專利名稱：燃料元件組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及吸煙制品的改進(jìn)，特別是使用煙草的吸煙制品。香煙、雪茄和煙斗是使用各種形式煙草的常用吸煙制品。曾提出過許多產(chǎn)品作為各種常用吸煙制品的改進(jìn)或替代。例如，不少文獻(xiàn)曾提出過能產(chǎn)生香味蒸汽和/或可見氣溶膠的制品。大部分這種制品都使用一燃料源以提供氣溶膠和/或加熱氣溶膠產(chǎn)生物，例如，可參見U.S.Pat.No.4，714，082toBanerjeeetal.中所引述的背景技術(shù)資料。
本發(fā)明涉及吸煙制品如香煙，特別是涉及含有一個短燃料元件以及與它分開的氣溶膠發(fā)生元件的吸煙制品。這種類型的吸煙制品以及適用的和/或用于制備這些制品的材料、方法和/或設(shè)備，在下述專利及一本專題著作中曾加以描述U.S.Pat.Nos.4，708，151toShelar;4，714，082toBanerjeeetal.;4，732，168toResce;4，756，318toClearmanetal.;4，782，644toHaareretal.;4，793，365toSensabaughetal.;4，802，568toHaareretal.;4，827，950toBanerjeeetal.;4，870，748toHensgenetal.;4，881，556toClearmanetal.;4，893，637toHancocketal.;4，893，639toWhite，4，903，714toBarnesetal.;4，917，128toClearmanetal.;4，928，714toShannon，4，938，238toBarnesetal.，4，989，619toClearmanetal.，5，027，837toClearmanetal.，5，038，802toWhiteetal.，5，042，509toBanerjeeetal.，5，052，413toBakeretal.，5，060，666toClearmanetal.，5，065，776toLawsonetal.，5，067，499toBanerjeeetal.，5，076，292toSensabaughetal.，5，076，297toFarrieretal.，5，088，507toBakeretal.，5，099，861toClearmanetal.，5，101，839toJakobetal.，5，105，831toBanerjeeetal.，和5，105，837toBarnesetal.，以及專題著作“對用加熱煙草代替燃著煙草的新香煙樣品的化學(xué)和生物學(xué)研究”，R·J·雷諾茲煙草公司，1988(以下稱為“RJR專著”)。這些吸煙制品能夠給吸煙者提供吸煙的快感，(例如，吸煙味覺、感覺、滿足等)。在抽吸這種吸煙制品時，可見的側(cè)流煙以及FTC焦油都產(chǎn)生得很少。
在上述專利和/或出版物中所描述的吸煙制品通常使用一可燃的燃料元件(用于產(chǎn)生熱量)和一產(chǎn)生氣溶膠的元件，這兩者在物質(zhì)的放置上是分開的，而且典型的結(jié)構(gòu)是這兩者是熱交換關(guān)系。許多這種氣溶膠發(fā)生元件就是含有一種或多種氣溶膠產(chǎn)生物的基材即載體，氣溶膠產(chǎn)生物例如為多羥基醇如甘油。燃燒燃料元件發(fā)出的熱量使氣溶膠產(chǎn)生物揮發(fā)，冷卻，形成氣溶膠。通常，這種吸煙制品的燃料元件由一絕熱夾套環(huán)包。
用于上述吸煙制品的燃料元件在燃燒時會產(chǎn)生燃燒產(chǎn)物如二氧化碳、一氧化碳、水和痕量的其它化合物。減少燃料元件燃燒所產(chǎn)生一氧化碳的量的一種已知方法是降低該燃料元件燃燒的溫度。降低燃燒溫度就減少了產(chǎn)生的熱量，由此減少了在吸煙過程中必須散逸的熱。
本發(fā)明涉及對燃料元件組合物進(jìn)行改進(jìn)，使其與先前已知的燃料組合物相比，在燃料元件燃燒過程中所產(chǎn)生的一氧化碳有所減少，該燃料組合物在吸煙過程中特別是在抽吸過程中熱能輸出也較少，從而又在燃料元件燃燒過程中減少了所產(chǎn)生的一氧化碳(CO)量，并有助于防止吸煙制品或其組件的過熱。
本發(fā)明的燃料組合物包含一種或多種碳質(zhì)材料例如元素碳(特別是硬水紙漿碳)和添加物。所述添加物包括石墨和/或無機(jī)填料如碳酸鈣、碳酸鈉等。在較佳的燃料組合物中，當(dāng)將石墨和/或碳酸鈣加到元素碳和粘合劑的燃料混合物中時，發(fā)現(xiàn)上述的效果是很顯著的。
在本發(fā)明的一個實(shí)例中，適用于制造吸煙制品燃料元件的燃料組合物包含至少約50重量%，較好地至少約60重量%，最好地至少約70重量%的元素碳粉，該碳粉最好是用硬木紙漿經(jīng)控制碳化獲得的碳粉。此處所用元素碳粉的平均顆粒尺寸是其直徑小于約30微米(μm)，小于約20μm較好，約為12μm最好。這里所述的顆粒尺寸是使用Microtrac粒度分析儀(Leeds&Northrup)測定的。所述組合物還含有至少約1重量%，較好地至少約5重量%，最好地至少約10重量%的合適粘合劑。
如上所述，本發(fā)明的燃料組合物中加入了一種或多種添加物如石墨和/或無機(jī)填料如碳酸鈣、碳酸鈉等。因此，上述的燃料組合物還可含有至少約3重量%，較好地至少約5重量%，最好地至少約8重量%的石墨粉。加入燃料組合物的石墨的典型量不超過約20重量%，然而，若需要的話，也可使用更高的量。石墨最好是以粉末形式加入，其用上述儀器測定的平均直徑小于約20μm，小于約14μm較好，約8μm最好。
類似地，前述的燃料組合物還可含有至少約1重量%，較好地至少約2重量%，最好地至少約3重量%的合適無機(jī)填料如碳酸鈣等，加入的無機(jī)填料如CaCO3的典型含量不超過約15重量%，但視需要也可使用更高的含量。
若需要的話，也可將其它添加物加入本發(fā)明的燃料組合物中，包括達(dá)約10重量%的煙草粉末，其平均顆粒尺寸小于約20μm，小于約15μm較好，小于約10μm最好，添加物還可包括達(dá)約1.5重量%的碳酸鈉等。
此處適用的特別好的粘合劑種類是藻酸鹽粘合劑，尤其是藻酸銨，在特別好的實(shí)施安案中，碳粉(例如硬木紙漿碳化制成的)的平均顆粒尺寸約為12μm，石墨粉的平均顆粒尺寸約為8μm。
通常，適用于吸煙制品的由本發(fā)明組合物制成的燃料元件的直徑可達(dá)約8mm，長度可達(dá)約20mm。這些燃料元件通常是采用常規(guī)擠壓技術(shù)，由本發(fā)明組合物加以足量水形成可擠壓的糊料制成的。
本發(fā)明還涉及使用由本發(fā)明組合物制成的燃料元件的吸煙制品。最常使用本發(fā)明燃料元件的吸煙制品是香煙，但其它吸煙制品例如煙斗也可用本發(fā)明燃料元件制成。在一較佳實(shí)施方案中，本發(fā)明提供的香煙所用的燃料元件在抽吸前其長度小于約20mm，小于約15mm較好，約為12mm最好;其直徑小于約8mm，小于約6mm較好，約為4.2mm最好;所述燃料元件是將燃料組合物擠壓制成的，該燃料組合物含有至少約50重量%的硬木紙漿碳粉，至少約1重量%的藻酸銨粘合劑，至少約3重量%的石墨粉，以及至少約1重量%的碳酸鈣;所述燃料元件被環(huán)包在一彈性絕熱材料的夾套之中;在燃料元件的后面隔開地縱向裝接上一氣溶膠發(fā)生元件，該氣溶膠發(fā)生元件是一個承載氣溶膠產(chǎn)生物的基材。
此處所用的術(shù)語“碳質(zhì)”是指主要含有碳。


圖1為按一種實(shí)施方案裝有本發(fā)明燃料元件的香煙的剖視圖。
圖1A為圖1香煙的端視圖。
圖2為按另一種實(shí)施方案裝有本發(fā)明燃料元件的香煙的剖視圖。
如上所述，本發(fā)明特別涉及用于吸煙制品碳質(zhì)燃料元件的改進(jìn)，圖1和1A說明了使用本發(fā)明燃料元件的香煙的一個較好實(shí)施方案。
如圖1特別是圖1A所示，燃料元件10在其圓周表面上有若干個縱向的凹槽15，一絕熱夾套包在燃料元件的周圍，且如此實(shí)施方案所示，該絕熱夾套由玻璃纖維和煙草紙的交替層構(gòu)成，它們按以下次序由燃料元件表面向外的一些同軸環(huán)依次排列;(a)第一玻璃纖維層11;(b)煙草紙12;(c)第二玻璃纖維層13;外包裝紙14，外包裝紙14可僅為一層或由具有不同孔隙度和灰穩(wěn)定性的許多層紙制成。
位于包有絕熱夾套的燃料元件(絕熱燃料元件)10后面的是一氣溶膠發(fā)生元件，它即是含有一種或多種氣溶膠產(chǎn)生物和/或香味劑的基材16，在這類香煙中，基材16較好地由含煙草的鑄造片材料(以軋制形式或切成填料形式)制成，在下面對此將作更詳細(xì)的描述?；?6用延伸超出燃料元件10的包裝紙14包住。
如圖所示，基材16位于阻擋管17中。阻擋管的材料可為層壓材料，例如紙和金屬(如鋁)箔的層壓片，金屬箔在內(nèi)層為宜，或用有助于減少或排除氣溶膠產(chǎn)生物從基材16向香煙其它組件遷移的類似結(jié)構(gòu)材料。若需要的話，可在阻擋管17中形成一個或多個相隔空間(未圖示)將基材16與香煙的其它組件隔開。
縱向位于阻擋管17后面的是一再生煙草19段，它用香煙紙20包住。再生煙草段中的再生煙草一般是用切成填料的形式，它的作用是向從氣溶膠發(fā)生元件發(fā)出的氣溶膠提供煙草香味?？梢曅枰摱尾挥脽煵荻闷渌牧?，或僅留有空間。另一辦法是基材16加長，而再生煙草段19減短或不用?？梢曅枰诨?6和煙草段19之間，或在煙草段19后面加上用包裝紙環(huán)包的煙草紙段(未圖示出)。還可視需要將含香味劑如薄荷醇的碳填充片與再生煙草段19結(jié)合使用或代替煙草紙段。
位于香煙接嘴端的是一低效過濾元件21，用紙22包住。再用過濾嘴紙23將過濾元件21與煙草切成填料段19包住連接起來。也可視需要不用煙草切成填料段19而寧可使用特別長的過濾元件。
從距香煙點(diǎn)燃端約2-8mm位置開始，用不燃的包裝紙18將絕熱燃料元件與阻擋管17環(huán)包連接起來。包裝紙18最好是用非芯給材料，它包括三層，例如紙-鋁箔-紙，它有助于最大限度地減少基材16上的氣溶膠產(chǎn)生物向燃料元件10和其絕熱夾套的轉(zhuǎn)移，和/或減少對前端組合件的其它組件可能的沾污。這層包裝紙最好也應(yīng)最大限度地降低或防止周圍空氣(即經(jīng)向空氣)流入燃料元件縱向上的后一部分，從而抑制氧氣的進(jìn)入以防止過度燃燒。
如圖1所示，圖2所示實(shí)施方案的那種香煙有一個燃料元件10，它在其圓周表面上有若干個縱向的凹槽15。而且，有一絕熱夾套包在燃料元件的周圍，且如此實(shí)施方案所示，該絕熱夾套由玻璃纖維和煙草紙的交替層構(gòu)成，它們按以下次序由燃料元件向外的一些同軸環(huán)依次排列(a)第一玻璃纖維層11;(b)煙草紙12;(c)第二玻璃纖維層13;外包裝紙14，外包裝紙14僅為一層或由具有不同孔隙度和灰穩(wěn)定性的許多層紙制成。
圖2中的氣溶膠發(fā)生元件包括含一種或多種氣溶膠產(chǎn)生物和/或香味劑的基材16，此氣溶膠發(fā)生元件位于絕熱燃料元件10的后面且與之稍微隔開一段距離。這種位置上的隔開有助于防止氣溶膠產(chǎn)生物從基材向香煙的其它組件遷移?；?6用包裝紙17包住，該包裝紙最好用某種阻擋材料處理(例如涂覆)過，以減少及至阻止氣溶膠產(chǎn)生物從基材向香煙的其它部分遷移。
在這種類型的香煙中，基材16可以是下述任一種材料制成的塞子，包括熱穩(wěn)定性紙塞(例如經(jīng)一種或多種水合鹽處理的紙)，或由含煙草的鑄造片材料(以軋制或切成填料的形式)制成的塞子，上述兩種材料將在下面詳細(xì)描述。
如圖所示，基材16位于阻擋管17中，在基材塞的兩端留有空間5和6，阻擋管的壁可用能減少乃至防止氣溶膠產(chǎn)生物從基材16向香煙其它組件遷移的層壓紙或任何類似結(jié)構(gòu)的材料。
縱向位于阻擋管17后面的是一再生煙草紙段19，它用香煙紙20包住，該煙草紙段用來向從氣溶膠發(fā)生元件發(fā)出的氣溶膠提供煙草香味?？梢曅枰摱尾挥脽煵菁埗闷渌牧?，或僅留有空間。另一辦法是基材16加長，而煙草紙段縮短或不用。
縱向位于煙草紙段后面的是一煙草切成填料段24，它用包裝紙25包住。該段向通過的氣溶膠再增加香味?？梢曅枰挥脽煵萸谐商盍隙危褂锰貏e長的過濾段21，和/或視需要將含香味劑如薄荷醇的碳填充片代替煙草紙段或與煙草紙段19結(jié)合使用。
位于香煙接嘴端的是一低效過濾元件21，用紙22包住。用過濾嘴紙23連接過濾元件21與煙草切成填料段。
從距香煙點(diǎn)燃端約2-8mm的位置開始，用不燃的包裝紙18將絕熱燃料元件與阻擋管17環(huán)包連接起來。包裝紙18最好是用一種非芯給材料，它包括三層，例如紙-鋁箔-紙，它能阻止基材16上的氣溶膠產(chǎn)生物向燃料元件10和其絕熱夾套的轉(zhuǎn)移，和/或防止對前端組合件的其它組件的沾污，這層包裝紙最好也應(yīng)最大限度地降低或防止周圍空氣(即經(jīng)向空氣)流入燃料元件縱向上的后一部分，從而抑制氧氣的進(jìn)入以防止過度燃燒。
在另一個較佳實(shí)施方案中，使用的裝絕熱夾套的燃料元件較短，使得只提供按預(yù)定抽吸次數(shù)所需量的碳質(zhì)燃料。在該實(shí)施方案中，外包裝紙18最好要延伸至絕熱燃料元件的前端，該包裝紙因此必須具有合適的孔隙度，為燃料的燃燒提供所需的空氣，同時它在燃燒時或燃燒后都應(yīng)具有足夠的粘聚性以保持完整，從而仍能將絕熱燃料元件保持在香煙中。這種紙?jiān)赨.S.Pat.No.4，938，238中有描述。
此處所用的燃料元件必須符合三個標(biāo)準(zhǔn)(1)易于點(diǎn)燃;(2)應(yīng)能為約5-15次，最好是約8-12次的香煙抽吸產(chǎn)生氣溶膠提供足夠的熱量;和(3)對香煙不應(yīng)引起異味或不愉快的氣味。
如上所述，可考慮用于本發(fā)明的燃料組合物含有約50-80重量%的元素碳粉，(最好用例如硬木紙漿碳粉)，約5-10重量%的粘合劑，和5-15重量%的石墨粉。燃料組合物的其它組分包括約5-10重量%的煙草，小于約2重量%，較好地小于約1重量%的碳酸鈉，小于約2重量%，較好地約0.5-1.5重量%的香味劑。
研究燃料組合物中不同石墨用量的效果可得出如下結(jié)論當(dāng)石墨用量增加時，將長為12mm、直經(jīng)為4.2mm的燃料元件燃燒掉使用FTC吸煙條件約6-8mm而產(chǎn)生的一氧化碳的量經(jīng)測量可低達(dá)3.0mg，同時燃料元件的熱量輸出也顯著減少。
在所研究的采用本發(fā)明燃料元件的某些吸煙制品中，所用的基材是紙。這種基材在歐洲專利出版物No.569，964中有詳細(xì)描述。當(dāng)使用紙質(zhì)基材時，與石墨用量增加有關(guān)的燃料元件燃燒時熱量輸出的減少是特別有利的，因?yàn)檫@也減少了紙質(zhì)基材在吸煙過程中的燒焦趨向，因此避免了異味。
在采用本發(fā)明燃料元件的某些吸煙制品中，部分使用了箔襯紙作為包住燃料元件后一段的外包裝紙。在這種香煙中，燃料組合物中加入石墨還會導(dǎo)致當(dāng)燃料熄滅時在箔襯紙下剩余較大的“煙蒂”。這個結(jié)果是非常受歡迎的，特別是從燃料保留的觀點(diǎn)來看。
燃料組合物中加入石墨的唯一負(fù)作用是使燃料元件難以點(diǎn)燃。加入的石墨越多，燃料元件就越難點(diǎn)燃。盡管所述的石墨的燃料元件確是可以點(diǎn)燃的，但一般認(rèn)為單獨(dú)使用石墨無法提供完全合適的產(chǎn)品。
進(jìn)一步分析了使用碳酸鈣作為添加物的影響，其用量約5-15重量%，先不加入石墨。這樣加有碳酸鈣的基礎(chǔ)燃料組合物，其產(chǎn)生的CO和輸出的熱量也減少了。然而，對產(chǎn)生同樣的效果而言，所需的碳酸鈣比所需的石墨要多得多。
更重要的是，發(fā)現(xiàn)在燃料組合物中加入碳酸鈣后，(1)燃料元件的點(diǎn)燃特性不會受到不利的影響;(2)在燃燒過程中，燃料元件中的碳酸鈣與試驗(yàn)香煙中包住燃料元件的絕熱夾套進(jìn)行反應(yīng)，結(jié)果在夾套和燃料元件之間形成了熔結(jié)，因此提高了吸煙過程中香煙持留燃料的性能。
基于上述石墨和碳酸鈣的各自有利效果，故決定將這兩種添加物結(jié)合加入燃料組合物中，以達(dá)到各自的有利效果，同時排除不利的影響。
這樣就開發(fā)出了本發(fā)明的最佳燃料組合物，它含有硬木紙漿碳粉，石墨粉、碳酸鈣、煙草和粘合劑。當(dāng)在試驗(yàn)香煙中本發(fā)明組合物的燃料元件燃燒時，產(chǎn)生的CO和輸出的熱量，而且所述的試驗(yàn)香煙與由只含石墨添加物的組合物的燃料元件制成的香煙相比，具有更好的點(diǎn)燃性能和燃料持留性能。
這樣，在本發(fā)明的一個特別好的實(shí)施方案中，燃料組合物含有下述的組分(以重量百分?jǐn)?shù)計(jì))10%藻酸銨粘合劑8.4%石墨(顆粒尺寸約8μm)3.0%碳酸鈣粉末1.0%碳酸鈉5.0%煙草72.6%硬木紙漿碳粉(顆粒尺寸約12μm)由本發(fā)明組合物制成的較好燃料元件是旨在降低用于產(chǎn)生所需氣溶膠量的能量，因此提高燃料元件的效率并減少會從香煙中發(fā)散出來的過多熱量。因此，本發(fā)明的燃料元件為使用它的香煙提供了更為有效的能源。
好燃料元件的密度通常大于約0.5g/cc，大于約0.7g/cc較好，大于約1g/cc最好，但一般不超過2g/cc。
在燃燒前，燃料元件的總長通常小于約20mm，大多小于約15mm，一般約12mm。然而，視使用這種燃料元件的香煙的構(gòu)造情況，可縮短燃料元件的長度。燃料元件的總外徑一般小于約8mm，小于約6mm較好，約4.2mm更好。
此處燃料組合物所用的碳質(zhì)粘合劑可為任何一種發(fā)明背景所引述的那些專利中提到的任何一種碳質(zhì)粘合劑材料。較好的碳質(zhì)粘合劑材料如U.S.Pat.No.5，178，167toRiggsetal.，所述，這些專利已參考結(jié)合入本文中。
當(dāng)燃料元件用于香煙中時，將它用起絕熱作用和/或支撐作用的夾套材料包起來是很有好處的。該絕熱支撐材料(ⅰ)要能使吸入的空氣通過;(ⅱ)其包住燃料元件的位置和結(jié)構(gòu)要能使燃料元件固定在位。夾套最好與燃料元件的兩端齊平，但也可延伸超出燃料元件的兩端約0.5mm-3mm。
包住燃料元件的絕熱和/或支撐夾套的組成材料可以是不同的。適用材料的例子包括在U.S.Pat.No.5，105，838、歐洲專利出版物No.339，690、和上述RJR專著48-52頁中所述的玻璃纖維和其它材料，其它適用的絕熱和/或支撐材料的例子如U.S.Pat.No.5，105，838，5，065，776，4，756，318和5，119，837中的那些玻璃纖維和煙草的混合物。
其它適用的絕緣和/或支撐材料有聚集紙型材料，它們是螺旋狀環(huán)包或以其它方式卷繞在燃料元件的周圍。這種聚集紙型材料例如有那些在U.S.Pat.No.5，105，836toGentryetal.中所述的材料。這些紙型材料可聚集或卷曲并聚集在燃料元件的周圍;使用購自DeCoufles.a.r.b.的CU-10或CU20S的制棒裝置連同購自Hauni-WerkeKorber&Co.，KG的KDF-2棒制造機(jī)，或使用U.S.Pat.No.4，807，809toPryoreral.中所述的機(jī)器，紙型材料被聚集于燃料元件周圍成棒形;沿其縱軸卷繞在燃料元件的周圍;或使用U.S.Pat.Nos.4，889，143toPryoretal.和5，025，814toRaker中所述類型的裝置提供由紙型片構(gòu)成的縱向延伸線股(stands)，這些專利已參考結(jié)合入本文。
若有必要，燃料元件10可按歐洲專利出版物No.562，474提出的方法擠壓進(jìn)入絕熱夾套材料中，該出版物已被參考結(jié)合入本文中。
紙型片材的例子有購自Kimberly-ClarkCorp.的P-2540-136-E碳紙和P-2674-157煙草紙;較好的是這種材料的縱向延伸線股(例如，寬約1/32英寸線股)要沿燃料元件的縱向延伸。燃料元件也可用煙草切成填料(例如，經(jīng)約2重量%碳酸鉀處理過的煙薰煙草切成填料)環(huán)包。線股的數(shù)目和位置或聚集紙的結(jié)構(gòu)應(yīng)足夠緊密使能將組合的燃料元件持留或支撐住，或以其它方式將其固定在香煙中。
如圖1和圖1A所示，包住燃料元件的絕熱夾套再用包裝紙包起來。適用的包裝紙?jiān)赨.S.Pat.Nos.4，938，238和5，105，837中有描述。
如上所述，基材中含有氣溶膠產(chǎn)生物和其它加入物如香味劑等，它們在與香煙抽吸過程中通過氣溶膠發(fā)生元件的熱氣體接觸時就揮發(fā)，然后以煙狀氣溶膠的形式輸入吸煙者口中。這里使用的較好氣溶膠產(chǎn)生物包括甘油、丙二醇、水等、香味劑、和其它任選的加入物。在前述的發(fā)明的背景中提到的那些專利還講述了另外一些有用的氣溶膠產(chǎn)生物，在此不再重復(fù)。
如上所述，基材可有各種形式，具體的如前述發(fā)明背景中所引述的那些專利中所提出的形式。適用的兩種較好基材為(a)紙質(zhì)基材和(b)鑄造片粘合劑/煙草基材。
紙質(zhì)基材棒最好是用商業(yè)上的機(jī)器特別是香煙過濾嘴制造機(jī)或香煙棒制造機(jī)來成形制造。用于制造本發(fā)明基材棒的兩種較好的商用機(jī)器是購自DeCoufles.a.r.b的DeCoufle過濾嘴制造機(jī)(CU-10或CU20S)和購自Haunie-WerkeKorber&Co.，KG的改進(jìn)的KDF-2棒制造機(jī)。
由煙草粉末、粘合劑如藻酸鹽粘合劑、甘油制成的鑄造片也可在此用于制作適用的基材，用于基材的合適的鑄造片材料在U.S.Pat.No.5，101，839和歐洲專利出版物No.545，186中有描述。
典型的合適鑄造片材料含約30-75重量%的氣溶膠產(chǎn)生物如甘油;約2-15重量%的粘合劑，最好為藻酸銨;約0-2重量%的螯合劑如碳酸鉀;約15-70至75重量%的有機(jī)填料或無機(jī)填料或它們的混合物，如煙草粉塵、水提取煙草粉，淀粉粉末、稻花、研細(xì)的膨松煙草、碳粉，碳酸鈣粉等;以及約0-20重量%的香味劑如煙草提取物等。
有一種特別好的鑄造片材料含有60重量%的甘油，5重量%的藻酸銨粘合劑，1重量%的碳酸鉀，2重量%的香味劑如煙草提取物以及32重量%的水提取煙草粉。
鑄造片的制法如下所述。先在一高剪切混合機(jī)中將水提取煙草粉、水和碳酸鉀混合調(diào)成均勻可流動的漿料。然后加入甘油和藻酸銨并繼續(xù)高剪切混合直至獲得均勻的混合物。將該調(diào)勻的混合漿料在一加熱(約200°F)的帶子上澆鑄，澆鑄間距(castingclearance)為0.0025-0.0035英寸，然后在熱空氣(約200-250°F)中干燥成0.0004-0.0008英寸厚的片。將片從帶上揭下，繞在卷筒上供切成基材幅之用，或劈成約2英寸×1英寸的矩形小片，再由之制成切成填料。若鑄造片最終是以幅或切成填料的形式使用，通?；牡拈L度約為10mm-40mm，且從燃料元件的后端延伸至煙草段或特別長過濾段(例如約30mm-50mm長)的前端。在這種香煙中，煙草紙塞可以不用。
在本發(fā)明的大多數(shù)實(shí)施方案中，燃料元件和基材的結(jié)合體(也稱為前端組合件)連接于接嘴件，雖然也可以將可拆換的燃料元件/基材結(jié)合體與分開的接嘴件如可重復(fù)使用的煙嘴一起使用。接嘴件的作用是為揮發(fā)的氣溶膠產(chǎn)生物通至吸煙者口中提供通道，并也可為揮發(fā)的氣溶膠產(chǎn)生物進(jìn)一步提供香味，接嘴件的典型長度為40mm至約85mm。
可將香味段(即，聚集煙草紙段，煙草切成填料段等)結(jié)合于接嘴件或基材段，例如緊接位于基材段后面或與之隔開一段距離處，以便為氣溶膠提供香味。其中可加入聚集碳紙，特別是為了給氣溶膠引入薄荷醇香味。這種紙?jiān)跉W洲專利出版物No.342，538中有描述。其它適用的香味段在U.S.Pat.Nos.5，076，295和5，105，834和歐洲專利出版物No.434，339中有描述。
本發(fā)明將結(jié)合下述的實(shí)施例作進(jìn)一步說明。這些實(shí)施例將有助于理解本發(fā)明，但不能理解為局限于此。除另有說明外，所有百分?jǐn)?shù)都為重量百分?jǐn)?shù)。所有的溫度都以攝氏度表示。
實(shí)施例1參考燃料元件參考燃料元件即非組合物燃料元件的制造的過程如下長12mm，直徑4.2mm，表觀(堆積)密度約1.02g/cc的第一燃料元件制備的原料是約82.85份平均顆粒尺寸為12μm(直徑)的硬木紙漿碳粉，10份藻酸銨(Amoloid HV，Kelco.Co.)，0.9份No2CO3，0.75份乙酰丙酸，5份球磨的美國共混煙草和0.5份U.S.Pat.No.5，159，942中所述的煙草提取物。
長12mm，直徑4.2mm，表觀(堆積)密度約1.02g/cc的第二燃料元件制備的原料是約83.55份平均顆粒尺寸為12μm(直徑)的硬木紙漿碳粉，10份藻酸銨(Amoloid HV，Kelco.Co.)，0.2份No2CO3，0.75份乙酰丙酸，5份球磨的美國共混煙草和0.5份U.S.Pat.No.5，159，942中所述的煙草提取物。
硬木紙漿碳粉是通過下述方法制得的在惰性氣氛中將不含滑石的加拿大大草原級的硬木牛皮紙進(jìn)行炭化，以逐步升溫的方式升高溫度使紙的氧化最小，達(dá)到至低為750℃的最終碳化溫度。仍在惰性氣氛中冷卻所得的碳材料至低于35℃，然后研磨成具有平均粒度(使用Leeds&Northrup的Microtrac粒度分析儀測定)約12微米的細(xì)粉末。
將此硬木紙漿細(xì)碳粉與藻酸銨粘合劑、乙酰丙酸和煙草干混，然后加入3%(重量)的Na2CO3的水溶液，制得最終碳酸鈉含量約為0.9份的擠壓混合物。
用一螺桿式擠壓機(jī)將上述制得的混合物擠壓成燃料棒(每根長約24英寸)，它一般為直徑約4.5mm的圓柱形，在其表面具有縱向排列的6個等距的凹槽(約0.5mm寬，1mm深)，槽底為圓形，且每個凹槽均通至圓柱體的兩端。此擠壓成的棒的初含水量約為32-34%(重量)。將其在室溫下干燥約16小時，最終含水量約7-8%(重量)。使用鑲有金剛石的鋼質(zhì)切割砂輪將干燥圓柱形棒條切成12mm長。
實(shí)施例2如同實(shí)施例1但按下述組成制造燃料元件75.15份硬木紙漿碳粉，8.4份石墨(AldrichChemicalCo.)，10份藻酸銨，0.2份碳酸鈉，5份煙草和1.25份香味劑。
實(shí)施例3如同實(shí)施例1但按下述組成制造燃料元件75.15份硬木紙漿碳粉，8.4份碳酸鈣，10份藻酸銨，0.2份碳酸鈉，5份煙草和1.25份香味劑。
實(shí)施例4如同實(shí)施例1但按下述組成制造燃料元件72.15份硬木紙漿碳粉，8.4份石墨(AldrichChemicalCo.，)，10份藻酸銨，3.0份碳酸鈣，0.2份碳酸鈉，5份煙草和1.25份香味劑。
實(shí)施例5如同實(shí)施例1但按下述組成制造燃料元件71.45份硬木紙?zhí)挤郏?.4份石墨(AldrichChemicalCo.，)，10份藻酸銨，3.0份碳酸鈣，0.9份碳酸鈉，5份煙草和1.25份香味劑。
實(shí)施例6燃燒性能將購自VirtisCompany，Gardiner，NewYork且經(jīng)如歐洲專利出版物No.569，964(其內(nèi)容已參考結(jié)合于此)中所述改述的PhoenixPrecisionInstrumentsModelJM-6500氣溶膠分光計(jì)與購自RosemountAnalyticalCo.ofLaHaberCA的BeckmanIndustrialModel880NDIR相連接，用來測定燃料元件的燃燒性能。
NDIR和改進(jìn)的JM-6500儀聯(lián)合起來使用就可以測量在燃料元件燃燒過程中產(chǎn)生的二氧化碳總量，一氧化碳總量和總熱量。該聯(lián)合儀器也提供了上述三種數(shù)據(jù)的逐次抽吸分析。
對于每個實(shí)施例，將5個燃料元件分別裝上夾套，并在50/30吸煙條件下使用該聯(lián)合儀器抽吸20次，這種吸煙條件就是每抽吸一次是以2秒的持續(xù)時間抽吸50ml體積，然后繼以28秒的發(fā)煙時間。燃料元件的點(diǎn)燃是在50/30吸煙條件下作第一次抽吸之前，在燃料元件的表面用標(biāo)準(zhǔn)的打火機(jī)火焰點(diǎn)5秒鐘。
由實(shí)施例1參考燃料元件獲得的結(jié)果如下0.9Na2CO30.2Na2CO3平均CO2總量 87mg 90.09mg平均CO總量22mg24.31mg平均總熱量(卡)209216平均CO／卡0.1050.113
由實(shí)施例2燃料元件獲得的結(jié)果如下平均CO2總量 69.20mg平均CO總量13.35mg平均總熱量(卡)160平均CO/卡0.083由實(shí)施例3燃料元件獲得的結(jié)果如下平均CO2總量 75.54mg平均CO總量17.94mg平均總熱量(卡)184.13平均CO/卡0.096由實(shí)施例4燃料元件獲得的結(jié)果如下平均CO2總量 76.03mg平均CO總量15.77mg平均總熱量(卡)177.58平均CO/卡0.089由實(shí)施例5.燃料元件獲得的結(jié)果如下平均CO2總量 77.27mg平均CO總量15.21mg平均總熱量(卡)179.70平均CO/卡0.085
實(shí)施例7圖2的香煙燃料元件在香煙中使用了實(shí)施例2，3，4或5制得的燃料元件。此燃料元件的長為12mm，直徑為4.2mm。
絕熱夾套用絕熱夾套材料包住12mm長，直徑為4.2mm的塑料管，包住的長度也為12mm長。在這些香煙實(shí)施方案中，絕熱夾套含有2層Owens-CorningC-玻璃纖維墊，在經(jīng)夾套成型機(jī)(例如U.S.PatentNo.4，893，637中所述)壓制前每層約為1mm厚，壓制后每層約為0.6mm厚，夾在兩層C-玻璃纖維墊之間的是一層再生煙草紙片Kimberly-Clark'sP-2831-189-AA。再用一層Kimberly-Clark的標(biāo)號為P-3122-153的香煙紙包住其外層。所用的再生煙草紙片是一種由煙草制成的紙片，它還含有共混煙草提取物。在成型前，內(nèi)層再生煙草片的寬度為19mm，外層片的寬度為26.5mm，裝上絕熱夾套的塑料管的最終直徑約為7.5mm。
基材在改進(jìn)的KDF-2棒成形機(jī)上，由購自Kimberly-Clark的P3284-19，即含25重量%硫酸鈣的寬152mm的深壓花36g/m2紙幅成形制得直徑約7.5mm的連續(xù)基材棒。再用一寬約24.5mm的紙/鋁箔層壓薄片包住該基材棒，該箔為0.0005英寸厚的鑄鋁箔，該紙為Simpson Paper Co.的產(chǎn)品，標(biāo)號為JRJ-002A紙。所述層壓薄片用商用粘合劑Airflex 465制成，使用一種水基的乙烯醋酸乙烯酯粘接劑將該層壓薄片紙搭接成管(鋁箔在其內(nèi)部)。將包好的棒切成長為31mm的小段，充以氣溶膠產(chǎn)生物，即甘油、丙乙醇，和/或香味劑。
使用如U.S.PatNo.4，807，809中所披露的棒成型機(jī)，由購自Kimberly-Clark的標(biāo)號為P-144-GNA-CB的寬127mm中等壓花煙草紙幅制成直徑約為7.5mm的煙草紙棒，該棒用購自Kimberly-Clark的寬為26.5mm的P1487-184-2紙包住，然后切成10mm長。
前端包裝前端包裝紙是將幾層紙層壓制成的，這幾層紙包括外層的Ecusta 456紙、0.0005英寸厚的中間層鋁箔和12.5磅/令，20.4g/m2的內(nèi)層薄紙。這幾層層壓紙用商品粘接劑Airflex 465固定在一起，粘合劑的用量為1.5磅/令。
氣溶膠管由寬約27mm，厚約0.012英寸，基重為112gsm的SimpsonRJR-002A紙幅制成直徑約7.5mm的紙質(zhì)氣溶膠管。使用水基乙烯乙酸乙烯酯粘接劑將RJR-002A紙搭接成管子。紙管的內(nèi)、外層表面都涂有Hercon-70。將紙管切成長為31mm的管。
接嘴端管使用購自R.J.ReynoldsTobaccoCompany的熱熔粘接劑No.448-195K，將TypeRJR002A的Simpson紙搭接成直徑約7.5mm的紙質(zhì)接嘴端管，然后將制成的管切成40mm長的小段。
過濾塞使用U.S.Pat.No.4，807，809所述的機(jī)器，由購自Kimberly-Clark寬約260mm的PP-100墊制成直徑約7.5mm的聚丙烯過濾棒，然后用購自Kimberly-Clark的寬為26.5mm的紙幅包住。將包好的棒切成20mm長的小段。
煙草棒將按U.S.Pat.No.5，159，942所述制備的再生煙草切成填料制成直徑約7.5mm的棒，用紙包住，將包好的煙草棒切成20mm長的小段。
香煙組合件A.前端件組合物將10mm長的基材件插入長為31mm的氣溶膠管的一端，基材件距此端約5mm，由此形成約5mm長的空間。將約150mg含甘油、煙草提取物和其它香料的混合物施用于基材。將10mm長的煙草紙塞插入氣溶膠管的另一端，直至煙草紙塞的煙嘴端與氣溶膠管的煙嘴端齊平。
將12mm長的絕熱夾套件與氣溶膠管的前端排成一行，使絕熱夾套件緊靠氣溶膠管中的空間，絕熱夾套件和氣溶膠管用約26.5mm×37mm的前端包裝紙包裝，此包裝紙(見上)的薄紙面與氣溶膠管接觸。用H.B.，F(xiàn)ullerCo.，Minneapolis，MN制造的縫接粘合劑(2128-69-1)將搭接部分密封起來。包裝在縱向的長度為37mm，使得包裝紙從氣溶膠管的自由端延伸超出絕熱夾套約6mm，留下長約6mm的絕熱夾套是暴露的。
除去絕熱夾套件中的塑料管，插入12mm長的燃料元件，使燃料元件的末端與絕熱夾套的末端齊平。
B.接嘴件組合件將20mm長的過濾塞插入接嘴端管的一端，將20mm長的煙草棒插入接嘴端管的另一端，塞和卷應(yīng)與接嘴端管的兩端齊平。
將這個接嘴件組合件和前端件組合件排成一行，煙草棒應(yīng)緊靠煙草紙塞，并用一根帶子固定在一起，形成一支香煙。
此香煙在抽吸時，在總共約10-12次抽吸時均能產(chǎn)生可見的氣溶膠和煙草香味(即揮發(fā)的煙草組分)。當(dāng)燃料元件向后燃燒約6mm，即燒至箔襯管包住燃料元件的區(qū)域時，香煙即自行熄滅。
實(shí)施例8組件的制備裝有夾套的燃料棒直徑約7.5mm裝有夾套的燃料棒由按實(shí)施例2，3，或4中任一實(shí)施例制備的燃料元件和絕熱材料構(gòu)成，其制備是按歐洲專利出版物No.562，474中所述的方法直接將碳質(zhì)燃料棒擠壓進(jìn)入多層玻璃纖維/煙草紙帶。將此裝有夾套的燃料棒切成約72mm長。
夾套材料夾套材料含有2層Owens-CorningC-玻璃纖維墊，在經(jīng)夾套成形機(jī)壓制前每層約1mm厚，壓制后每層約0.6mm厚，在兩層C-玻璃纖維墊之間夾一層或兩層購自Kimberly-Clark的P-3510-92-2再生煙草紙片。再用一層Kimberly-Clark的標(biāo)號為P-3122-153的香煙紙包住其外層。所用的再生煙草紙片是一種含共混煙草提取物的紙狀片材。在成形前，再生煙草紙片的寬度約為17mm，外層香煙紙片的寬度約為25.5mm，用于外層包裝的縫接粘接劑可為購自RJRPackaging，R.J.Reynolds，Winston-Salem，N.C.的冷縫接粘接劑CS1242。
基材管在改進(jìn)的KDF-2棒成形機(jī)上，由購自Kimberly-Clark(K-C)的P3284-19紙幅，即含25重量%硫酸鈣的寬約7英寸的36gsm深壓花紙幅成形制得直徑約為7.5mm的連續(xù)基材棒。再用一寬約24.5mm的紙/鋁箔層壓薄片包住該基材棒，該箔為連續(xù)澆鑄的0.0005英寸厚的鋁箔，該紙為SimpsonPaperCo.(Simpson)RJR002A紙。層壓粘接劑為購自RJRPackaging的No.06-50-05-0051硅酸鹽粘結(jié)劑。將一種中心線粘結(jié)劑(Centerlineadhesive)即購自RJRPackaging的冷粘結(jié)劑CS1242M噴灑施加到層壓薄片上，使得基材與包裝用的層壓薄片粘結(jié)在位。用購自RJRPackaging的熱熔粘結(jié)劑444-227將層壓薄片的接合縫封接起來。
將包住的基材棒切成60mm的小段。在連續(xù)基材棒成形的過程中要將含有甘油、丙二醇和香味劑(如煙草提取物)的約900mg氣溶膠產(chǎn)生物施加于紙幅上?；亩卧偾谐砷L約10mm的基材塞，并用寬約25.5mm的上述SimpsonRJR002A0.0005英寸厚的鋁箔層壓薄片包住。沿著管子交替每隔10和12mm放置這些基材塞。通過施加RJRPackaging的熱熔粘結(jié)劑No.448-37A將這些基材塞粘結(jié)于管子上。用購自RJRPackaging的熱熔粘結(jié)劑444-227封接其接合縫。在封接之前，在基材塞上作一縱向凹坑，使塞與接合縫的連接處隔開，這有助于減少氣溶膠產(chǎn)生物向香煙的其它組件遷移。
此連續(xù)的管子被切成長約42mm的基材空隙管段，它有約12mm長的中部空隙、二個10mm長的基材塞、在每一端長約5mm的空隙。
煙草段利用Protos香煙制造機(jī)，將按美國專利No.5，159，942所述制備的再生煙草切成填料制成一直徑約7.5mm的棒，然后用例如寬為25.5mm的KimberlyClark646紙并用標(biāo)準(zhǔn)過濾嘴粘結(jié)劑將棒包住。此包住的煙草棒被切成120mm長的小段。
利用如在美國專利No.4，807，809中公開的棒成形機(jī)將購自Kimberly-Clark的、標(biāo)號為P-144-GNA-CB的寬為127mm的中等壓紋煙草紙幅制成直徑約7.5mm的煙草紙棒。用寬約25mm的KC的P1487-184-2紙包住該棒，然后切成長為80mm的小段。
將上述的煙草棒和煙草紙棒分別切成長為40mm和20mm的小段，并且交替排齊成一列，通過RJRPackaging的中心線熱熔粘結(jié)劑448-37A和熱熔縫接粘結(jié)劑448-195K，用寬25.5mm的KC646包裝紙包住。再將此連接的煙草棒/煙草紙棒的組合件切成長為60mm的2聯(lián)煙草段，它含有40mm煙草棒作為中部段，而在其兩端各有10mm煙草紙棒。
過濾元件利用U.S.PatentNo.4，807，809中所述的機(jī)器，將購自Kimberly-Clark的寬約260mm的PP-100聚丙烯纖維墊成形制成直徑約7.5mm的聚丙烯過濾棒，并通過熱熔448-195K縫接粘接劑，用購自Kimberly-Clark的寬為25.5mm的P1487-184-2紙幅包住。將包住的棒切成80mm長的小段。
香煙組合件燃料基材段裝有夾套的燃料棒被切成長為12mm的燃料元件，將兩個燃料元件置于基材空隙管段的相對兩端，并對齊。這些組件用寬約26.5mm，長約54mm的包裝材料包住，此包裝材料是紙/箔/紙的層壓薄片，是Ecusta15456紙/連續(xù)鑄造0.0005英寸厚的鋁箔/Ecusta29492紙，紙與箔之間的層壓連接是使用Airflex粘結(jié)劑456。將購自RJRPackaging的冷粘結(jié)劑MT-8014涂覆于層壓薄片的全部內(nèi)表面上，使之粘著包住裝有夾套的燃料和基材空隙管組合件上。包裝的長度應(yīng)完全包住基材管并延伸包住兩燃料元件至距它們的自由端約6mm，這樣制成了2聯(lián)燃料基材段。
煙草燃料單元將一根上述的2聯(lián)燃料/基材段在其中點(diǎn)處攔腰切成兩段，將其分別置于一根2聯(lián)煙草段的相對兩端，并對齊，要使每一燃料/基材段的空隙端緊鄰于2聯(lián)煙草段端部的煙草紙塞。將這樣組裝的各組件用長約70mm，寬約26mm的EcustaE30336紙包住。用MT-8009粘結(jié)劑(RJRPackaging)將包裝紙粘著于燃料基材段和煙草段組合件，制成長約126mm的2聯(lián)煙草-燃料單元。
香煙將一根上述的2聯(lián)煙草燃料單元在中點(diǎn)處攔腰切成兩段，將其分別置于一根2聯(lián)過濾單元的相對兩端，并對齊，要使每個煙草燃料單元的煙草棒端緊鄰2聯(lián)過濾元件。將這樣組裝的各組件用長約50mm，寬約26mm的RJR過濾嘴紙型號為No.1000011的過濾嘴包裝紙包住，包裝到2聯(lián)過濾元件各和兩個煙草燃料單元間的接合處以外約5mm。將MT-8009(RJRPackaging)粘結(jié)到涂覆于包裝紙的全部內(nèi)表面，粘著于組裝的各組件上，在粘著面上應(yīng)達(dá)100%覆蓋度。這樣就制成了2聯(lián)香煙。在2聯(lián)香煙的中點(diǎn)處(即2聯(lián)過濾元件的中點(diǎn)處)攔腰切割，制成兩根香煙。
實(shí)施例9圖1的香煙燃料元件由下述組分按實(shí)施例1制備燃料元件10重量%藻酸銨粘合劑5重量%球磨煙草粉8.4重量%石墨粉3重量%碳酸鈣粉1重量%碳酸鈉粉72.6重量%硬木紙漿碳粉制成燃料元件的長度約為12mm，直徑約為7.5mm。在制備燃料元件的過程中，在其周邊表面上制成4個或6個通至燃料元件兩端，深1mm，寬0.5mm的等距凹槽。將燃料的組分混合，然后連續(xù)擠壓成所需尺寸并如實(shí)施例8所述進(jìn)入玻璃纖維層/煙草紙的組合結(jié)構(gòu)中。
基材由再生煙草鑄造片的切成填料制成直徑約7.5mm，長約31mm的連續(xù)基材棒。鑄造片材料的組成如下40-60重量%甘油
2-10重量%藻酸銨粘合劑15-35重量%粉末狀的煙草粕(用水提取的)0-20重量%惰性填料(如CaCO3)0-15重量%香味劑(煙草提取物等)使用常規(guī)的鑄片機(jī)來制造鑄造片材料，按32切/英寸將此片材切成切成填料形式，并使用改進(jìn)的KDF-2棒成型機(jī)將其制成基材棒?；陌粼儆脤捈s25.5mm的紙/鋁箔層壓薄片包住，其中的箔為0.0005英寸厚的鑄鋁，紙為SimpsonPaperCompany的產(chǎn)品，標(biāo)號為RJR-002A紙。用商品粘結(jié)劑Airflex456將紙與鋁箔制成層壓薄片。使用水基乙烯乙酸乙烯酯粘結(jié)劑將層壓片搭接成管(箔在內(nèi)部)。將包好的棒切成31mm長的小段，然后充以氣溶膠產(chǎn)生物如甘油、丙二醇和/或香味劑。
再生煙草切成填料塞即棒，先將再生煙草的鑄造片(參見U.S.Pat.No.5，159，942)按25-32切/英寸切割成切成填料，然后用其制成直徑約7.5mm的切成填料形式的再生煙草棒，此切成填料棒用購自Kimberly-Clark寬為25.5mm的P1487-184-2紙包住，然后切成約20mm長。
過濾塞使用改進(jìn)的KDF-2棒成形機(jī)和購自ArjayEquipmentCorporation的E-60絲束處理機(jī)，由醋酸纖維素成形制成直徑約7.5mm的醋酸纖維素絲束過濾棒，并用購自Ecusta，寬約25.5mm的Ref.No.29646紙幅包住。將包好的棒切成20mm長的小段。
組合件使用改進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)香煙過濾嘴制造機(jī)將各組件裝接起來，該機(jī)器經(jīng)過改進(jìn)是為了適應(yīng)各組件的非標(biāo)準(zhǔn)長度。
將燃料元件段和基材棒段緊靠著排成一行，這兩段用層壓包裝紙包在一起，所述包裝紙環(huán)包著基材棒，并沿其長度方向延伸將緊鄰基材棒的燃料元件長為6mm的一段也包住。所述層壓包裝紙包括一層EcustaRef.No.99952紙作為外層，一層RJRPackaging的LAM-5001粘接劑層，一層0.0005英寸厚的鋁箔層，再一層LAM-5001粘接劑層，以及一層EcustaRef.No.99951紙作為最內(nèi)層。搭接用的粘接劑為購自RJRPackaging的MT-8014粘接劑。層壓包裝紙長為37mm，寬為24.4mm。
將切成填料段和過濾元件段緊靠著排成一行，該兩段用購自Ecusta的Ref.No.29646紙包在一起，這兩段的全長都被紙包住。搭接粘接劑用RJRPackaging的448-195K粘接劑，而涂覆于紙上的中心線粘接劑用RJRPackaging的448-37A粘結(jié)劑。包裝紙的長為40mm，寬為25.5mm。
將上述兩種結(jié)合段(一個是燃料元件和基材的結(jié)合段，另一個是切成填料和過濾元件的結(jié)合段)緊靠著排成一行，使得一端為燃料元件段，另一端為過濾元件段。用48mm長，24.4mm寬，經(jīng)一種有防止與嘴唇粘著的物質(zhì)印刷并處理過的過濾嘴紙材料連接上述兩個結(jié)合段，這種過濾嘴紙材料就是購自Ecusta的E-30336紙。過濾嘴紙材料將接嘴件的整個長度和基材段與其緊鄰的一段環(huán)包住。使用MT8014過濾嘴粘合劑將過濾嘴紙材料粘結(jié)固定在位。
這種香煙在抽吸時，產(chǎn)生總共約10-12次抽吸的可見氣溶膠和煙草香味(即揮發(fā)的煙草組分)。燃料元件向后燃燒約6mm，即燒到箔襯管包住燃料元件的區(qū)域，香煙即自行熄滅。
實(shí)施例10圖1的另一種香煙燃料元件由下述組成按實(shí)施例1制備燃料元件
10重量%藻酸銨粘合劑5重量%球磨煙草粉8.4重量%石墨粉3重量%碳酸鈣粉1重量%碳酸鈉粉72.6重量%硬木紙漿碳粉制成燃料元件的長度約為12mm，直徑約為7.5mm。在燃料元件的制備過程中，在其周邊表面上制成4個或6個通至燃料元件兩端，深1mm，寬0.5mm的等距凹槽。將燃料的組分混合，然后連續(xù)擠壓成所需尺寸，并如實(shí)施例8所述進(jìn)入玻璃纖維層/煙草紙的組合結(jié)構(gòu)中。
基材將含有基材一部分組分的水漿料令其從流漿箱流出澆鑄在一受熱的不銹鋼帶上，澆鑄的標(biāo)稱厚度為30密耳，這樣制成了鑄造片材料。澆鑄用漿料的固體含量約為20%。此漿料是由將約20份提取桿和薄片形式的水提取煙草粕，約10份煙薰煙草薄片，和約10份白菜煙草薄片分散于水中而獲得。這樣，就獲得了含約1份煙草和約8份水的漿料。所得漿料用盤式勻漿機(jī)進(jìn)行勻漿操作，然后移入一混合機(jī)。在此混合機(jī)中，對含有約40份煙草的漿料加入以下各物約50份甘油;約2份稀釋于水中的煙草提取物(該提取物的類型在U.S.Pat.No.5，159，942toBrinkleyetal第11欄，5-37行上有所敘述，煙草提取物對水之比為8∶92);約3份乙酰丙酸;約1份天然和/或合成香味劑(例如堅(jiān)果、可可、果糖、甘草、黃油、合成煙薰煙草或香蘭素香味劑);約3份經(jīng)基本上如U.S.Pat.No.5，060，669toWhiteetal所述方式熱處理的白菜煙草提取物;和約5份的甘油、丙二醇與購自MeerCorp.的白菜煙草提取物的混合物。然而，諸如香味劑和煙草提取物等組分的種類選擇和相對量可根據(jù)為獲得吸煙時器管感覺效果的需要而異。
將上述配合的漿料混合以達(dá)到一定的稠度。然后，在漿料中加入約5份購自KelcoDivision，Merck&Co.，Inc.標(biāo)號為AmoloidHV的藻酸銨。再將所得漿料在室溫下使用BreddoLikwifier高剪切螺旋漿混合機(jī)進(jìn)行徹底混合。最后將漿料澆鑄在加熱至約220°F的不銹鋼帶上。在約220°F對所鑄的漿層加熱進(jìn)行干燥。這樣的鑄造片按每英寸約25刀的尺寸切割成切成填料。然后將此切成填料進(jìn)行稠濕老化處理以獲得含水量約15%，厚度約6密耳的基材。
使用棒成型機(jī)(如購自Hauni-WerkeKorber&Co.KG的Protos機(jī))，將由鑄造片獲得的上述基材切成填料制成棒?；陌羯线€包有寬約為24.5mm的紙/鋁箔層壓包裝紙，該箔為0.0005英寸厚的鑄鋁箔，該紙為購自Ecusta的Ref.29492紙。層壓薄片用購自RJRPackaging標(biāo)號為06-50-05-005的硅酸鹽粘接劑制成。使用購自RJRPackaging的CS1242粘接劑將層壓薄片搭接成管(箔在內(nèi)部)。將包好的棒切成31mm長的小段。每根31mm長的棒重約400mg。
再生煙草切成填料塞基本上按U.S.Pat.No.5，159，942toBrinkleyetal.的實(shí)施例6所述的方法，由再生煙草的切成填料來制備再生煙草切成填料棒。切成填料是按每英寸25刀切割獲得的。用切成填料制成的這種棒還用購自Ecusta，寬26.5mm的Ref.No.456紙包住。使用已知的香煙制造技術(shù)(即使用Protos香煙棒制造機(jī))和購自RJRPackaging標(biāo)號為CS1242的搭接粘接劑就制成了有包裝紙的連續(xù)棒。棒的直徑約為7.5mm，將它切成小段，各為20mm長。20mm長小段中煙草切成填料的含水量約為12%，重約220mg。
過濾塞從EastmanChemicalCo.獲得的乙酸纖維素絲束材料(每根絲10但尼爾/35000總但尼爾，經(jīng)三醋精作為增塑劑處理過，增塑劑用量達(dá)約6%)成形制成長約20mm，直徑約7.5mm的乙酸纖維素絲束過濾棒。使用改進(jìn)的KDF-2棒成形機(jī)和購自ArjayEquipmentCorporation的E-60絲束制造裝置以及購自RJRPackaging的熱熔448-195K縫接粘接劑，用購自Ecusta的寬25.5mm的Ref.No.29646紙幅包住絲束。將包好的棒切成20mm長的小段。
組合件使用改進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)香煙過濾嘴制造機(jī)將各組件裝接起來，該制造機(jī)經(jīng)過了改進(jìn)是為了適應(yīng)各組件的非標(biāo)準(zhǔn)長度。
將燃料元件段和基材棒段緊靠著排成一行這兩段用層壓包裝紙包在一起，所述包裝紙環(huán)包著基材棒，并沿其長度方向延伸，將緊鄰基材棒的燃料元件段長為6mm的一段也包住。所述層壓包裝紙包括一層EcustaRef.No.99952紙作為外層，一層RJRPackaging的LAM-5001粘接劑層，一層0.0005英寸厚的鋁箔層，再一層LAM-5001粘接劑層，以及一層EcustaRef.No.99951紙作為內(nèi)層，搭接用的粘結(jié)劑為購自RJRPackaging的MT-8014粘接劑。層壓包裝紙長為37mm，寬為24.4mm。
將切成填料段和過濾元件段緊靠著排成一行，該兩段用購自Ecusta的Ref.No.29646紙包在一起，這兩段的全長都被紙包住。搭接粘接劑用RJRPackaging的448-195K粘接劑，而涂覆于紙上的中心線粘接劑用RJRPackaging的448-37A粘接劑。包裝紙的長為40mm，寬為25.5mm。
將上述兩種結(jié)合段(一個是燃料元件和基材的結(jié)合段，另一個是切成填料和過濾元件的結(jié)合段)緊靠著排成一行，使得一端為燃料元件段，另一端為過濾元件段。用48mm長，24.4mm寬，經(jīng)一種防止與嘴唇粘著的物質(zhì)印刷并處理過的過濾嘴紙材料連接上述兩個結(jié)合段，這種過濾嘴紙材料就是購自Ecusta的E-30336紙。過濾嘴紙材料將接嘴件的整個長度和基材段與其緊鄰的一段環(huán)包住。使用MT8014過濾嘴粘接劑將過濾嘴紙材料粘結(jié)固定在位。
這種香煙在抽吸時，產(chǎn)生總共約10-12次抽吸的可見氣溶膠和煙草香味(即，揮發(fā)的煙草組分)。燃料元件向后燃燒約6mm，即燒到箔襯管包住燃料元件的區(qū)域，香煙即自行熄滅。
本發(fā)明，包括其優(yōu)選的實(shí)施方案已作了詳細(xì)描述。然而，應(yīng)該了解，本領(lǐng)域中的技術(shù)人員基于對本發(fā)明所披露內(nèi)容的思考，可以對本發(fā)明進(jìn)行改進(jìn)和/或修改，而仍在本發(fā)明下述權(quán)利要求書所述的范圍和精髓之中。
權(quán)利要求
1.一種適于制造吸煙制品的燃料元件的組合物，其特征在于，它含有至少50重量%元素碳粉，至少1重量%粘合劑，至少3重量%石墨粉，和至少1重量%碳酸鈣。
2.一種適于制造吸煙制品的燃料元件的組合物，其特征在于，它含有至少60重量%元素碳粉，至少5重量%粘合劑，至少5重量%石墨粉，和至少2重量%碳酸鈣。
3.一種適于制造吸煙制品的燃料元件的組合物，其特征在于，它含有至少70重量%元素碳粉，至少10重量%粘合劑，至少8重量%石墨粉，和至少3重量%碳酸鈣。
4.如權(quán)利要求1，2，或3所述的燃料元件組合物，其特征在于，還包含達(dá)約10重量%的煙草。
5.如權(quán)利要求1，2，或3所述的燃料元件組合物，其特征在于，還包含約1重量%碳酸鈉。
6.如權(quán)利要求1，2，或3所述的燃料元件組合物，其特征在于，所用粘合劑是藻酸鹽粘合劑。
7.如權(quán)利要求4所述的燃料元件組合物，其特征在于，所用藻酸鹽粘合劑是藻酸銨。
8.如權(quán)利要求1，2，或3所述的燃料元件組合物，其特征在于，所用元素碳粉是平均顆粒尺寸約12μm的硬木紙漿碳粉。
9.如權(quán)利要求1，2，或3所述的燃料元件組合物，其特征在于，所用石墨粉的平均顆粒尺寸約為8μm。
10.一種適用于吸煙制品的燃料元件，其直徑達(dá)約8mm，長度達(dá)約20mm，所述燃料元件是將燃料組合物進(jìn)行擠壓制成的，其特征在于，該組合物含有至少50重量%硬木紙漿碳粉，至少1重量%粘合劑，至少3重量%石墨粉，和至少1重量%碳酸鈣。
11.一種適用于吸煙制品的燃料元件，其直徑達(dá)約8mm，長度達(dá)約20mm，所述燃料元件是將燃料組合物進(jìn)行擠壓制成的，其特征在于，該組合物含有至少60重量%硬木紙漿碳粉，至少5重量%粘合劑，至少5重量%石墨粉，和至少2重量%碳酸鈣。
12.一種適用于吸煙制品的燃料元件，其直徑達(dá)約8mm，長度達(dá)約20mm，所述燃料元件是將燃料組合物進(jìn)行擠壓制成的，其特征在于，該組合物含有至少70重量%硬木紙漿碳粉，至少10重量%粘合劑，至少8重量%石墨粉，和至少3重量%碳酸鈣。
13.如權(quán)利要求10，11，或12所述的燃料元件，其特征在于，燃料組合物還包含達(dá)約10重量%煙草。
14.如權(quán)利要求10，11，或12所述的燃料元件，其特征在于，燃料組合物還包含達(dá)約1重量%碳酸鈉。
15.如權(quán)利要求10，11，或12所述的燃料元件，其特征在于，燃料組合物中的粘合劑是藻酸鹽粘合劑。
16.如權(quán)利要求15所述的燃料元件，其特征在于，燃料組合物中的藻酸鹽粘合劑是藻酸銨。
17.如權(quán)利要求10，11，或12所述的燃料元件，其特征在于，燃料組合物中硬木紙漿碳粉的平均顆粒尺寸約為12μm。
18.如權(quán)利要求10，11，或12所述的燃料元件，其特征在于，燃料組合物中石墨粉的平均顆粒尺寸約為8μm。
全文摘要
本發(fā)明涉及適用于制造吸煙制品燃料元件的組合物，它包含至少約5wt％的元素碳粉，該碳粉最好是用硬木紙漿經(jīng)控制碳化獲得的碳粉。所述燃料組合物還包含至少約1wt％的合適粘合劑，本發(fā)明燃料組合物可包含至少約3wt％的石墨粉。而且，本發(fā)明的燃料組合物也可包含至少約1wt％合適的無機(jī)填料如碳酸鈣等。若需要的話，其它添加劑也可加入本發(fā)明的燃料組合物中，包括約10wt％的煙草粉末和/或達(dá)約1.5wt％的碳酸鈉等。
文檔編號A24D1/18GK1093556SQ94104119
公開日1994年10月19日 申請日期1994年4月7日 優(yōu)先權(quán)日1993年4月7日
發(fā)明者D·M·里格斯, D·W·比森, B·T·康納 申請人:R·J·雷諾茲煙草公司