5℃ 5 0.10PPH 5℃ 10 0.10PPH 5℃ 20 0.15如表2中的數(shù)據(jù)所示，在可比條件下(聚丙烯在50℃下保持10天，聚對苯二甲酸丁酯或聚氟乙烯在125°F下保持7天)，聚烯烴的聚丙烯作為尼古丁吸收劑(增加重量2.7%)遠比聚對苯二甲酸丁酯(增重小于1%)或聚氟乙烯(約增加重量1%)更有效。此外，這些結果還表明，對于本發(fā)明所描述的尼古丁分配器10(在那里不希望吸收尼古丁)的各部分如外殼12或包裝(未表示出)來說，這樣的相對非吸收性的聚合物是適用的。
實例6低密度聚乙烯管對尼古丁的吸收和解吸將預先稱重過的低密度聚乙烯管(Blackwell塑料公司，得克薩斯州休斯敦市)放在封入管中的由預定量的尼古丁蒸發(fā)的尼古丁蒸汽中，在125°F下保持24小時。測定聚乙烯管增加的重量，其結果表示在表3中。
表3聚乙烯樣品對尼古丁蒸汽的吸收聚乙烯或尼古丁的重量樣品1 樣品2暴露前樣品的重量 1.0159克 1.0177克加入的尼古丁的重量 22.0毫克 25.6毫克暴露24小時后樣品的重量 1.0350克 1.0387克吸收的尼古丁的重量 19.1毫克 21.0毫克然后將樣品1和2暴露在環(huán)境空氣中，保持不同的時間間隔，并周期性地稱重以測定吸收的尼古丁的損失量。尼古丁解吸的測定結果表示在表4中。
暴露在環(huán)境空氣中4小時后，吸收的尼古丁的重量損失超過10%。這表明，在這一具體的聚烯烴中尼古丁的吸收具有可逆性，這與用其他聚烯烴試驗時所定性觀察到的結果類似。
表4聚乙烯吸收了尼古丁的解吸樣品重量的減少(尼古丁損失)時間 樣品1 樣品21小時 0.9毫克 0.4毫克2小時 1.6毫克 1.3毫克4小時 3.3毫克 3.1毫克實例7聚乙烯和Teflon對液態(tài)尼古丁的吸收及從聚乙烯中解吸尼古丁蒸汽將重753.3毫克的一根低密度聚乙烯管和重14.4983克的一根聚四氟乙烯(Teflon)圓柱體浸在液態(tài)尼古丁中，在120°F下保持3小時。然后取出樣品，除去表面的尼古丁。聚乙烯樣品的重量增加48.1毫克，而Teflon樣品的重量減少0.8毫克。再將聚乙烯樣品暴露在環(huán)境空氣中3天，其重量損失為27.0毫克(吸收的尼古丁約損失了56%)。上述數(shù)據(jù)進一步表明了聚乙烯用作尼古丁分配器的尼古丁貯存裝置的適用性，同時也表明了Teflon對尼古丁的非吸收性。
實例8聚丙烯對液態(tài)尼古丁的吸收和在真空下的解吸將從威斯康星州巴拉博(Baraboo)市Teel公司得到的4個聚丙烯樣品水洗、干燥和稱重，然后浸在液態(tài)尼古丁中，在120°F下保持21小時。取出樣品，再次水洗、干燥和稱重，以測定含尼古丁的樣品中尼古丁的吸收量。然后將這些含尼古丁的樣品放在真空干燥器中(75毫米壓力的真空)保持10分鐘，并再次稱重以測定吸收的尼古丁的損失量。這些處理結果表示在表5中。
表5聚丙烯吸收液態(tài)尼古丁和在真空下的解吸1 2 3 4樣品重量(毫克) 428.5 429.3 511.0 623.4浸漬后的樣品重量(毫克) 443.8 455.6 540.5 640.7吸收的尼古丁重量(毫克) 15.3 31.7 29.5 17.3尼古丁占樣品重量的% 3.6 7.5 5.8 2.8在真空下放置10分鐘后的樣品重量(毫克) 443.4 454.5 539.9 640.6真空下解吸的尼古丁的重量(毫克) 0.4 1.1 0.6 0.1正如上述數(shù)據(jù)所示，聚丙烯是一種有效的尼古丁吸收劑，而且在游離的尼古丁液體會很快蒸發(fā)的真空下也不會閃蒸。這再次表明，在聚丙烯中不只是發(fā)生如在表面裂縫中的吸附或表面吸附。
實例9多孔性高密度聚乙烯對尼古丁蒸汽的吸收將從POrex技術公司(佐治亞州費爾伯恩市)得到4個樣品(直徑約為 1/4 英寸，長為1～ 1/2 英吋的圓柱體)稱重并在環(huán)境溫度下放入密封的含40-50毫克尼古丁的管子中。周期性地測定樣品的重量，其結果(數(shù)據(jù))表示在表6中。
表6多孔性高密度聚乙烯對尼古丁吸收的重量原樣品編號 1 2 3 4重量(毫克) 689.3 692.0 699.3 694.3增加的重量(毫克)放置溫度 環(huán)境 環(huán)境 120°F 120°F1小時 1.0 1.0 3.5 4.2放置時間 2小時 1.5 1.7 3.6 5.91天 6.2 6.1 12.9 13.66天 11.3 - 17.7 -表6的數(shù)據(jù)表明了高密度聚乙烯對尼古丁蒸汽的吸收能力。
實例10利用含尼古丁的多孔性聚乙烯塞蒸發(fā)尼古丁將一塊360毫克重的Porex多孔性高密度聚乙烯插入一只鋁管的通道內(nèi)。鋁管長84毫米，外徑5/16英寸，壁厚5/1000英寸。使多孔性塞與18毫克液態(tài)尼古丁接觸，尼古丁迅速被吸收并形成約含5%(重量)尼古丁的多孔性塞。從管中和含尼古丁的多孔性塞中一股一股地抽氣(35毫升/股)，每分鐘約抽1050毫升(2秒/股)。用氣相色譜儀(588OA型，Hewlett Packard公司)分析空氣股中的尼古丁含量。
空氣股中尼古丁含量的數(shù)據(jù)表示在表7。
表7從多孔性含尼古丁的聚乙烯塞中蒸發(fā)尼古丁時間 股號 每股空氣中的尼古丁含量(毫克)10∶31 1 8.210∶33 74 8.110∶36 147 6.710∶40 220 5.610∶43 292 5.210∶46 365 4.710∶49 438 4.210∶52 511 3.810∶55 584 3.210∶58 657 2.9空氣股中尼古丁的總含量為3423毫克，約為原載入多孔性塞的尼古丁量的19%。這些處理是在約25℃下進行的。
實例11用乙醇從多孔性聚乙烯塞中抽提尼古丁的試驗在一根鋁管中插入多孔性高密度聚乙烯塞(Porex技術公司)，除塞已含20毫克液態(tài)尼古丁外其他條件與例10中描述的一樣。將35毫升95%乙醇在3秒鐘內(nèi)通過含有尼古丁的塞子抽提，然后分析其中的尼古丁含量。這些體積的95%乙醇(在正常條件下是一種優(yōu)異的尼古丁溶劑)含1.4毫克尼古丁，約為吸收的尼古丁量的7%。這些數(shù)據(jù)表明，從聚乙烯吸收狀態(tài)迅速抽提尼古丁是不容易的，同時也說明尼古丁已滲入聚乙烯中。
實例12在不同溫度下幾種材料對尼古丁蒸汽的吸收將預先稱重的各種材料的樣品封入含過量尼古丁蒸汽的管子中。
經(jīng)過在不同溫度下的幾段時間后，取出樣品并再次稱重。計算樣品增加的重量，用增加的重量占原先重量的百分數(shù)(%(重量))表示。
過濾嘴紙MR-320是從Schweifzer紙公司Kimberly Clark部(威斯康星州尼納赫市)得到的。Kimdura，一種聚丙烯三合板，也是從Kimberly Clark部得到的。聚丙烯(PPT)是從威斯康星州巴拉博市的Teel塑料公司得到的。聚丙烯纖維(PPF)701是從特拉華州威爾明頓市Hercules塑料公司得到的。用這些樣品吸收尼古丁的數(shù)據(jù)(用增加的%重量表示)表示在表8中。(見下頁)如表8數(shù)據(jù)所示，過濾嘴低、聚丙烯三合板、聚丙烯管和聚丙烯纖維都能吸收尼古丁，而且這種吸收與時間和溫度成比例。這些觀察到的數(shù)據(jù)可進一步用于選擇制造尼古丁分配器的材料。例如，若過濾嘴紙能吸收尼古丁，如果真的要用的話，則最好應處理一下，以使它不那么容易吸收尼古丁，這樣看來它是不太適于制造尼古丁分配器的。此外，上面研究過的帶有管型聚丙烯外殼的尼古丁分配器，同樣可能會引起尼古丁被外殼吸收以致不容易將尼古丁轉(zhuǎn)移給抽煙者。
表8對尼古丁蒸汽的吸收%(重量)尼古丁樣品 溫度(℃) 1天 3天 5天 10天 20天過濾嘴紙 5 1.8 2.5 1.9 3.6 2.725 0.78 1.3 1.9 3.0 4.120 4.0 7.4 7.5 6.4 13.060 5.1 14.0 7.1 12.0 18.0Kimdura 5 1.3 0.08 0.08 0.31 0.2825 0.11 0.16 0.33 0.30 0.5850 0.82 1.1 1.3 1.6 2.560 1.3 3.0 3.5 4.2 6.2PPT 5 0.03 0.07 0.08 0.11 0.1425 0.06 0.18 0.18 0.27 0.5250 0.40 0.74 1.9 2.7 4.160 1.2 3.7 5.7 6.0 6.0PPF 5 0.06 0.05 0.002 0.11 0.2225 0.07 0.12 0.24 0.15 0.6450 0.75 1.5 1.7 1.2 3.660 1.6 3.2 5.1 2.9 8.7實例13從多孔性聚乙烯塞中解吸尼古丁蒸汽將一只重360毫克的聚乙烯塞插入如例10描述的管狀鋁制外殼中。通過與不同量的尼古丁接觸，使插入的多孔性塞含特定重量百分數(shù)的尼古丁。從管中一股一股地抽空氣，釋放的尼古丁用例10描述的方法檢測。
在環(huán)境溫度下連續(xù)地抽氣，直至每股空氣中釋放的尼古丁量首次達到低于3毫克的水平。然后停止抽空氣，計算總的釋放的尼古丁量。這一試驗的數(shù)據(jù)表示在表9中。
表9%重量 尼古丁總載 每35毫升的一股 在每股空氣中 總的釋放尼古丁 量(毫克) 空氣中最高的尼古 尼古丁量低于 的尼古丁丁量(毫克) 3毫克前抽氣 量(毫克)的股數(shù)2 7.2 8.9 365 2.33 10.8 7.5 730 3.84 14.4 8.3 511 2.75 18.0 8.2 657 3.46 21.6 9.9 948 5.47 25.2 9.7 1895 11.18 28.8 11.3 2187 16.5表9的數(shù)據(jù)表明，這種構型的尼古丁分配器最好能抽500次(每股空氣含3-10毫克尼古丁)，這樣多孔性聚乙烯塞至少應含3%尼古丁或10.8毫克尼古丁。盡管尼古丁劑量在2.5～12毫克之間是可以接受的，但從尼古丁分配器中抽出的每股空氣中的尼古丁量最好低于10毫克但高于5毫克。使用本發(fā)明的尼古丁分配器10，典型的溫度和流速最好分別為0～40℃ 100～2000毫升/分。
實例14用挑選的紙和處理過的紙吸收尼古丁蒸汽將可能用作管型尼古丁分配器過濾嘴紙的各種紙樣品進行尼古丁吸收試驗。樣品用水或5%氫氧化銨水溶液洗滌，再進行干燥和稱重。然后，將樣品放置在密封管中的尼古丁蒸汽中，在50℃下保持6- 1/2 天并重新稱重。紙樣品是從Schweitzer紙公司的Kimberly Clark部得到的。這些試驗結果表示在表10中。
表10紙對尼古丁蒸汽的吸收%重量尼古丁紙樣品用水洗滌用5%NH4OH洗滌WTA-33 gsm 2.2 2.4Abrol 10＃500 2.1 1.1GSR156-HO-34 gsm 2.4 4.1MR320 Maretip 2.2 2.7GSR-236-M2-36HD 2.4 1.7GSR-236-M1-36HD 1.9 2.0MR320 Maretip 4.2 3.7(Printed version)上述數(shù)據(jù)表明，至少對某些種類的紙，用5%氫氧化銨水溶液處理能降低它們對尼古丁的吸收能力。
實例15聚丙烯吸收液態(tài)尼古丁對時間和溫度的依賴關系將聚丙烯均聚物管(Teel塑料公司)稱重并浸入液態(tài)尼古丁中。取出管子后，進行洗滌、干燥和稱重。根據(jù)管子重量的增加，計算吸收尼古丁的百分重量。表11列出由這些處理所取得的數(shù)據(jù)。
表11聚丙烯對尼古丁的吸收%重量吸收尼古丁時間(小時) 5℃ 25℃ 50℃ 60℃1 0.007 0.014 0.37 0.8725 0.016 0.085 5.4 6.988 0.008 0.47 5.9 6.4192 0.028 0.87 6.0 6.5表11中的數(shù)據(jù)表明，聚丙烯能有效地吸收液態(tài)尼古丁，其吸收能力與時間和溫度有依賴關系。
實例16包裝材料試驗將每一個Van leer微孔聚丙烯薄膜樣品(3平方英寸)稱重并使它們含40毫克尼古丁。將含尼古丁的樣品熱封入用12平方英寸包裝薄膜做的袋中。包裝薄膜包括PET(聚對苯二甲酸乙酯)，PP(聚丙烯)鋁金屬化PET。在密封的袋中于125°F下放置2周后，取出微孔聚丙烯薄膜樣品并稱重。表12列出了從上述處理中得到的在2周放置期間以尼古丁損失的百分數(shù)表示的數(shù)據(jù)。(見下頁)上面的數(shù)據(jù)表明，聚丙烯薄膜用于包裝尼古丁分配器是不滿意的，而某些雙軸性取向聚對苯二甲酸乙酯或金屬化的聚對苯二甲酸乙酯薄膜看來能有效地阻止尼古丁蒸發(fā)。
對于本領域中的熟練技術人員并從本發(fā)明公開的內(nèi)容中得到啟發(fā)后，對本發(fā)明的進一步改進是顯而易見的。然而，這種改進是屬于如后附權利要求
書所規(guī)定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的。
表12尼古丁對包裝材料的滲透性包裝薄膜 %尼古丁損失I.C.I.Melinex470(PET) 31I.C.I.Melinex475(PET) 42Bemis Esterphane(PET) 5Bemis Propa Film(聚丙烯) 99I.C.I.Melinex Metalized850(PET/鋁) 40I.C.I.Melinex850(PET) 31Kimberly Clark KimDura(聚丙烯) 99Bemis Metalized Esterphane(PET/鋁) 5
勘誤表
權利要求
1.一種非熱解用的尼古丁分配器，用于將含尼古丁的蒸氣釋放入通過分配器抽出的空氣中，該分散器包括a.一個外殼，該外殼用作限定通過尼古丁分配器抽空氣的通道；和b.在通道里插有至少一個含基本聚合物質(zhì)的多孔性塞，該基本聚合物質(zhì)能吸收和可逆地保留并釋放尼古丁。
2.按照權利要求
1中的尼古丁分配器，其中的外殼形狀象一根細長的管子。
3.按照權利要求
2中的尼古丁分配器，其中的細長管子包括兩部分，其中一端用于保持至少一個多孔性塞，另一端接在煙嘴口上。
4.按照權利要求
1中的尼古丁分配器，其中的基本聚合物質(zhì)主要含聚烯烴。
5.按照權利要求
1中的尼古丁分配器，其中的基本聚合物主要是聚乙烯、聚丙烯、聚丁二烯、聚-1-丁烯、聚異丁烯，聚異戊二烯、聚4-甲基-1-戊烯或它們的組合物。
6.按照權利要求
1中的尼古丁分配器，其中的基本聚合物質(zhì)是聚乙烯或聚丙烯。
7.按照權利要求
1中的尼古丁分配器，其中的基本聚合物質(zhì)是高密度聚乙烯。
8.按照權利要求
1中的尼古丁分配器，其中的外殼含有一種能耐尼古丁滲透的輔助聚合物質(zhì)。
9.按照權利要求
8中的尼古丁分配器，其中的輔助聚合物質(zhì)是聚對苯二甲酸丁酯。
10.按照權利要求
1中的尼古丁分配器，其中的多孔性塞包括一個模壓部件。
11.按照權利要求
1中的尼古丁分配器，其中的多孔性塞包括一團成形的細絲。
12.按照權利要求
1中的尼古丁分配器，其中的通道中還插有一個輔助多孔性塞，這個輔助多孔性塞是抗尼古丁吸收性的。
13.按照權利要求
1中的尼古丁分配器，其中的至少一個多孔性塞含有可蒸發(fā)的香料，如薄荷醇或煙草提取物，它們能釋放入通過分散器抽出的空氣中。
14.按照權利要求
1中的尼古丁分配器，其中的尼古丁還進一步被規(guī)定為伴有抗氧劑。
15.按照權利要求
14中的尼古丁分配器，其中抗氧劑是丁基化的羥基茴香醚、沒食子酸丙酯叔丁羥基苯醌、丁基化羥基甲苯或它們的混合物。
16.按照權利要求
3中的尼古丁分配器，其中管子的另一端進一步被規(guī)定為帶有一條通常是軟木色的紙帶。
17.按照權利要求
16中的尼古丁分配器，其中軟木色紙被進一步規(guī)定為已經(jīng)過處理以減少對尼古丁的吸收性。
18.按照權利要求
17中的尼古丁分配器，其中所說的處理被進一步規(guī)定為包括暴露在氫氧化銨、二甲基二氯硅烷或聚乙烯基吡咯烷酮中等步驟。
19.按照權利要求
1中的尼古丁分配器，其中多孔性塞所含的尼古丁被進一步規(guī)定為含有大約1～25毫克的尼古丁。
20.按照權利要求
1中的尼古丁分配器，其中的多孔性塞被進一步規(guī)定為當溫度在約0℃～40℃，流速約100～200毫升/分通過分配器抽出35毫升空氣時，釋放出約2.5～12毫克的尼古丁蒸氣。
21.按照權利要求
1中的尼古丁分配器，其中的多孔性塞被進一步規(guī)定為通過與液態(tài)尼古丁接觸，暴露在尼古丁蒸氣中、或揮發(fā)性液態(tài)溶劑中與尼古丁接觸而含有了尼古丁。
22.含有尼古丁的尼古丁分配器，該分配器用取向聚對苯二甲酸乙酯密封薄膜包裝。
23.一個里面吸收了尼古丁的固體聚烯烴復合體。
24.按照權利要求
23中復合體，其中的聚烯烴是聚乙烯或聚丙烯。
25.按照權利要求
23中復合體，其中的尼古丁含量約占復合體重量的1～10%。
26.制造尼古丁分配器的方法，它包括準備一個抗尼古丁吸收的管狀外殼和限定通氣的通道;在上述通道中插入一個用對尼古丁有吸收性的聚烯烴制成的多孔性塞，將多孔性塞暴露到尼古丁中使多孔性塞含有尼古丁。
27.按照權利要求
26的方法，其中的聚烯烴是聚乙烯或聚丙烯。
28.按照權利要求
26的方法，其中的聚烯烴是高密度聚乙烯。
29.一個用口吸入尼古丁但無煙草燃燒的香煙器具，這種器具包括一個確實對尼古丁有化學惰性和無吸收性的管狀外殼，該外殼限定了一個通道并將其連接到放入抽煙者口中的一端上;和在該通道中插入一個尼古丁吸留源;該尼古丁源能向經(jīng)過通道吸入的空氣中釋放尼古丁。
30.一個用口吸入尼古丁而沒有煙草燃燒的器具，該器具包括一個管狀外殼，對尼古丁確具有非吸收性，并被連接到放入抽煙者口中的一端上;和一個尼古丁吸留源，能將尼古丁釋放入通過所說的外殼吸入的空氣中，所說的尼古丁源含有一種多孔性的固態(tài)聚烯烴。
31.一個用于非熱解吸入尼古丁的器具，該器具包括一個連接到放入口中一端的管狀部件，以便從中吸入空氣;和放入上述部件中一定量的多孔性固態(tài)聚合物，該聚合物含有吸留的尼古丁，并能將約2.5～12毫克的尼古丁釋放入通過上述部件每口吸入的35毫升的空氣中。
32.制造尼古丁吸入器具的方法，這種方法包括在一個管狀外殼中放入一部分含尼古丁的多孔性固態(tài)聚合物尼古丁吸收劑，這種吸收劑能將尼古丁釋放入經(jīng)過上述管狀外殼的空氣通道中。
33.按照權利要求
29中的器具，其中尼古丁源包括聚乙烯或聚丙烯。
34.按照權利要求
30中的器具，其中尼古丁源包括聚乙烯或聚丙烯。
35.按照權利要求
31中的器具，其中聚合物是聚烯烴。
36.按照權利要求
31中的器具，其中聚合物是一種聚乙烯。
37.按照權利要求
31中的器具，其中每口35毫升的空氣是以1050毫升/分的速率抽出的。
38.按照權利要求
32中的方法，其中的聚合物尼古丁吸收劑包括聚烯烴。
39.按照權利要求
32中的方法，其中的聚合物尼古丁吸收劑包括聚乙烯或聚丙烯。
40.按照權利要求
32中的方法，其中通過上述管形外殼的空氣也通過多孔性固態(tài)聚合物尼古丁吸收劑。
專利摘要
一種尼古丁分配器，它包括在其中含有可逆性地吸留尼古丁的聚烯烴多孔性塞。分配器做成管狀構型，以便使從香煙形狀的制品抽出的空氣適于尼古丁蒸氣的分配。尼古丁聚合物貯存器具含有一種聚烯烴，最好是能可逆性吸收尼古丁的聚乙烯或聚丙烯。
文檔編號A24F13/06GK86103434SQ86103434
公開日1986年11月26日 申請日期1986年5月24日
發(fā)明者約翰·德利普·雷, 詹姆斯·E·特納, 邁克爾·P·埃利斯, 羅納德·G·奧爾德斯, 艾拉·D·希爾 申請人:高級煙草制品公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan