專(zhuān)利名稱(chēng)：含有改良的基材的香煙的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及吸煙制品的改進(jìn)，特別是那些使用煙草的吸煙制品。香煙、雪茄和煙斗是以各種形式使用煙草的常用吸煙制品，已經(jīng)提出了許多產(chǎn)品用來(lái)作為對(duì)各種常用吸煙制品的改進(jìn)和替換。例如，許多文獻(xiàn)提議的制品會(huì)產(chǎn)生一種有香味的蒸氣和/或看得見(jiàn)的氣溶膠。大部分這種制品采用了一燃料源，為的是產(chǎn)生氣溶膠和/或?qū)Ξa(chǎn)生氣溶膠的材料加熱。例如，可見(jiàn)U.S.Patent No.4，714，082to Banerjee et al.中引用的背景內(nèi)容。
本發(fā)明涉及吸煙制品如香煙，特別是涉及用一個(gè)短燃料元件以及和與它分開(kāi)的氣溶膠發(fā)生元件的吸煙制品。這種類(lèi)型的吸煙制品以及有用的和/或用于制備這些制品的材料、方法和/或設(shè)備，在下述專(zhuān)利及一專(zhuān)題著作中曾加以指述U.S.Pat.Nos.4，708，151 to Shelar;4，714，082 to Banerjee et al.;4，732，168 to Resce;4，756，318 to Clearman et al.;4，782，644 to Haarer et al.;4，793，365 to Sensabaugh et al.;4，802，562 to Haarer et al.;4，827，950 to Banerjee et al.;4，854，331 to Banerjee et al.;4，858，630 to Banerjee et al.;4，870，748 to Hensgen et al.;4，881，556 to Clearman et al.;4，893，637 to Hancock et al.;4，893，639 to White;4，903，714 to Barnes et al.;4，917，128 to Clearman et al.;4，928，714 to Shannon;4，938，238 to Hancock et al.;4，989，619 to Clearman et al.;5，016，654 to Bernasek et al.;5，019，122 to Clearman et al.;5，020，548 to Farior et al.;5，027，836 to Shannon et al.;5，027，837 to Clearman et al.;和5，038，802 to White et al.;以及專(zhuān)題著作“對(duì)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(chēng)為“RJR專(zhuān)著”)。這些吸煙制品能給吸煙者提供吸煙的快感，(例如，吸煙味覺(jué)，感覺(jué)，滿足等)。在抽吸這種吸煙制品時(shí)，可見(jiàn)的側(cè)流煙以及FTC焦油都產(chǎn)生得很少。
在上述專(zhuān)利和/或出版物中所描述的吸煙制品通常使用一燃料元件(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)的放置上不是合在一起，而是分開(kāi)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產(chǎn)生氣溶膠物的基材或載體，產(chǎn)生氣溶膠物例如多羥基醇如甘油。當(dāng)燃料元件燃燒因而基材材料受熱時(shí)，產(chǎn)生氣溶膠物就揮發(fā)并散逸形成氣溶膠。
以前使用的某些基材材料包括熱穩(wěn)定材料，當(dāng)燃料元件燃燒時(shí)，它受熱并不燃燒或顯著分解，這種材料包括吸附劑炭，例如多孔級(jí)別的炭、石墨、活性炭，或非活性炭等。其它的熱穩(wěn)定材料包括無(wú)機(jī)固體，例如陶瓷、玻璃、氧化鋁，蛭石、粘土如皂土等。
以前使用的其它基材材料包括纖維質(zhì)材料，例如紙、香煙紙等，滾動(dòng)的或隨機(jī)聚集后提供了一種具有蒸發(fā)表面和積蓄空間的基材組份。當(dāng)從燃燒著的燃料組份中生成的熱的氣體接觸到蒸發(fā)表面時(shí)，將耗盡其中的氣溶膠產(chǎn)生物材料，但同時(shí)，這些材料也會(huì)填滿織造物惡化積蓄空間的作用。這些材料的特點(diǎn)是在基材中需要大量的氣溶膠產(chǎn)生物以防止燒焦或燃料。
對(duì)于吸煙制品特別是香煙，采用的基材最好是不需承擔(dān)過(guò)量氣溶膠產(chǎn)生物，使得在用中不會(huì)燒焦或燃燒。而且，這些基材需具有足夠量的氣溶膠產(chǎn)生物以保證一支香煙可吸10-15次以上的抽煙壽命。同樣也希望在吸煙制品貯存過(guò)程中基材是穩(wěn)定的，即氣溶膠產(chǎn)生物不會(huì)向吸煙制品其它部分有顯著的遷移。此外，較有利地是這種基材在常規(guī)的制造香煙的設(shè)備中便于處理。
吸煙制品特別是香煙的這些及其它所希望的性能可由本發(fā)明的吸煙制品提供，將敘述如下。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明中的從紙材中釋放的氣溶膠釋放物與吸煙溫度或次數(shù)有指數(shù)關(guān)系。本發(fā)明香煙的特點(diǎn)10-15次，在此期間，紙材中所潛在的氣溶膠釋放物能很好的保持幾乎不變。于是，即使恒量釋放到基底中，將完成同樣的氣溶膠釋放。
本發(fā)明的基底材料包括一種或多種纖維材料如煙草、木材紙漿等，用來(lái)形成非織造片或紙，紙的基礎(chǔ)重量和顯示吸煙時(shí)加熱氣體通過(guò)基底材料的每單元橫截面的紙的寬度在提供足量和同樣氣溶膠釋放物時(shí)是很重要的因素。較低重量的紙可聚集成較大紙寬度，因而能形成具有更充分的熱量交換特性的基材。
典型地，紙的基重必須為約10至約90克/平方米(縮寫(xiě)g/m2或gsm)，較好為約15到約60gsm，最好為約30到約40gsm。紙的縱向長(zhǎng)度根據(jù)填充的棒條空間，正規(guī)為約25mm到約305mm，同時(shí)基底棒條的直徑為約4mm到8mm，如果需要直徑為4.5mm的棒條時(shí)，紙的寬為約25mm到125mm，最好為約50mm到約90mm。如果需直徑為7.5mm棒條，則紙的寬度為約125mm到約305mm，最好為約150mm到約200mm。
還發(fā)現(xiàn)，基材紙的每個(gè)棒條面積寬為約2mm/mm2到約7mm/mm2，最好為約3mm/mm2到約5mm/mm2。
此外，基材的單位重量也是一個(gè)因素，系根據(jù)其一次吸煙時(shí)的有效能量。單位重量越低，基材的熱容量越低。在氣溶膠生成物汽化前，因而只需低能量就能加熱基材。具有較小的單位重量的基材，也可使最終基材和/或香煙制品存在撓性。例如，運(yùn)用低單位重量基材可允許運(yùn)用添加另外材料(如，香煙中的大量煙草，或基材中的燃燒阻滯材料)同時(shí)保證預(yù)定的重量限定。
較好地，本發(fā)明基材具有干燥(即無(wú)氣溶膠產(chǎn)生物)的單位重量為約2到12mg/mm長(zhǎng)度，較好是約4到9mg/mm長(zhǎng)度，最好為約5到8mg/mm長(zhǎng)度。
本文中另一個(gè)重要因素是用來(lái)制成基材的紙張密度。紙張密度涉及基材的吸收性。已經(jīng)確信較高密度的紙可允許使用少量氣溶性產(chǎn)生物，因而，減小了基材載負(fù)的單位重量和氣溶膠產(chǎn)生物從基材遷移到香煙其他組成中去的可能性。
較好地，紙張密度為約0.23g/cc到約3.5g/cc，當(dāng)紙密度增加時(shí)，其可濕性也增加(即，其包涂覆層性能)和其芯料特性減小。最好的密度為約0.35g/cc到約2.5g/cc，以提供了一種具有芯料和可濕性性能的紙兩者的優(yōu)良結(jié)合物。
基材的壓降可在一個(gè)極寬范圍內(nèi)，以提供足夠量的氣溶膠釋放量。而且，基材的壓降可變化以判斷點(diǎn)著的香煙對(duì)預(yù)定范圍的壓降。例如，香煙的其它組成的壓降較高時(shí)(如，在燃燒段)，點(diǎn)著的香煙壓降可通過(guò)控制基材壓降而減小且不影響氣溶膠釋放。基材壓降可通過(guò)一些因素來(lái)控制，如紙的基本重量和基材紙的寬度。
另一個(gè)用于控制壓降的因素是聚集的基材棒條的結(jié)構(gòu)(即，基材織物填充在棒條的方法)?？砂l(fā)現(xiàn)，在聚集操作前，需將紙與機(jī)械方向平行(MD)或縱向壓制或壓痕，紙可更一致的形狀收集在一起。常規(guī)地，只要其他因素如基本重量和織物寬度保持不變，高壓紙會(huì)生成一種具有高壓降的基材。而且，高的基本重量、較窄織物比低基本重量更需壓制，以生產(chǎn)同樣單位重量的基材，壓制或壓痕的程度可通過(guò)每單位重量壓制或壓痕次數(shù)和/或通過(guò)壓制或壓痕深度而變化。
較好地，本發(fā)明基材具有基材壓降約2到40mmH2O柱高，且更好為約5到20mmH2O柱高(當(dāng)在FTC條件下測(cè)量一支長(zhǎng)10mm，直徑7.5mm的基材棒條)。
用來(lái)增大本發(fā)明基材特性的另一個(gè)因素是在紙中用了不溶水的水合填料，含水溶性水合鹽的涂層紙的物質(zhì)，或其混和物。用水合填料或鹽可減小壓痕基材的量和可使用低氣溶膠產(chǎn)生物。
要減小基材燒焦趨勢(shì)，在紙中需約50%重量的水合鹽填料或更少，最好地是填料為約20到40%重量，當(dāng)用水合鹽包裹在紙上時(shí)，較好的范圍為約10到30%重量加入每基材，最好為約15到25%重量加入。
如上所述，用于基材紙的原料為纖維材料。本文所述能較好應(yīng)用包括至少占組合物50%重量木質(zhì)紙漿的一種纖維材料。也可運(yùn)用其他適當(dāng)?shù)募垵{材料或用其取代，如煙草;其他纖維狀漿料，如麻蕉(Manila hemp)植物纖維等。
進(jìn)一步地，還發(fā)現(xiàn)可采用處理或修飾(如涂覆)填充低重量的本發(fā)明紙漿基料中，以便減小他們應(yīng)用為吸煙制品時(shí)燒焦或燃燒的傾向，可通過(guò)加入一種或多種燃燒阻滯化合物作為填料，涂覆物，處理等。本文描述了兩類(lèi)化合物，水不溶性填料和水溶性填料，即，含有水的水合化合物是較佳的一種。
較好的作為涂覆在基材紙上的水溶性鹽包括下列化合物，最好是其水合形式中的一種CaCl2，MgCl2，MgSO4，Na2CO3，NaOAc，F(xiàn)eSO4，Na2B4O2，Al(SO4)3，Na2SiO3，ZnSO4，等。
特別較好的作為在基材紙中的填料的不溶水化合物，包括CaSO4，Mg(OH)2，MgCO3，Al2O3，F(xiàn)eCO3，F(xiàn)eC2O4，F(xiàn)eC2O4，F(xiàn)e2O3，Mg(BO2)2，Na2B4O7，ZnC2O4，Zn(PO4)2，等。
理論上不需捆扎，由于無(wú)水合材料改進(jìn)了的水合材料結(jié)構(gòu)釋放了水合的水而克服了燃燒燃料時(shí)產(chǎn)生的熱蒸汽。較好的水合鹽根據(jù)其性能選擇在約35℃到300℃之間釋放出水，最好是約100℃到200℃。如需要，可用一種或多種水合鹽的混和物作為填料，以提供一種較寬的水釋放溫度。在基材上水合鹽中釋放的水保持了紙或纖維質(zhì)基材相對(duì)的冷卻，且防止了基材燒焦或其燃燒。
本發(fā)明的另一個(gè)方面是用本發(fā)明的基材用于香煙。一般地，這些香煙包括易燃源(或燃料)，物理學(xué)上分離的氣溶膠生成物，其中包括本發(fā)明基材和煙嘴口，在這類(lèi)香煙中，燃料產(chǎn)生熱量以提供給氣溶膠產(chǎn)生物中的基材。當(dāng)基材被加熱后，釋放出易揮發(fā)的氣溶膠生成物，吸煙者通過(guò)煙嘴口，以霧狀氣溶膠物形式將其逐漸釋放出來(lái)。
本發(fā)明的另一方面，是提供了一種生產(chǎn)紙基材棒條的方法。該方法是一種聚集方法，包括改進(jìn)的聚集紙的設(shè)備，用以制備填料，如美國(guó)專(zhuān)利4，807，809 to Pryor et al.中所述，本文引用其中所揭示的內(nèi)容。
對(duì)Pryor et al.設(shè)備的較佳的改進(jìn)，包括加入壓制或壓痕紙時(shí)為無(wú)風(fēng)態(tài)。在紙進(jìn)入聚集管道前，需先通過(guò)紙張壓制或壓痕，較好是包括一系列槽滾筒以壓制或壓痕織物。如上文中所討論的，在滾筒上的槽可改變其數(shù)量、寬度和深度，因而能形成不同的紙張壓痕，從深到淺的程度。這種壓痕或壓制有利于紙張同樣地填充棒條，消除了用Pryor et al，設(shè)備聚集入棒條時(shí)的大的孔洞。通過(guò)變化壓痕程度，也可改變產(chǎn)物紙基材棒條的壓降。
本發(fā)明描述中所用的下列術(shù)語(yǔ)，可限制如下，以助于讀者理解本文中術(shù)語(yǔ)“最高空氣溫度”是指2秒鐘抽吸時(shí)間內(nèi)基材釋放的氣體最高溫度，且在采用了50/30吸煙條件下，即，包括50cc抽吸容量/2秒，在分開(kāi)的吸煙機(jī)器上持續(xù)時(shí)間，28秒熏燒時(shí)間。
本文中術(shù)語(yǔ)“基材壓降是限定無(wú)載負(fù)的基材棒條的測(cè)量壓降。，用mmH2O柱高表示，測(cè)量時(shí)氣流量為17.5cc/秒。
本文中術(shù)語(yǔ)“點(diǎn)著的壓降”是限定在整支香煙的最高測(cè)量壓降，用mmH2O柱高表示，測(cè)量時(shí)采用50/30吸煙條件的吸煙機(jī)器上，在2秒抽吸時(shí)間內(nèi)進(jìn)行。
本文中術(shù)語(yǔ)“木質(zhì)紙”是指包括具有類(lèi)似于木質(zhì)紙漿的稠度和加工性的纖維素基材，具有長(zhǎng)纖維等。
此處使用的術(shù)語(yǔ)“氣溶膠”是指包括可見(jiàn)的和不可見(jiàn)的蒸汽、氣體、顆粒等等，特別是指那些吸煙者看得見(jiàn)的呈“煙狀”的組分，這些組分是通過(guò)燃料元件對(duì)于氣溶膠產(chǎn)生元件中的材料加熱，或在吸煙制品的其它地方形成的。
此處所用的術(shù)語(yǔ)“碳質(zhì)的”是指主要含碳。
此處給出的所有重量百分?jǐn)?shù)除非另有說(shuō)明，都基于最終組合物的重量。


圖1是一種用本發(fā)明制備的基材組合物的香煙的構(gòu)型的截面圖。
圖1A是圖1所示香煙的端視圖。
圖2是使用本發(fā)明基材的香煙的另一實(shí)例的截面圖說(shuō)明。
圖2A是用于圖2所示香煙的燃料元件的頂視圖。
圖3是使用本發(fā)明基材的香煙的另一實(shí)例的截面圖說(shuō)明。
圖3A是圖3所示香煙的端視圖。
圖4是本發(fā)明基材的較佳結(jié)構(gòu)的端視圖。
圖5是基材/燃料元件裝置中的氣溶膠密度值與基材頂端空氣溫度的圖解說(shuō)明，共有三種基材對(duì)(每對(duì)具有相同的單位重量)，由于輕壓花或重壓花產(chǎn)生的不同壓降。G表示KDF-2裝置而D表示De Coufle裝置。
圖6是基材/燃料元件裝置中的點(diǎn)著壓降與抽吸數(shù)的圖解說(shuō)明，共有三對(duì)具有相同基本重量的基材紙層但是由于輕壓花或重壓花而產(chǎn)生不同的壓降。
圖7是基材/燃料元件裝置中的氣溶膠密度值與基材頂端空氣溫度的圖解說(shuō)明，基材用水合鹽或填料處理。
如上所述，本發(fā)明特別是涉及用于吸煙制品的基材，這些吸煙制品在下述專(zhuān)利中有所敘述U.S.Patent Nos4，793，365;4，928，714;4，714，082;4，756，318;4，854，331;4，708，151;4，732，168;4，893，639;4，827，950;4，858，630;4，938，238;4，903，714;4，917，128;4，881，556;4，991，596;5，027，837;以及在本發(fā)明中用作參考的5，156，170。也可見(jiàn)歐洲公開(kāi)專(zhuān)利號(hào)342，538。
圖1和1A圖示一支香煙，它有一碳質(zhì)燃料元件10，由玻璃纖維層30、34和煙草紙層32、36交替構(gòu)成的夾套將燃料元件10環(huán)包。沿縱向裝在燃料元件的后部并與其后部周?chē)囊徊糠窒嘟佑|的是套管12。套管裝有本發(fā)明的基材14，它含有支撐一種或多種氣溶膠產(chǎn)物的纖維素基底材料，它是與燃料元件隔開(kāi)的，其中有一段空隙16。套管12周?chē)且痪砬谐商盍闲问降臒煵?8。香煙的接嘴件(煙嘴)(mouthend piece)由兩段組成，即煙草紙段20和低效聚丙烯過(guò)濾材料段22。如圖所示，有幾層紙23、25、27和29將香煙和/或其各個(gè)組件包成一體。
燃料元件燃燒所產(chǎn)生的熱通過(guò)傳導(dǎo)和對(duì)流傳給套管中的基材?；乃臍馊苣z產(chǎn)生物蒸發(fā)，然后冷凝，這些蒸氣濃縮形成煙狀氣溶膠，被抽吸流經(jīng)吸煙制品，并從吸煙制品的其它組件中再吸收附加的煙草和其它香味，然后從煙嘴出來(lái)。
試參見(jiàn)圖2和圖2A的細(xì)節(jié)部分，這兩個(gè)圖分別圖示了本發(fā)明香煙的一個(gè)優(yōu)選實(shí)例和其對(duì)稱(chēng)的燃料元件。如圖所示，香煙中有一個(gè)分段的燃料元件10，且凹置在一絕緣材料支撐夾套40內(nèi)。絕緣支撐夾套40的材料是玻璃纖維。
如圖2A所示，燃料元件10一般是圓筒狀的，且其外表面上有若干個(gè)縱向延伸的槽11。燃料元件設(shè)計(jì)成分段型，它包括縱向排列的三段，即兩個(gè)末端段42和44以及一個(gè)中間段46。當(dāng)燃料元件定位于圖2的香煙中時(shí)，末端段42或44中的一個(gè)作為燃燒段，另一末端段44或42則作為底層段，中間段46與兩個(gè)末端段都通過(guò)兩塊截面積縮小的區(qū)域41和43所分開(kāi)(即隔離)。
如圖2所示，絕緣支撐夾套40環(huán)包著燃料元件10的表面，并延伸到超過(guò)燃料元件的兩末端，這樣燃料元件就隱置在絕緣支撐夾套內(nèi)。這樣的安放有助于夾套的支撐作用。優(yōu)選的纖維(如，玻璃纖維)夾套在受到燃料元件燃燒時(shí)放出的熱時(shí)會(huì)略有收縮，這樣就進(jìn)一步緊包住燃料元件并使它支撐在位。
位于燃料元件10縱向后部的是一氣溶膠發(fā)生元件，它就是按前面所述方法制備的基材14?；牡湫偷暮幸环N或多種水合無(wú)機(jī)鹽，以及一種或多種氣溶膠產(chǎn)生物和香味組分一起構(gòu)成。
當(dāng)熱從燃燒的燃料元件到達(dá)基材時(shí)，水合物的水份從位于基材上的鹽中釋放出來(lái)，冷卻，從而有助于防止基材燒焦或燃燒。同時(shí)，氣溶膠產(chǎn)生物由燃料元件的燃燒所產(chǎn)生的熱而揮發(fā)。如上所述，基材14位于香煙內(nèi)，與燃料元件10的后端隔開(kāi)一段距離。這種空間上的隔開(kāi)關(guān)系有助于阻止氣溶膠產(chǎn)生物從基材向燃料元件的遷移，并有助于防止基材燒焦或燃燒。
在絕緣支撐夾套40的周?chē)悄軡B透空氣的包裝紙13，包裝紙可是一層或兩層，這兩層各具有不同的空隙度和灰穩(wěn)定性。從燃燒段42和隔離段41的交接處附近縱向延伸直至超過(guò)基材14，在包住燃料元件和基材的絕緣支撐夾套40的外面又包圍著不燃燒的或有箔(例如鋁或其它金屬)襯的包裝紙48。包裝紙48優(yōu)選地是無(wú)芯吸材料，它能防止基材14上的氣溶膠產(chǎn)生物吸入燃料元件10和絕緣夾套40內(nèi)，和/或防止前端組合件的其它組件受到沾污。這種包裝紙還能最大程度地降低或防止周?chē)諝?即徑向的空氣)流到縱向位于燃燒段后面的燃料元件的幾段，因此有控制氧氣的進(jìn)入從而防止過(guò)度燃燒的作用。雖然是不可取地，包裝紙48還可延伸到能包住燃料元件10的燃燒端(或超出此端)，并備有許多孔眼(沒(méi)有圖示出)，使受控制的徑向空氣流到燃料元件的燃燒段以供燃燒。
縱向位于基材14后部的是一空間50。空間50作為冷卻和成核室，在其中由基材排出的熱揮發(fā)性材料冷卻形成氣溶膠?？臻g50可全部或部分地(即圖中的52)填以煙草或再生煙草(例如以切成填料的形式)，或填以其它煙草材料(例如煙草紙等)，為氣溶膠提供附加的煙草香味。
位于香煙接嘴端的是一接嘴件，它由兩部分組成，即(ⅰ)含有例如煙草紙的煙草柱體22和(ⅱ)含有過(guò)濾材料(例如由未編織的聚丙烯纖維構(gòu)成的聚集狀網(wǎng))的低效過(guò)濾元件22。
本發(fā)明香煙的上述各個(gè)元件一般都是用紙包住的，各個(gè)段通過(guò)用紙包住而連結(jié)在一起。包基材的紙用一無(wú)芯吸紙是有利的。這些紙?jiān)趫D2中用數(shù)字23-29表示。
如圖1和2所示，基材位于燃料元件的后部，與燃料元件的后端相隔開(kāi)，其間有一空氣空間即間隔。這可以通過(guò)在制造過(guò)程中將基材貼合在絕緣夾套的內(nèi)表面或在處于夾套內(nèi)的燃料元件和基材之間提供間隔來(lái)實(shí)現(xiàn)的。燃料元件的后端與基材的前端之間的間隔視需要情況為1mm到10mm，優(yōu)選地約2mm到5mm的間隔。
圖3顯示了另一種能采用本發(fā)明基材的香煙的實(shí)例。如圖所示，一個(gè)多層的絕緣支撐夾套環(huán)包在燃料元件10的周?chē)?。燃料元件就隱置在絕緣支撐夾套內(nèi)。如圖3A所示，此多層絕緣夾套包含玻璃纖維和煙草紙的交替層，其它排是呈從燃料元件軸向外發(fā)射的同心環(huán)，這些層按下述次序(a)玻璃纖維墊62，(b)煙草紙64，和(c)玻璃纖維墊66，和最外層的包裝紙13。
位于絕緣燃料元件10的后面并與之分離的空間是包括基材14的氣溶膠發(fā)生元件。在這個(gè)實(shí)例中，基材的較佳的熱穩(wěn)定性是借助于水合鹽，以及燃料元件后端和基材前面之間的空隙，這有助于防止基材燒焦及氣溶膠產(chǎn)生物由氣溶膠發(fā)生元件出來(lái)向香煙的其它組件遷移。在以前的實(shí)例中，基材14的熱穩(wěn)定性由一種或多種水合鹽和一種或多種氣溶膠產(chǎn)生物提供。此外，可將香味組分加入基材中。
包裝紙13可以只是一層，或是由具有不同孔隙度和灰穩(wěn)定性的多層制備。在距香煙點(diǎn)燃端約2到8mm處包裹住絕緣燃料元件的是一個(gè)不燃燒或有箔(例如鋁或其它金屬)襯的包裝紙29。包裝紙29優(yōu)選地是無(wú)芯吸材料，它能防止基材14上的氣溶膠產(chǎn)生物吸入燃料元件10和絕緣夾套內(nèi)，和/或防止前端組合件中其它組件的沾污。這種包裝紙還能最大穩(wěn)度地降低或防止周?chē)諝?即徑向空氣)流到縱向位于燃料元件前端后面的其它部分，因此有控制氧氣的進(jìn)入并防止過(guò)度燃燒的作用。
縱向位于基材14后面的是一煙草紙段62。這種煙草紙通常由氣溶膠發(fā)生元件產(chǎn)生并流過(guò)來(lái)的氣溶膠提供煙草香味。這個(gè)紙段62可根據(jù)需要省去并以一段空隙代替。基材14和煙草紙段62用包裝紙24包住，經(jīng)處理(如包覆)可有利地防止氣溶膠生成物的遷移。另一包裝紙25將這紙段與前端部分(即，與被包住的絕緣燃燒元件)結(jié)合。
位于香煙接嘴端的是一個(gè)接嘴件，它由兩部分組成，即(ⅰ)煙草棒條或卷，由例如煙草切成填料構(gòu)成的煙草柱體20和(ⅱ)含有過(guò)濾材料(例如由未編織聚丙烯纖維制成的聚集狀網(wǎng))的低效過(guò)濾元件22。過(guò)濾紙31用于將接嘴件連接于前端裝置，即連接燃料和基材組合物。
本發(fā)明的基材支撐氣溶膠產(chǎn)生物和其它成分，如香味劑及其類(lèi)似物，后者在抽吸過(guò)程中暴露于流經(jīng)氣溶膠發(fā)生元件的加熱的氣體，蒸發(fā)并以煙霧狀氣溶膠的形式傳遞進(jìn)入吸煙者。這里使用的氣溶膠產(chǎn)生物較佳的為甘油、丙二醇、水及其類(lèi)似物，以及香味劑和其它可選擇的成分。
本發(fā)明的基材棒條較有利的是使用商業(yè)上可得到的裝置產(chǎn)生的。尤其是香煙過(guò)濾嘴制造裝置或香煙棒條產(chǎn)生裝置。在生產(chǎn)本發(fā)明的基材中較佳的商業(yè)上可得到的設(shè)備是從De Coufle s.a.r.b.得到的De Coufle過(guò)濾嘴制造裝置(CU-10或CU20S)(方法D)和變形棒條產(chǎn)生設(shè)備，從Haunie Werke Korleer&Co.得到的KDF-2，KG(方法G)。
較好地調(diào)整或調(diào)節(jié)這些商業(yè)裝置從而在產(chǎn)生聚集前實(shí)現(xiàn)劃痕或壓花。這個(gè)過(guò)程消除了大的空隙并提供了一個(gè)具有更均勻縱向通道結(jié)構(gòu)的基材(見(jiàn)圖4)。
現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)壓花的程度直接與最終的基材棒條的壓降成比例。如上所述，基材元件的壓降可用于控制最終得到的香煙的全部壓降。如果需要更大的壓降，通過(guò)增加壓花的程度就可以提高基材棒條的壓降。同樣，如果其它成分提供了比要求更高的壓降，通過(guò)減小壓花量就可降低由基材提供的壓降。
表Ⅰ表示了本發(fā)明的各種基材的性質(zhì)，圖5-7是在一些基材上進(jìn)行的試驗(yàn)方法。在表Ⅰ中，代號(hào)數(shù)相當(dāng)于在圖中表示的組數(shù)。

圖5是在基材/燃料元件裝置中的氣溶膠密度值與基材頂端空氣溫度的圖解說(shuō)明，共有三種具有由于輕壓花或重壓花引起的不同壓降的基材對(duì)(每對(duì)具有相同的單位重量)。每個(gè)基材由一張基本重量為26gsm的紙制備。測(cè)定每對(duì)用寬度為254mm、203mm、152mm的聚集紙的輕度(L)或重度(H)壓花。得到不同的單位重量66mg、53mg和40mg。在50/30抽煙條件下，對(duì)這些基材的測(cè)量得到的壓降分別為31.1比7.1、20.4比2.3和11.2比2.4mmH2O柱高。每個(gè)基材長(zhǎng)為10mm、直徑為7.5mm，并含有275%(重量)甘油作為氣溶膠產(chǎn)生物。
這里提及的氣溶膠密度是使用Virtis Company，Gardiner.New York.生產(chǎn)的Phoenix Precision Instruments Model JM-6500氣溶膠分光儀測(cè)定的。除去真空系統(tǒng)，只保留掃描室和靠前的散射鏡片，以調(diào)整該商業(yè)儀器。這種設(shè)備提供了幾種因素的電壓測(cè)定，包括粒子大小、粒子形狀、折射系數(shù)和非均相分散度。使用這種儀器不能進(jìn)行絕對(duì)的濃度測(cè)定。然而，在這里可以用來(lái)進(jìn)行相對(duì)測(cè)定。
為了測(cè)定氣溶膠密度，將速度為50升/分的空氣稀釋氣流通過(guò)氣溶膠分光儀，并且向該空氣流中加入25ml“受試”氣溶膠。調(diào)整系統(tǒng)的精密度，使來(lái)自Premier香煙(見(jiàn)RJR Monograph，Supra)的25ml“煙”在儀器上的讀數(shù)為約8，000毫伏(mV)。該值可認(rèn)為是氣溶膠密度的最高水平值。對(duì)于本發(fā)明的基材(及其香煙)的抽吸產(chǎn)生的至少50%，較佳為80%的氣溶膠，氣溶膠密度可接受的水平約為2000mV。
在圖5中顯示的結(jié)果證明壓花水平的變化，由棒條壓降引起的變化幾乎不影響氣溶膠的傳遞。
圖6是在基材/燃料元件裝置中的點(diǎn)著壓降值與抽吸數(shù)的關(guān)系圖解，基材對(duì)與圖5中使用的相同。
因此，當(dāng)基材棒條壓降對(duì)氣溶膠的傳遞幾乎不產(chǎn)生影響時(shí)，圖5顯示在基材棒條壓降中的變化對(duì)本發(fā)明的香煙的點(diǎn)著壓降有很大影響。因此基材壓降可用于調(diào)整點(diǎn)著壓降。
如上所述，先前所使用的紙基材的一個(gè)不利因素在于當(dāng)它們?cè)诮?jīng)受高燃料氣體溫度就會(huì)燒焦或燃燒。這對(duì)于一些過(guò)度抽吸香煙時(shí)從而在香煙中產(chǎn)生高溫的吸煙者是特別現(xiàn)實(shí)的。例如，大多數(shù)吸煙者典型地在有限的時(shí)間內(nèi)抽吸煙，而在抽吸香煙之間的發(fā)煙燃燒時(shí)間則相對(duì)較長(zhǎng)。經(jīng)常的、長(zhǎng)時(shí)間的抽吸會(huì)“過(guò)度抽吸”香煙，而燃燒時(shí)間相對(duì)變短。令人相信的是一些抽煙者“過(guò)度抽吸”香煙使得基材溫度經(jīng)常高達(dá)500℃。所以，需要那些可對(duì)抗如此高溫的基材紙，至少是在一小段時(shí)間內(nèi)。
現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)適于增加羊毛漿類(lèi)型基材紙的耐燒焦性的方法包括將填料加入紙中和/或用滯燃化合物處理這些紙。特別較佳的材料是水合鹽和填料。用這些材料制成的幾種紙成型進(jìn)入基材條中，其氣溶膠的傳遞性顯示于圖7中。
在圖7中受試的基材由基本重量范圍為15-47gsm的紙張制備。這些基材分別經(jīng)極重度壓花(XH)、重度壓花(H)或中度壓花(M)，從而得到幾種不同的單位重量和壓降。每個(gè)基材長(zhǎng)為10mm，直徑為7.5mm，并含有200%(重量)的甘油作為氣溶膠產(chǎn)生物。
在表I中所示的各種基材以燒焦研究的方式評(píng)價(jià)，從而測(cè)定其對(duì)抗燒焦或燃燒的性能。利用一個(gè)具有旁側(cè)樣品孔的加熱的空氣煙囪進(jìn)行燒焦研究。使用本生燈(Bensen burner)加熱這個(gè)煙囪中的空氣，溫度為250℃-500℃。一旦在煙囪中的空氣溫度穩(wěn)定，加熱的空氣可通過(guò)一個(gè)與發(fā)煙機(jī)器相連的導(dǎo)管從旁側(cè)孔抽出。將基材元件置于該導(dǎo)管上，它還含有一個(gè)用于測(cè)定進(jìn)入基材的空氣溫度的熱電偶。在各個(gè)溫度下測(cè)定基材樣品的抽吸數(shù)，這些基材含有或不含有甘油，即含有或不含有氣溶膠產(chǎn)生物。
選擇在不同基材之間的最大差異為試驗(yàn)條件。試驗(yàn)后，打開(kāi)基材元件，目測(cè)檢查被剝開(kāi)的紙。當(dāng)完成一個(gè)試驗(yàn)步驟時(shí)，根據(jù)抗燒焦性從差到好排列這些基材。表Ⅱ顯示了利用三臺(tái)機(jī)器進(jìn)行測(cè)定的組成序列。
表Ⅱ紙基材燒焦研究機(jī)器測(cè)試(50/30)的序列(排列在底部的性能最好)基材-無(wú)甘油 基材-無(wú)甘油 基材-165%甘油空氣溫度-270至 空氣溫度-350至 空氣溫度-450至300℃ 370℃ 500℃P7900P7922P7933P7920P7926 P7918 P7900P7918 P7926 P7924P7924 P7924 P7926P7932 P7942 P7932P7942 P7932 P7942＊-AF＝氣溶膠產(chǎn)生物(如甘油)這些試驗(yàn)表明含有水合鹽填料或水合鹽涂覆的基材提高了對(duì)抗燒焦的性能。
所用的燃料元件必須符合三個(gè)標(biāo)準(zhǔn);(1)它們必須是易點(diǎn)燃的，(2)它們必須提供足夠的熱量以產(chǎn)生約5-15次，最好約8-12次抽吸的氣溶膠;(3)它們對(duì)香煙不應(yīng)產(chǎn)生有異味的或令人不快的氣味。優(yōu)選地由含碳和粘合劑或碳、煙草和粘合劑的可燃組合物制備燃料元件，但其它可燃組合物也可使用。
燃料元件的密度通常宜大于約0.5g/cc，更好大于約0.7g/cc，最好大于約1g/cc，但一般不超過(guò)1g/cc。燃燒前燃料元件的長(zhǎng)度一般小于約25mm，時(shí)常小于約20mm，其典型長(zhǎng)度約10-16mm或更短。
可舉例的碳質(zhì)燃料元件在下述專(zhuān)利中有描述美國(guó)專(zhuān)利No.4，714，082;以及歐洲公開(kāi)專(zhuān)利No.236，992和407，792;它們正列在本發(fā)明的參考資料中。其它可舉例的燃料元件可從煙草材料的各種形式提供，如美國(guó)專(zhuān)利No.3，931，824、5，148，821以及Sittig，煙草取代物(Tobacco Substitutes)，Noyes Data Corp.(1976)。其它有用的燃料組合物在美國(guó)專(zhuān)利No.5，178，167中有描述，其公開(kāi)的內(nèi)容在這里用作參考。
視需要燃料元件可至少部分地用一襯墊，例如至少一層紙包住，它包圍燃料元件周?chē)拈L(zhǎng)度。一種較優(yōu)選的襯墊是煙草紙(如煙草/木紙漿紙，可利用Kimberly-Clark的P-2831-189-AA)或含碳紙(如磺-木紙漿-煙草于紙，可利用Kimberly-Clark的P-2540-136E)。
當(dāng)用于香煙時(shí)，燃料元件用絕緣和/或支撐材料包住。絕緣支撐材料較佳地(ⅰ)應(yīng)能使吸入的空氣穿過(guò)，(ⅱ)其所處的位置和構(gòu)型應(yīng)能將燃料元件包住在位。較佳地夾套可與燃料元件的兩端齊平，或可越出這兩端約0.5mm到3mm，較好約1到2.5mm，最好約1.5到2mm。
包住燃料元件的絕緣和/或支撐材料的組分可以不同。適用材料的例子包括玻璃纖維和在下述專(zhuān)利和專(zhuān)著中有描述的其它類(lèi)型的材料美國(guó)專(zhuān)利No.5，105，838，歐洲公開(kāi)專(zhuān)利No.336，690;RJR專(zhuān)著supra P48-52，Supra。其它合適的絕緣和/或支撐材料的例子是玻璃纖維和煙草混合物，如在下述專(zhuān)利中有描述美國(guó)專(zhuān)利Nos.4，756，318、5，065，776、5，105，838和5，119，837。
其它合適的絕緣和/或支撐材料是聚集紙型材料，它螺旋形地包在或以其它方式繞在燃料元件的周?chē)?，如在美?guó)專(zhuān)利No.5，105，836中的描述。紙型材料可聚集或卷曲聚集在燃料元件的周?chē)?或使用Decoufle s.a.r.b的CU-10或CU20S棒條制造設(shè)備。連同Hauni-Werke的KDF-2棒條制造設(shè)備或使用在U.S.Patent No.4，807，809 to Pryor et al.中所述的設(shè)備聚集成一棒條;或沿著燃料元件的縱向軸包在燃料元件的周?chē)?或制成紙型片構(gòu)成的縱向延伸束，其制法是用此處列在本發(fā)明參考目錄中的美國(guó)專(zhuān)利Nos.4，889，143 to Pryor et al和5，025，814 to Raker所述類(lèi)型的設(shè)備。
紙型片材料的例子可用P-2540-136-E碳紙和Kimberly-Clark Corp.的P-2674-157煙草紙，這種材料的縱向延伸束(如寬約1/32英寸的束)。燃料元件也可用煙草切成填料(如經(jīng)約2%(重量)碳酸鈣處理的煙熏煙草切成填料)包住。延伸束的數(shù)目和位置或聚集紙的聚集方式應(yīng)能足夠緊地保持、支撐或以其它方式將燃料元件固定在香煙內(nèi)。
如圖1-3所示，燃料元件周?chē)慕^緣和/或支撐材料的外面是用包裝紙包住的。這里使用的合適的紙?jiān)诿绹?guó)專(zhuān)利No.4，938，238和美國(guó)專(zhuān)利No.5，105，837中有描述。
在本發(fā)明的大部分實(shí)例中，燃料元件和基材的組合(也稱(chēng)為前端組合件)后接一個(gè)接嘴件，雖然也可以將此燃料元件和基材的組合物與可重復(fù)使用單獨(dú)煙嘴接起來(lái)使用，接嘴件為揮發(fā)的氣溶膠產(chǎn)生物流入吸煙者口中提供通道;并也可進(jìn)一步為揮發(fā)的氣溶膠產(chǎn)生物提供香味。接嘴件的典型長(zhǎng)度約為40mm到85mm。
香味段，即接嘴件內(nèi)可以有一段聚集狀煙草紙或煙草切成填料之類(lèi)的東西。這一段可直接位于基材后面或與其隔開(kāi)一段距離?？蓪⒕奂癄钐技埗窝b在接嘴件內(nèi)，特別是為了將薄荷醇香味引入氣溶膠。這些紙?jiān)跉W洲公開(kāi)專(zhuān)利No.432，538中有描述。這里其它有用的香味段裝在美國(guó)專(zhuān)利No.5，076，295和5，105，834中有描述。
本發(fā)明將進(jìn)一步結(jié)合下述有助于理解本發(fā)明的實(shí)施例來(lái)說(shuō)明，但這并不說(shuō)明僅局限于這些實(shí)例。除另行說(shuō)明外，此處用的所有百分?jǐn)?shù)都是重量百分?jǐn)?shù)。所有的溫度以攝氏溫度表示。
實(shí)施例1可從United States Gypsum，Industrial Gypsum Division，Chicago，IL購(gòu)得的H-45級(jí)硫酸鈣(CaSO4)，是一種含2份水合水(CaSO4·2H2O)的吸濕材料。以木紙漿為基礎(chǔ)的紙是按下述配方使用H-45級(jí)CaSO4制備的。
類(lèi)型 %CaSO4基重(g/m2) 孔隙度(Coresta)A 40 85 10B 40 40 15C 10 50 50D 27 25 25基材是使用De Coufle或改進(jìn)的KDF-2設(shè)備由B，C和D型配方的紙制得的，它提高了氣溶膠的輸送和抗焦性，D型的基材負(fù)載150-200%的甘油，在無(wú)明顯燒焦的情況下，在300℃的吸入氣體溫度時(shí)提供最好的氣溶膠輸送。
實(shí)施例2燃料元件的制備由約72份具有平均顆粒直徑為12微米的硬木紙漿碳，約20份含煙熏的白菜煙和東方煙的共混煙草粉(粉約200Tyler篩目)以及8份Hercules 7HF SCMC粘合劑，制得長(zhǎng)9mm，直徑4.5mm，表觀(堆積)密度約1.02g/cc，一般為圓柱形的燃料元件。
硬木紙漿碳是通過(guò)下述方法制得的在氮的氣氛下碳化不含滑石的加拿大大草原級(jí)的硬木牛皮紙，以逐步升溫的方式升高溫度使紙的氧化最小，達(dá)到最終的碳化溫度至少為750℃。仍在氮?dú)庵欣鋮s所得的碳材料至低于35℃，然后研磨成具有平均顆粒直徑約12微米的細(xì)粉末。
將此硬木碳細(xì)粉與煙草粉、羧甲基纖維素鈉粘合劑和足量的水混合制得捏塑體狀的稠厚糊料混合物。
用柱塞式擠壓機(jī)將此糊料擠壓成燃料元件，使之在其圓柱體表面具有5個(gè)等距的縱向的溝或槽，各個(gè)溝或槽的深度約為0.032英寸，寬度約為0.016英寸。縱向延伸沿燃料元件表面的這些通道的構(gòu)型如圖1A所示。將所得擠壓物在空氣中干燥之，以獲得有彈性的擠壓物。然后將擠壓物切成9mm長(zhǎng)，由此制得燃料元件。
基材和套管組合件先用鋁經(jīng)拉伸制得一金屬膠囊，其長(zhǎng)度約為30mm，外徑約為4.6mm，內(nèi)徑約為4.4mm。膠囊的一端(燃料元件的末端)是開(kāi)口的;另一端除了有二個(gè)槽狀的孔外是封口的。此膠囊的封口端再經(jīng)整形使之具有直徑約為4mm的一個(gè)孔，這樣就將膠囊變成了套管。
如實(shí)施例1，D型中所述，制備長(zhǎng)10mm，直徑4.4mm的基材棒條，將此基材段插入膠囊并推至其后端。
然后將燃料元件插入套管前端約2mm的深度，這樣，燃料元件伸出套管開(kāi)口端約7mm，而基材棒條距燃料元件的后端則約2到3mm。
絕緣夾套用絕緣夾套材料包住15mm長(zhǎng)，直徑為4.5mm的塑料管，包住的長(zhǎng)度也為15mm長(zhǎng)。在這些香煙實(shí)例中，絕緣夾套含有2層Owens-Corning C-玻璃簇，在經(jīng)夾套成型機(jī)壓制前每層約為1mm厚，壓制后每層約為0.6mm厚。夾在兩層C-玻璃簇之間的是一層再生煙草紙片，約0.13mm厚。將0.13mm厚的另一層再生煙草紙片包住外層玻璃簇。Kimberly-Clark公司標(biāo)號(hào)為P-2674-157的再生煙草紙片是一種含有共混煙草提物的紙狀片。在成型前，內(nèi)層再生煙草片的寬度為19mm，外層再生煙草片的寬度為26.5mm，裝上絕緣夾套的塑料管的最終直徑約為7.5mm。
煙草卷由體積膨脹型共混的煙熏白菜煙草和東方煙草的切成填料組成的煙草卷，用Kimberly-Clark公司標(biāo)號(hào)為P-1487-125的紙包住，這樣制成了直徑約為7.5mm，長(zhǎng)度約22mm的煙草卷。關(guān)于優(yōu)選的體積膨脹型煙草加工過(guò)程可參見(jiàn)U.S.Patent No.5，095，922。
前端組合件將絕緣夾套段和煙草卷(棒條)用Kimberly-Clark公司標(biāo)號(hào)為P-2674-190的紙緊包連接在一起，應(yīng)包住由煙草紙和玻璃簇構(gòu)成的夾套段的長(zhǎng)度以及煙草卷的長(zhǎng)度。對(duì)煙草卷的煙嘴端鉆孔，使產(chǎn)生一個(gè)直徑約為4.6mm的軸向通道。鉆頭尖的形狀應(yīng)使能進(jìn)入絕緣夾套內(nèi)的塑料管并與之嚙口。將(內(nèi)部裝有基材和燃料元件的)套管組合件從已連在一起的絕緣夾套和煙草卷的前端插入，同時(shí)鉆頭和與它嚙合的塑料管則從卷的煙嘴端退出，插入套管組合件直至其中的燃料元件的點(diǎn)燃端與絕緣夾套的前端齊平。這樣所得的前端組合件總長(zhǎng)約為37mm。
接嘴件接嘴件包括一個(gè)20mm長(zhǎng)的疏松聚集煙草紙的圓柱形段和一個(gè)20mm長(zhǎng)的未端織，熔吹聚丙烯聚集狀網(wǎng)的圓柱形段，均各自有外層包裝紙，這兩種材料的段都是使用U.S.Patent No.4，807，809 to pryor et al.所述的設(shè)備將棒條切割獲得的。
第一段的直徑約7.5mm，它是利用Kimberly-Clark公司的P-144-GNA煙草紙疏松聚集成網(wǎng)，再用Kimberly-Clark公司P-1487-184-2的紙塞包裝之獲得的。
第二段的直徑也約7.5mm，它是利用Kimberly-Clark公司的PP-100未編織聚丙烯的聚集狀網(wǎng)，再用Kimberly-Clark公司的P-1487-184-2的紙塞包裝之獲得的。
將這兩段軸向地緊靠著連在一起，用Simpson紙公司，Vicks-burg，Michigan的L-1377-196F紙包住這兩段的長(zhǎng)度連接起來(lái)。這樣所得的接嘴件的長(zhǎng)度約為40mm。
香煙的最終組合件將前端組合件與接嘴件軸向地靠著連在一起，務(wù)使前端組合件的內(nèi)部有空的一端與接嘴件的聚集煙草紙段相鄰接。將煙嘴用紙沿接嘴件的長(zhǎng)度以及前組件的5mm長(zhǎng)度(由它與接嘴件連接處算起)環(huán)包起來(lái)，這樣將前組件與接嘴件連接之。
實(shí)施例3燃料元件的制備實(shí)質(zhì)上具有如圖2所示構(gòu)型的對(duì)稱(chēng)燃料元件如下述方法制備。
由約89.1份具有平均顆粒直徑為12微米的硬木紙漿碳，10份藻酸銨(Amoloid HV，Kelco Co.)和0.9份Na2CO3制得長(zhǎng)12mm，直徑4.8mm，表現(xiàn)(堆積)密度約為1.02g/cc，一般為圓柱形在縱向上分成幾節(jié)的燃料元件。
硬木紙漿碳是通過(guò)下述方法制得的在氮?dú)夥障绿蓟缓募幽么蟠蟛菰?jí)的木牛皮紙，以逐步升溫的方式升高溫度使紙的氧化最小，達(dá)到最終的碳化溫度至少為750℃。仍在氮?dú)庵欣鋮s所得的碳材料至低于35℃，然后研磨成具有平均顆粒直徑約為12微米的細(xì)粉末。
此硬木碳細(xì)粉與藻酸鹽粘合劑干混，然后加入3%碳酸鈉水溶液制得最終Na2CO3含量為0.9份(重量)的擠壓混合物。
用一蝸桿式擠壓機(jī)將上述制得的混合物擠壓成圓柱形燃料棒(每根長(zhǎng)約24英寸)，它一般為直徑4.8mm的圓柱形，在其表面具有縱向排列的6個(gè)等距的槽子(約1mm×1mm)，槽底為圓形，且每個(gè)槽子均通至圓柱體的兩端。此擠壓成的棒的初含水量約32-34%(重量)，在室溫下干燥16小時(shí)，使其最終含水量約7-8%(重量)。
用具有金剛石刃緣的鋼質(zhì)切割砂輪，將此經(jīng)干燥的圓柱形棒進(jìn)行末端修整到22.5英寸長(zhǎng)。將這些棒放入在一轉(zhuǎn)筒表面上的一些縱向凹槽內(nèi)，一個(gè)凹槽內(nèi)放一根棒，且用薄橡皮條塞入固定之。令轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)，并通過(guò)一個(gè)與它縱向平行的上面裝有若干個(gè)分隔放置的具有金剛石刃緣的鋼質(zhì)圓薄刀片的軸，作為例子的刀片可用Norton公司的1AIR直徑為4英寸100到120粒度的砂刀片，這些刀片在軸上安裝的位置應(yīng)使每個(gè)棒條沿其長(zhǎng)度加工產(chǎn)生這個(gè)燃料元件棒上的隔離段，并修整此棒到適合于下一步加工操作所需的長(zhǎng)度。隔離段的尺寸通過(guò)軸的移動(dòng)或使用擺動(dòng)板來(lái)達(dá)到。轉(zhuǎn)筒繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，然后將棒從它上面釋放出來(lái)。
然后將經(jīng)過(guò)上述切割加工的棒放入在另一個(gè)轉(zhuǎn)筒上的一些縱向凹槽內(nèi)且用橡皮條固定之。令轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)，并通過(guò)一個(gè)與它縱向平行的上面裝有若干個(gè)分置的具有金剛石刃緣的刀片的軸，這些刀片的軸上安裝的位置應(yīng)使棒按所需的位置被切割成為許多單個(gè)的燃料元件。轉(zhuǎn)筒繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，釋放下切割成的燃料元件，落入一收集箱內(nèi)。
這樣制得的燃料元件長(zhǎng)為12mm，其兩個(gè)末端段的長(zhǎng)度為2.5mm，兩個(gè)隔離段的長(zhǎng)度各為1.5mm，中間段的長(zhǎng)度為4.0mm。這樣，隔離段的截面積約為末端段截面積的49%。每一個(gè)燃料元件重約165mg。
前端件的制備燃料元件用Owens-Corning C-玻璃纖維包住。關(guān)于這種材料性質(zhì)詳情可參見(jiàn)RJR專(zhuān)著，supra第48-52頁(yè)。在此玻璃纖維上面再用Kimberly-Clark公司P-2831-189-AA包裝紙包裹之，這樣制成的前端件為圓柱形，其兩端開(kāi)口可容空氣通過(guò)，其長(zhǎng)度約16mm，周長(zhǎng)約7.5mm。
基材和接嘴件用寬約27mm的紙卷制成長(zhǎng)約63mm，直徑約7.5mm的紙管。這種紙是76磅基重的紙，其厚度約為0.012英寸，可用Simpson紙公司的RJR-001。用水基的乙烯乙酸乙烯酯粘合劑將這種紙搭接成管。為防止氣溶膠產(chǎn)生物任何可能的遷移，在管的內(nèi)表面涂上Hercules公司的Hercon 70，涂入管內(nèi)約10mm深度，然后晾干。然后將氯化鈣的水溶液(為防止燃燒)再次涂在管的內(nèi)表面上，然后晾干。
將10mm長(zhǎng)由實(shí)施例1中D型制備的基材段(直徑約7.5mm)插入紙管內(nèi)的涂布端，使基材的前表面距紙管前端約3mm處。這樣，基材就通過(guò)摩擦力穩(wěn)定地固定在紙管內(nèi)，將環(huán)包在包裝紙內(nèi)的10mm長(zhǎng)的煙草切成填料段插進(jìn)管的另一端。將這個(gè)煙草段繼續(xù)推進(jìn)，使它的后端進(jìn)入管內(nèi)并距紙管的煙嘴端約10mm。
將一圓柱狀過(guò)濾元件插入紙管的與基材相反的另一端，使之緊靠煙草切成填料段。過(guò)濾元件的長(zhǎng)約10mm，周長(zhǎng)約24mm。此過(guò)濾元件用已知的香煙過(guò)濾嘴制造技術(shù)由三醋精增塑纖維素乙酸酯細(xì)絲(每約8.0旦;總共40，000旦)制得，并用紙塞包裝之。
香煙組合件將接嘴件和前端件沿著它們的縱向排成一行，其方式是基材的前表面位于距燃料元件的后表面約3mm處。前端件和接嘴件用包裝紙環(huán)包起來(lái)連在一起，這里包裝紙起著煙嘴用紙的作用。這種包裝紙是一種低孔隙率紙，可用Kimberly-Clark公司的P-850-61-2，除了距前端件的點(diǎn)燃端3mm的長(zhǎng)度外，紙應(yīng)包住前端件其余的全長(zhǎng)。
此香煙在抽吸時(shí)，在總共約10-12次抽吸時(shí)均能產(chǎn)生可見(jiàn)的氣溶膠和煙草香味(即揮發(fā)的煙草組分)。當(dāng)燃料元件燒至其燃燒部分遇到隔離段時(shí)，香煙即自引熄滅。
實(shí)施例4燃料元件的制備由約82.85份具有平均顆粒直徑為12微米的硬木紙漿碳，10份藻酸銨(Amoloid HV，Kelco Co.)，0.9份Na2CO3，0.75份乙酰丙酸，5份球磨的美國(guó)共混煙草和0.5份煙草提取物，如U.S.Patent No.5，159，942中所述的制得長(zhǎng)12mm，直徑4.5mm，表現(xiàn)(堆積)密度約1.02g/cc的燃料元件。
硬木紙漿碳是通過(guò)下述方法制得的在氮?dú)夥障绿蓟缓募幽么蟠蟛菰?jí)的硬木牛皮紙，以逐步升溫的方式升高溫度使紙的氧化最小，達(dá)到最終的碳化溫度至少為750℃。仍在氮?dú)庀吕鋮s所得的碳材料至低于35℃，然后研磨成具有平均顆粒直徑約為12微米的細(xì)粉末。
將此硬木碳細(xì)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水溶液，制得最終Na2CO3含量約為0.9份的擠壓混合物。
用一蝸桿式擠壓機(jī)將上述制得的混合物擠壓成燃料棒(每根長(zhǎng)約24英寸)，它一般為直徑4.5mm的圓柱形，在其表面有縱向排列的6個(gè)等距的槽子(約0.5mm寬，1mm深)，槽底為圓形的，且每個(gè)槽子均通至圓柱體的兩端。此擠壓成的棒的初含水量約32-34%(重量)，在室溫下干燥16小時(shí)，使其最終含水量約7-8%(重量)，將這干燥過(guò)的圓柱形棒用具有金剛石刃緣的鋼質(zhì)切割砂輪切成12mm長(zhǎng)。
絕緣夾套用絕緣夾套材料包住12mm長(zhǎng)，直徑為4.5mm的塑料管，包住的長(zhǎng)度也為12mm長(zhǎng)。在這些香煙實(shí)例中，絕緣夾套含有2層Owens-Corning C-玻璃簇，在經(jīng)夾套成型機(jī)(例如U.S.Patent No.4，807，809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-玻璃簇之間的是一層再生煙草紙片Kimberly-Clark’s P-2831-189-AA。再用一層Kimberly-Clark的標(biāo)號(hào)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有共混煙草提取物的紙片，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，裝上絕緣夾套的塑料管的最終直徑約為7.5mm。
基材基材棒的直徑約7.5mm，由含25%CaSO4Kimberly-Clark(K-C)P3284-19的36gsm，152mm寬的紙?jiān)诟倪M(jìn)的KDF-2棒條形成機(jī)上經(jīng)深壓花制得，基材棒用Simpson紙RJR-002包住，在其兩端涂上Hercon 70，將此棒條切成10mm的段，重量約55mg。
煙草紙塞用K-C公司標(biāo)號(hào)為P-144-GNA-CB，127mm寬的煙草紙網(wǎng)，在棒條形成機(jī)(如在U.S.Patent No.4，807，809中所述)上經(jīng)介質(zhì)壓花制得直徑約7.5mm的煙草紙棒條，此棒條用K-C公司P1487-184-2的26.5mm寬的紙包住，并切成10mm長(zhǎng)。
前端包裝將包括Ecusta456紙的外層紙，0.0005連續(xù)鑄造箔的中間層紙和薄紙的內(nèi)層紙，12.5磅/令，20.4gsm，這幾層紙經(jīng)層壓制得前端包裝紙，層壓層用商業(yè)粘合劑Airflex465，(用量為1.5磅/令)連結(jié)在一起。
氣溶膠管用網(wǎng)制成直徑約7.5mm的氣溶膠紙管，這種網(wǎng)是112gsm基重的Simpson RJR-002紙，約27mm寬，約0.012英寸厚，用水基的乙烯乙酸乙烯酯粘合劑將RJR-002紙搭接成管，紙管的內(nèi)外表面都涂上Hercon-70，將紙管切成31mm長(zhǎng)的段。
煙嘴端管用R.J.Reynolds煙草公司的熱熔粘合劑No.448-195K，將Simpson 002-A型紙搭接制成直徑約7.5mm的煙嘴端紙管，將此管切成40mm長(zhǎng)的段。
過(guò)濾塞直徑約7.5mm的聚丙烯過(guò)濾棒條用K-C的約260mm寬的PP-100簇制成，并且用外面包封K-C P1487-184-2的26.5mm寬的紙網(wǎng)，即使用如U.S.Patent No.4，807，809中所述的設(shè)備包封，將此棒條切成20mm長(zhǎng)的段。
煙草卷將如U.S.Patent申請(qǐng)No.5，159，942中所述制備的再生煙草切成填料以制成直徑約7.5mm的棒條，并使用如U.S.Patent No.4，807，809中所述的設(shè)備制造的紙包住，將此煙草卷切成20mm長(zhǎng)的段。
香煙組合件A.前端件組合件將10mm長(zhǎng)的基材件插入長(zhǎng)為31mm的氣溶膠管的一端，使基材距此端約5mm，由此形成約5mm長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)的絕緣夾套件與氣溶膠管的前端排成一行，使絕緣夾套件緊靠氣溶膠管中的空間，絕緣夾套件和氣溶膠管用約26.5mm×37mm前端包裝紙包裝，包裝紙的薄紙端位于靠近氣溶膠管處，并且它是一種接合粘合劑(2128-69-1)，此粘合劑(H.B.，F(xiàn)uller Co.，Minneapolis，MN制造)可用于密封搭接部分。將37mm長(zhǎng)的包裝紙軸向排成一行。使此包裝紙從氣溶膠管的自由端延伸超出絕緣夾套約6mm，使距離約6mm的絕緣夾套是暴露的。
移去絕緣夾套件中的塑料管，插入12mm長(zhǎng)的燃料元件，使燃料元件的末端與絕緣夾套的末端齊平。
B.接嘴件組合件將20mm長(zhǎng)的過(guò)濾塞插入煙嘴管的一端，20mm長(zhǎng)的煙草卷插入煙嘴管的另一端，使塞和卷與煙嘴管的末端齊平。
將接嘴件組合件和前端件組合件排成一行，使煙草卷緊靠煙草紙塞，并由帶件固定在一起，形成一支香煙。
此香煙在抽吸時(shí)，在總共約10-12次抽吸時(shí)均能產(chǎn)生可見(jiàn)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(shí)，香煙即自引熄滅。
本發(fā)明包括其優(yōu)選的實(shí)例已詳細(xì)描述。然而應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，對(duì)于這一技術(shù)熟練的人員來(lái)說(shuō)，要考慮到這里所揭示的內(nèi)容，就可對(duì)本發(fā)明作改進(jìn)和/或發(fā)展，但仍在本發(fā)明下述權(quán)利要求書(shū)精神的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于煙制品的基材，其特征包括包封棒條的直徑約為4-8mm的非編織的纖維材料聚集的紙，所述的紙的基重約10g/m2-90g/m2，以及所述的基材棒條，在FTC條件下，具有2-40mmH2O壓降。
2.如權(quán)利要求1所述的基材，其特征在于該基材棒條的重量為約20mg-約120mg。
3.如權(quán)利要求1或2所述的基材，其特征在于所述的棒條的長(zhǎng)度約為10mm。
4.如權(quán)利要求1所述的基材，其特征在于所述的紙的基重約在15g/m2-60g/m2的范圍。
5.如權(quán)利要求1所述的基材，其特征在于所述的紙的基重約在30g/m2-40g/m2的范圍。
6.如權(quán)利要求1所述的基材，其特征在于所述的基材紙的縱向?qū)挾仍谑諗n閉合前約在25mm-305mm的范圍。
7.如權(quán)利要求1所述的基材，其特征在于所述的基材紙的縱向?qū)挾仍谑諗n閉合前約在25mm-125mm的范圍。
8.如權(quán)利要求1所述的基材，其特征在于所述的基材紙的縱向?qū)挾仍谑諗n閉合前約在50mm-90mm的范圍。
9.如權(quán)利要求7或8所述的基材，其特征在于所述的基材棒條的直徑約為4.5mm。
10.如權(quán)利要求1所述的基材，其特征在于所述的基材紙的縱向?qū)挾仍谑諗n閉合前約在125mm-305mm的范圍。
11.如權(quán)利要求1所述的基材，其特征在于所述的基材紙的縱向?qū)挾仍谑諗n閉合前約在150mm-200mm的范圍。
12.如權(quán)利要求10或11所述的基材，其特征在于基材棒條的直徑約為7.5mm。
13.如權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7、8、10或11所述的基材，其特征在于所述的基材的干燥單位重量/基材的長(zhǎng)度具有約4mg/mm-9mg/mm的范圍。
14.如權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7、8、10或11所述的基材，其特征在于所述的基材的干燥單位重量/基材的長(zhǎng)度具有約5mg/mm-8mg/mm的范圍。
15.如權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7、8、10或11所述的基材，其特征在于基材棒條具有約2mmH2O-35mmH2O范圍的壓差。
16.如權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7、8、10或11所述的基材，其特征在于基材棒條具有約5mmH2O-15mmH2O范圍的壓差。
17.如權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7、8、10或11所述的基材，其特征在于基材網(wǎng)狀織物具有約0.23g/cc-3.5g/cc范圍內(nèi)的密度。
18.如權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7、8、10或11所述的基材，其特征在于基材紙具有約0.35g/cc-2.5g/cc范圍內(nèi)的密度。
19.如權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7、8、10或11所述的基材，其特征在于在基材棒條上載負(fù)的氣溶膠形成物質(zhì)在約100%-250%重量的范圍。
20.如權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7、8、10或11所述的基材，其特征在于該基材進(jìn)一步包括一種或多種的阻燃的水不溶的水合鹽作為過(guò)濾器材料，加至約基材重量的50%。
21.如權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7、8、10或11所述的基材，其特征在于該基材進(jìn)一步包括一種或多種水不溶的水合鹽作為阻燃過(guò)濾材料，加至約為基材重量的20-40%。
22.如權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7、8、10或11所述的基材，其特征在于該基材進(jìn)一步包括一種或多種水溶的水合鹽阻燃涂層材料，加至約為基材重量的30%。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種用于香煙的新的基材，包括外直徑為約4mm到約8mm的聚集成纖維素紙外面包封的棒條；所述的紙的基重為約10g/m
文檔編號(hào)A24F47/00GK1078621SQ9310576
公開(kāi)日1993年11月24日 申請(qǐng)日期1993年5月13日 優(yōu)先權(quán)日1992年5月13日
發(fā)明者拉塞爾·D·巴恩斯, 錢(qián)德拉·K·班納吉, 伊沃·L·克魯克斯, 杰克·F·克利爾曼 申請(qǐng)人:R·J·雷諾茲煙草公司